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Treatment of High Ammonium–Nitrogen Wastewater from Composting Facilities by Air Strippingand Catalytic OxidationYu Wang Markku Pelkonen Mikko Kotro空气吹脱法联合催化氧化法处理高氨氮堆肥废水YU Wang, Markku Pelkonen, Mikko Kotro摘要城市污水污泥堆肥可产生含高浓度氨氮（NH4–N）的堆肥废水（酸洗废水和管道废水），这种废水每天的产生量相当小。
现开发出一套空气吹脱联合催化氧化法综合处理来自堆肥设施的高氨氮废水流程，并已做了中式规模和全负荷的测试。
空气吹脱试验中NH4–N脱除率稳定在90%左右，最高脱除效率达到98%。
建立了一个表示吹脱过程效率的模型，可用来优化试验流程。
催化氧化后，排放气中的NH3, NO X, NO2和N2O气体浓度都已达标，但是NH3和N2O浓度限制了可处理的负荷范围。
处理过程的成本已做了详细的预算。
结果显示空气吹脱联合催化氧化法可以用来处理堆肥设施产生的废水。
关键词：污水处理堆肥过程氨氮废水吹脱催化氧化排放气成本能量守恒1 引言自从19世纪30年代早期第一次有组织的堆肥操作之后，堆肥处理已经作为有机废物的常规处理方式得到广泛地应用。
但堆肥处理会在一定程度上将固体污染问题转移到空气和水污染。
堆肥设施产生的污水主要由酸洗废水和管道废水组成。
酸性洗涤水是控制堆肥设施中的臭气和受污染空气的酸洗设备产生的集中废水。
通常中等规模的堆肥设施产生的酸洗水的量较小，但氨氮(NH4–N)含量极高，尤其是一些城市污水污泥的堆肥设施。
相对而言，管道污水的排放量较大，但NH4–N浓度较低。
在对两个堆肥厂做该项研究的初步调查阶段中，发现酸洗水仅占堆肥污水总量的9%左右，但却提供了70–75%的NH4–N量。
另一方面，COD含量相对NH4–N而言很低，这就导致了堆肥废水的COD/N(C/N)比率极低。
吹脱法处理高氨氮污水的应用摘要聚丙烯酰胺生产过程中产生的氨气需净化处理后排放，处理氨气时产生氨氮污水，通过研究污水特性，选择处理工艺路线，对选定的吹脱法实践应用情况进行跟踪，总结应用过程中控制的关键因素。
关键词高氨氮污水；吹脱；污水处理1 污水组份分析污水来自聚丙酰胺尾气回收装置，每天约154m3，污水中含少量的研磨油及溶解的氨气，分不同时段采污水样，测量指标得出：废水中氨氮最高值为7510 mg/L ，为高氨氮废水。
COD指标主要受含油影响，因此污水处理装置主要考虑除氨氮，除油，外排前调pH。
2 工艺路线选择2.1 除氨工艺选择根据国内外工程实例及资料介绍，目前处理氨氮污水的实用方法主要有氨汽提法、生物处理法、折点加氯法、离子交换法及氨吹脱法。
中高浓度氨氮污水处理相对适用的方法是吹脱法，吹脱法是一种物理化学法脱氨技术，具有工艺简单、易于操作等优点。
因此，在工业污水处理中吹脱法应用广泛。
通过分析来水，对比各种除氨工艺路线，本工程选择吹脱法减少污水中的氨氮。
2.2 吹脱方式选择采用空氣常温吹脱。
第一步加碱将NH4+转化为NH3形态，只有NH3形态才有可能从水中迁移到气相中；第二步将氨污水提升入吹脱塔，用空气逆流吹脱，使氨从水中逸出：NH4++OH- NH3+H2O上述反应中液相中的游离氨占总氨的比例与溶液的pH有关，经计算，在25℃时其比例如表1：2.3 氨吸收氨氮污水经吹脱后可达到厂内排水标准，排入公司污水处理系统。
从污水中吹脱出的氨气，通过吸收塔用稀硫酸吸收，每天产生20%～25%的硫酸铵溶液约8.4 m3，送至硫铵车间。
2.4 除油工艺选择含油污水进入污水站前，需首先隔油处理，选用斜管隔油，被隔除的浮油利用撇油装置撇出回收。
2.5 工艺路线确定综上所述，选用的工艺路线为：隔油+吹脱+氨吸收3 吹脱法实践应用3.1 工艺流程说明氨氮污水首先进入隔油池一、二，在隔油池中，采用斜管隔油，由于流速降低，比重小于1.0而粒径较大的油珠上浮到水面上，经撇油器除油。
利用吹脱法+生物处理法对高氨氮养猪废水处理的研究摘要：本研究旨在探讨利用吹脱法+生物处理法对高氨氮养猪废水进行处理的方法和效果。
本研究采用吹脱法和生物处理法的复合技术，通过优化吹脱法工艺参数和合理设置生物处理装置，对高氨氮养猪废水进行处理。
实验结果表明，该方法能有效降低养猪废水中的污染物质，COD cr整体去除率达到78.5%，氨氮整体去除率达到94.8%；该方法基本运行成本为5.36元/m3，资源回收价值为0.91元/m3。
