物化法除氨氮的技术汇总 汽提法的基本原理是气液平衡和传质速率理论 世界时讯

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【资料图】

点氯化法去除氨氮(物理化学法去除氨氮技术综述)

氨氮去除手段我们经常使用生化脱氮，但是在一些特殊场合或者紧急情况下，可能需要使用非生化手段去除！

1.吹除方法

汽提法的基本原理是气液平衡和传质速率理论。废水中的NH3-N通常以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)平衡的状态存在:

NH4++OH↹NH3+H2O

PH值为中性时，NH3-N主要以铵离子(NH4+)的形式存在，PH值为碱性时，NH3-N主要以游离氨(NH3)的形式存在。溶出法是在沸水中加入碱，调节PH值至碱性，先将废水中的NH4+转化为NH3，然后通入蒸汽或空气体进行解吸，再将废水中的NH3转化为气相。常用空气体或水蒸气作为载气，前者称为空气提，后者称为蒸汽汽提。

控制反萃效率的关键因素是温度、气液比和pH值。

当水温在25℃以上，气液比控制在3500左右，渗滤液pH值控制在10.5左右时，氨氮浓度高达2000 ~ 4000 mg/L的垃圾渗滤液去除率可达90%以上。低温下吹脱法去除氨氮的效率不高。

采用超声波吹脱技术处理化肥厂高浓度氨氮废水(如882mg/L)。更佳工艺条件为pH=11，超声汽提时间40min，气水比1000: 1。实验结果表明，超声波辐照后，废水中氨氮的吹脱效果明显提高。与传统吹脱技术相比，氨氮去除率提高17% ~ 164%，达到90%以上，吹脱后氨氮小于100 mg/L

为了以较低的成本将pH调至碱性，需要在废水中加入一定量的氢氧化钙，但容易形成水垢。同时，为防止吹除的氨氮造成二次污染，有必要在吹除塔后设置一套氨氮吸收装置。

在用UASB预处理的垃圾渗滤液(2240mg/L)的处理中，发现当pH=11.5，反应时间为24h，机械搅拌仅以120r/min的速度梯度进行时，氨氮的去除率可达95%。但当pH=12时，氨氮被曝气去除，17小时pH开始下降，氨氮去除率仅为85%。因此，认为吹脱法脱氮的主要机理应该是机械搅拌而不是空气体扩散搅拌。

2.沸石吸附

沸石中的阳离子与废水中的NH4交换实现脱氮。沸石一般用于处理低浓度含氨废水或含微量重金属的废水。而蒋建国等人则探讨了沸石吸附去除垃圾渗滤液中氨氮的效果和可行性。实验结果表明，每克沸石最终有吸附15.5毫克氨氮的潜力。当沸石粒径为30 ~ 16目时，氨氮去除率可达78.5%。在相同的吸附时间、投加量和粒径下，进水氨氮浓度越高，吸附率越高。用沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。

用沸石离子交换法处理厌氧消化猪粪废水时，发现在钠杰欧、镁杰欧、钙杰欧和钾杰欧中，钠杰欧沸石的效果更好，其次是钙杰欧。增加离子交换床的高度可以提高氨氮的去除率。考虑到经济原因和水力条件，18cm(H/D=4)的床高和小于7.8BV/h的相对流速是合适的尺寸。离子交换法受悬浮物浓度的影响很大。

在应用沸石脱氨法时，必须考虑沸石的再生。通常有再生液法和焚烧法。采用焚烧法时，必须对产生的氨气进行处理。

3.膜分离技术

一种利用膜的选择性渗透去除氨氮的方法。该方法操作简单，氨氮回收率高，无二次污染。展鹏等人采用电渗析和聚丙烯(PP)介质空纤维膜处理高浓度氨氮无机废水，取得了良好的效果。电渗析可处理2000 ~ 3000 mg/L的氨氮废水，去除率可达85%以上，同时可获得8.9%的浓氨水。该方法工艺流程简单，不消耗化学药剂，运行过程中的电耗与废水中氨氮浓度成正比。PP 空纤维膜的除氨效率在90%以上，回收的 *** 铵浓度在25%左右。运行时需要加碱，加碱量与废水中氨氮的浓度成正比。

乳状液膜是一种以乳状液形式存在的液膜，具有选择透过性，可用于液-液分离。在分离过程中，通常采用乳胶膜(如煤油膜)作为分离介质，NH3通过油膜两侧NH3的浓度差和扩散转移进入膜内，从而达到分离的目的。