本研究的结果对于高氨氮养猪废水的治理具有重要的意义，为高氨氮养猪废水处理提供了一种创新的解决方案。
关键词：吹脱法；生物处理法；高氨氮；养猪废水处理Study on the Treatment of High Ammonia Nitrogen Pig Wastewater by Stripping Method and Biological TreatmentYuan Ye,Yao Jiao-Hao，Qi Jian-Sheng，Lan Jin-Min，Lan Yuan-An*(GUANGDONG LANQING ENVLRONMENTAL PROTECTLON ENGINEERING CO.LTD.,Jiangmen，529000, China)Abstract:This study aims to explore the method and effect of using the stripping method combined with biological treatment method totreat high ammonia nitrogen piggery wastewater. Through analyzing the background and problems in the research field, this study elucidatesthe importance and urgency of treating high ammonia nitrogen piggery wastewater. The experimental results show that this method can effectively reduce the pollutants in pig wastewater, the overall removal rate of CODcr reaches 78.5% and ammonia nitrogen reaches 94.8%;the basic operation cost of this method is 5.36 yuan/m3,The resource recovery value is 0.91 yuan / m3. The results of this study have important implications for the treatment of high ammonia nitrogen piggery wastewater and provide an innovative solution.Key words: stripping method;biological treatment method;high ammonia nitrogen;piggery wastewater treatment1引言近年来，随着养猪业的快速发展，养猪废水的处理问题日益突出。
吹脱法处理高浓度氨氮废水摘要：文章阐述了高浓度氨氮废水的来源及危害，论述了吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术原理、影响因素，重点分析了液气比的影响和确定，提出了采用催化氧化法解决吹脱氨气的二次污染问题。
关键字：高浓度氨氮废水吹脱法液气比催化氧化高浓度氨氮废水来源甚广且排放量大。
如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。
大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用[1]。
氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，近20 年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究。
其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，如生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电化学处理、催化裂解等。
新的技术不断出现，在处理氨氮废水的应用方面展现出诱人的前景。
本文侧重介绍吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术特点及研究应用。
1 吹脱技术吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。
常用空气作载体（若用水蒸气作载体则称汽提）。
水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在。
其平衡关系式如下：NH4++OH-NH3+H2O （1）氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算：Ka=Kw /K b=（C NH3·C H+）/C NH4+（2）式中：Ka———氨离子的电离常数；Kw———水的电离常数；Kb———氨水的电离常数；C———物质浓度。
式（1）受pH 值的影响，当pH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当pH 值为11 左右时，游离氨大致占90％。
由式（2）可以看出，pH 值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。
另外，温度也会影响反应式（1）的平衡，温度升高，平衡向右移动。
吹脱法去除采气废水中氨氮的影响因素研究李硕【摘要】研究以四川地区采气废水经低温蒸馏处理后的水样作为研究对象,其氨氮的质量浓度为51.6mg/L,通过正交试验和单因素试验较为系统的探讨了曝气量、温度、pH值等相关因素对吹脱法去除采气废水中氨氮的影响.此外,在大量的试验数据中选取了较为适宜的处理条件,进行了一系列验证实验,试验结果表明在曝气量为2L/min、pH值为11、温度为80C条件下,氨氮去除率可达90％以上,吹脱法处理采气废水中氨氮能够满足达标排放要求.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】吹脱法;氨氮;pH值;温度;处理时间【作者】李硕【作者单位】中石化西南油气分公司石油工程监督中心,成都610081【正文语种】中文【中图分类】X7031 前言水体中的氨氮是指以铵离子或氨(NH3)形式存在的化合氨。
氨氮是各类型氮中危害影响最大的一种形态，是判断水体是否受到污染的指标之一，其对水生态环境的危害表现在多个方面,同时氨氮也是水体中的主要耗氧污染物，是国家总量控制指标之一[1～3]。
氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，致使水质变差、发黑发臭。
其中，氨氮中的非离子形态氨是引起水生生物毒害的主要因子，且对水生生物有较大的毒害作用，其毒性比铵盐大几十倍[2]。
在氧气充足的条件下，氨氮可被微生物氧化为亚硝酸盐氮，进而分解为硝酸盐氮，亚硝酸盐氮与蛋白质结合生成亚硝胺，具有致癌和致畸作用[3～6]。
氨氮易可作为水体中藻类生物的营养源，使受污染的水体增加富营养化几率。
随着石油化工、化肥等行业的迅速发展壮大，人们对环境质量要求越来越高以及废水排放标准日益提高，由此而产生的高氨氮废水也成为行业发展制约因素之一。
氨氮排放量超出受纳水体的环境容量问题，已经成为我国水生态环境保护所面临的重大问题。
氨氮排放超量是地表水水体中氨氮超标的主要原因，氨氮已成为影响地表水水环境质量的主要指标之一[2]。
吹脱法处理高氨氮废水关键因素研究进展作者：吴海忠来源：《绿色科技》2013年第02期摘要：指出了近年来随着我国工业废水排放量增大，氨氮引起的水污染事件频发，急切需要经济有效的脱氮技术，以提高脱氮效率、减缓水体富营养化，介绍了吹脱法处理高氨氮废水的内在机理，讨论了pH值、温度、气液比、吹脱时间等因素与吹脱效率之间的关系，提出了当前应当改进的方向，为提高吹脱法处理高氨氮废水去除率提供参考。
关键词：吹脱法；高氨氮废水；影响因素中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：16749944（2013）02014403摘要：指出了近年来随着我国工业废水排放量增大，氨氮引起的水污染事件频发，急切需要经济有效的脱氮技术，以提高脱氮效率、减缓水体富营养化，介绍了吹脱法处理高氨氮废水的内在机理，讨论了pH值、温度、气液比、吹脱时间等因素与吹脱效率之间的关系，提出了当前应当改进的方向，为提高吹脱法处理高氨氮废水去除率提供参考。
关键词：吹脱法；高氨氮废水；影响因素中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：16749944（2013）020144031引言2010年我国工业废水排放量为658×108t，约占全国废水排放量的40%，其中氨氮废水为94×104t，去除率平均值为62%[1]。
高浓度氨氮废水来源很多，并且排放量大、成分复杂、毒性强，如化肥、焦化、石油化工、铁合金、肉类加工和饲料生产、玻璃制造、垃圾渗滤液等行业排放的高浓度氨氮废水，一般氨氮浓度在200～6000mg/L，目前我国制药行业是氨氮排放最大的行业之一[2]。