4.MAP(鸟粪石)沉淀法

主要利用以下化学反应:

Mg2+NH4+PO43-=MgNH4PO4↓

理论上，将磷盐和镁盐按一定比例投加到含高浓度氨氮的废水中，当[Mg2+][NH4+][PO43-]> 2.5×10–13时，可生成磷酸铵镁(MAP)去除废水中的氨氮。慕大纲采用向高氨氮浓度的工业废水中加入MGC L2·6H2O和na 2 hpo 4·12H2O生成磷酸铵镁沉淀的方法，去除高氨氮浓度。结果表明，在pH值为8.91，Mg2、NH4和PO43的摩尔比为1.25:1:1，反应温度为25℃，反应时间为20min，沉淀时间为20min的条件下，氨氮浓度可从9500mg/L降至460mg/L，去除率可达95%以上。

由于大多数废水中镁盐的含量低于磷酸盐和氨氮，虽然生成的磷酸铵镁可作为农用肥料抵消部分成本，但添加镁盐的成本仍是限制该方法实施的主要因素。海水取之不尽，用之不竭，而且含有大量镁盐。Kumashiro等人用海水作为镁离子源研究磷酸铵镁的结晶过程。盐是制盐的副产品，主要含有MgCl2等无机化合物。Mg2约为32g/L，是海水的27倍。Lee以氯化镁、海水和卤水为镁源，用磷酸铵镁结晶法处理猪场废水。结果表明，pH是最重要的控制参数，当最终pH≈9.6时，反应可在10min内完成。由于废水中N/P的不平衡，与其他两种Mg2来源相比，卤水具有相同的除磷效果，但脱氮效果稍差。

5.化学氧化法

一种用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气去除的方法。点氯化法是最常见的化学氧化法，利用水中的氨与氯气反应生成氨气进行脱氨。

点氯化法是一种化学脱氮工艺，其中将氯或次氯酸钠引入废水中，将废水中的NH3-N氧化成N2。当氯气在废水中达到某一点时，水中游离氯的含量更低，氨的浓度降至零。当氯气流量超过这个点时，水中的游离氯就会增加。所以这个点叫做断裂点，这种状态下的氯化叫做断裂点氯化。处理氨氮废水所需的实际氯量取决于温度、pH值和氨氮浓度。氧化每克氨氮需要9 ~ 10毫克氯气。更佳反应区间为pH 6 ~ 7，接触时间为0.5 ~ 2小时。

经过点氯化处理的出水在排放前，通常需要用活性炭或二氧化硫进行反氯化，以去除水中的余氯。1毫克余氯约需0.9 ~ 1.0毫克二氧化硫。逆氯化过程中会产生氢离子，但由此产生的pH值下降一般可以忽略，所以去除1mg余氯只需要2mg左右(以CaCO3计)。通过点氯化去除氨的机理如下:

Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-

NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O

氯化铵+H2O→硝酸+2H++2Cl-

NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-

点氯化法最突出的优点是通过正确控制加氯量和均化流量，可以将废水中的氨氮全部降为零，同时可以对废水进行消毒。对于氨氮浓度较低(小于50mg/L)的废水，这种方法比较经济。为了克服单独使用断点氯化法处理氨氮废水需要大量氯气的缺点，该方法常与生物硝化联合使用，先硝化后去除微量残余氨氮。

氯化处理率高达90% ~ 100%，处理效果稳定，不受水温影响。这种方法在寒冷地区特别有吸引力。投资少，但运行成本高。副产物氯胺和氯化有机物会造成二次污染。氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。

作为同系溴，在溴化物的存在下，臭氧和氨氮会相互反应如下:

Br-+O3+H+ →HBrO+O2

NH3+HBrO→NH2Br+H2O

NH2Br+HBrO→NHBr2+H2O

NH2Br+NHBr2→N2↑+3Br-+3H+

用有效容积为32 L的连续曝气塔对模拟废水(氨氮600mg/L)进行了试验，讨论了Br/N、pH和初始氨氮浓度对反应的影响，以确定去除最多氨氮和生成最少NO3-的更佳反应条件。发现NFR(出水NO3-N与进水氨氮之比)与Br-/N在对数坐标下呈线性相关。当Br-/N>0.4，氨氮负荷为3.6 ~ 4.0 kg/(MD)时，NFR随氨氮负荷的降低而降低。当出水pH为6.0时，NFR和溴溴最小。BrO - Br可被Na2SO3定量分解，Na2SO3的用量可由ORP控制。

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