可见加强工业废水的治理势在必行，特别是氨氮废水的去除。
另外，我国“十二五”期间污染物约束性指标中，氨氮排放总量控制目标要求比2010年减少10%。
常用的处理氨氮废水的方法主要有吹脱法、生化法、离子交换法、折点氯化法和磷酸铵镁沉淀（MAP）法等。
目前，国内多采用生化法和吹脱法，国外则多采用生化法和磷酸铵镁沉淀法。
吹脱法多用于处理中高浓度、大流量氨氮废水，吹脱出的氨可以回收利用，但有容易结垢、低温时氨氮去除效率低、吹脱时间长、二次污染、出水氨氮浓度仍偏高等缺点[3]，所以明确影响吹脱法的关键因素，提高氨氮去除率，对于氨氮处理成本控制、水污染得到控制、实现城市的可持续发展具有重要的意义。
2吹脱法的基本原理吹脱法的基本原理是利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下使用空气吹脱，由于在吹脱过程中不断排出气体，改变了气相中的氨气浓度，从而使其实际浓度始终小于该条件下的平衡浓度，最终使废水中溶解的氨不断穿过气液界面，使废水中的NH3-N得以脱除，常以空气作为载体。
氨吹脱是一个传质过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差，气体组份在液面的分压和液体内的浓度符合亨利定理[4]，即成正比关系。
此法也叫“氨解析法”，解析速率与温度、气液比有关。
吹脱法一般采用吹脱池（也称“曝气池”）和吹脱塔两类设备。
但吹脱池占地面积大，而且易污染周围环境，所以有毒气体的吹脱都采用塔式设备。
塔式设备中填料吹脱塔主要特征是在塔内装置一定高度的填料层，使具有大表面积的填充塔来达到气—液间充分接触。
常用填料有纸质蜂窝、拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。
废水被提升到填充塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，水通过填料往下流，与气流逆向流动，废水在离开塔前，氨组份被部分汽提，但需保持进水的pH值不变。
空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气水比增加而减少。
影响吹脱法处理氨氮废水去除率主要是pH值、温度、气液比/吹脱水位深度、吹脱时间等因素。
国内外进行吹脱实验，一般采用的实验装置如图1所示。
图1空气吹脱法实验装置3影响吹脱法去除效率的关键因素3.1pH值对吹脱效率的影响水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在，吹脱效率与水中游离氨含量直接相关。
其平衡关系式如下：NH4++OH-NH3+H2O该反应是一个可逆反应，当pH值升高，平衡向右移动，游离氨的比例增大，当pH值为11左右时，游离氨大致占90%。
根据水的离子积为常数的原理，即[H+][OH-]=Kw为一常数，pH值是影响游离氨在水中百分率的主要因素。
周明罗[5]利用吹脱法处理实验室自制浓度氨氮为3000mg/L，吹脱升高效率随pH值而不断增大；当pH值小于10时，氨氮去除率从22.6%上升到75.8%；当pH值从10升高11，去除率增大到93.5%，增大幅度变小；当pH值大于11时，变化趋于平缓。
李瑞华[6]采用氨吹脱工艺处理焦化厂废水氨氮浓度90～700mg/L实验，发现碱的投加量在1L废水15～30mmoL，pH值为11时最适宜。
Ca（OH）2调节pH值产生的沉淀物堵塞吹脱塔的填料和输送管道，实际工程中用NaOH调节废水的pH值。
P H Liao A [7]采用曝气和吹脱去除养猪业产生的高浓度氨氮废水进行试验，pH值为11.5时，吹脱的方法最好的结果达到了90%去除率。
从以上可知，吹脱法最适宜的pH值为11左右，保证吹脱效率的同时，降低药剂费用。
3.2温度对吹脱效率的影响生成氨气的反应是一个吸热反应，当温度较高时，氨气的挥发速度大于溶解速率，平衡向右进行，但当温度大于30℃时，水分蒸发速度加快，导致废水的氨氮浓度升高，使得去除率下降。
吹脱法在垃圾渗滤液中的应用和研究较多，吴成强等[8]实验结果表明pH值与温度互为影响吹脱效率，温度越低时，初始pH值对吹脱效率的影响显著，温度较高（≥30℃）时，pH 值对吹脱效率影响不大；初始pH值越低时，温度对吹脱效率的影响越显著。
在刚开始20～40℃时曲线变化较快，即氨氮去除率增加较大，但当温度超过40℃时吹脱效率较差。
李瑞华等采用吹脱法预处理焦化废水中氨氮，当温度上升至60℃时，游离氨所占质量分数增大，分子的布朗运动加快，有利于氨吹脱的传质。
而朱菁[9]用高温脱氨—吹脱法处理高浓度染料化工废水，需要70～80℃。
刘文龙等[10]采用吹脱法处理催化剂生产过程中产生的含（NH4）2SO4高浓度氨氮废水（4300mg/L），吹脱温度为80℃，氨氮脱除率达到99.2%，氨氮质量浓度可降至60mg/L以下，运行成本太高。
处理不同氨氮废水需要的最佳温度不同，没有一个适合的范围，需要通过实验研究确定。
3.3气液比对吹脱效率的影响吹脱设备增大供气量或气水自由接触表面积都能加速NH3的传质，然而在实际工程应用中，在用地许可的情况下，增大后者可以提高处理效果，节省运行费用。
吴成强等利用马鞍型填料塔处理垃圾渗滤液发现在合理pH值范围内，气水比决定了吹脱塔高径比对吹脱效率的影响，气水比较高（>400）时，高径比越大，吹脱效率越高。
增加气液界面的表面张力，选择合适的气液比，提高曝气的单位时间气水比，研究其他不同填料曝气吹脱氨氮的影响，计算传质系数关联式，找到最佳填料。
总传质系数和曝气速率的关系，仍需要进一步的研究。
吹脱效率与气液比成线性关系，当气液比为2000～5000时，传质过程符合溶质渗透理论，应从动力消耗和吹脱效率两方面考虑。
吴方同[11]等采用规整填料塔吹脱去除垃圾渗滤液中的氨氮，进水氨氮浓度在2000mg/L左右，吸收段为塑料填料，吹脱段为不锈钢填料。
在温度为25℃，pH值为10.5～11.0，气液比为2900～3600时氨吹脱效率达95%以上。
气液比也影响着氨吹脱效率，Bonmati A[12]等利用脱法处理中温厌氧消化后的养猪场废水，气液比为30∶1，然而Pi K W[13]等吹脱法预处理垃圾填埋场气液比3000∶1到6000∶1。
在工程应用中吹脱法预处理焦化废水，李瑞华是采用的YZ型塑料弹性填料，比表面为850～859 m2/m3，气液比可达2000～2500，去除率为80%，运行费用1元/t。
可见，针对不同种类废水，利用填料的不尽相同，应该增加吹脱传质面积，减少动力消耗，提高吹脱效率。
3.4吹脱时间对吹脱效率的影响减小吹脱时间，有利于加快反应速度，提高处理量，减少设备的容积。
徐颖[14]采用吹脱法处理垃圾渗滤液，吹脱段pH值为11，气液比在2000～2300，吹脱时间9h，反应条件达到最佳吹脱效率才达到52.0%。
卢平[15]等采用吹脱—缺氧—两级好氧工艺处理垃圾渗滤液，垃圾渗滤液取自香港某垃圾填埋场，氨氮浓度1400mg/L，pH值为9.5，吹脱时间12h，经吹脱后氨氮去除率为60%。
傅金祥[16]等采用吹脱法垃圾渗滤液，进水氨氮浓度1800mg/L，最佳pH 值为11，最佳气液比为360∶1，空气量为3.0L/min，吹脱时间为1h，去除效率可达88.75%。
由此可看出处理相同的废水最佳吹脱时间也相差很大，可能是因为采用的填料不同、装置设计的合理性等原因造成，吹脱处理后能够很好地进行后续处理和控制运行成本。
2013年2月绿色科技第2期吴海忠：吹脱法处理高氨氮废水关键因素研究进展环境与安全4联合处理目前利用吹脱法预处理的研究很多，比如有利用吹脱与催化转化串联，所采用的催化剂主要是负载金属氧化物（Al2O3），该法处理成本昂贵，应用较少。
王保学[17]采用空气吹脱+UASB（升流式厌氧污泥床）工艺处理垃圾渗滤液，经过试验表明在pH值10～11、温度20℃、吹脱气体流量为0.17m3/min、吹脱8h条件下废水有利于后续加入颗粒活性炭处理。
王献平[18]等氮肥厂经吹脱前期处理，然后进入A/O工艺，处理氮肥厂污水，水量20m3/h，进水水质氨氮浓度为1000mg/L，出水稳定在1mg/L。
卢平等采用吹脱-缺氧-两级好氧工艺处理垃圾渗滤液，垃圾渗滤液取自香港某垃圾填埋场，氨氮浓度1400mg/L，pH值7.8～9.0，选定pH 值为9.5，吹脱时间12h，经吹脱后氨氮去除率为60%，再经缺氧—好氧生物处理后对氨氮和COD的去除率大于90%。
雷春生等[19]水样来自于常州市某制药厂的制药废水，其pH值为8.5，浊度为2NTU、氨氮废水浓度为29856mg/L，COD浓度为5987mg/L。
采用纳式试剂光度法测定氨氮浓度，有机复合脱氮剂/吹脱法对氨氮的去除率可达99.99%以上，废水中的剩余氨氮浓度最低可达0.2mg/L。
有机复合脱氮剂/吹脱法的最佳pH值比直接吹脱法的低，节省了加碱量。
最佳气液比是直接吹脱的1/10，大大节约了能耗，吹脱时间缩短很多。
可以发现吹脱法作为预处理能够取得很好的效果，最后雷春生等通过使用有机复合脱氮剂取得了很好的效果，但是对于其他废水处理效果有待考验。
5结语目前国内采用吹脱法处理氨氮废水较多。
采用吹脱法时，不仅应关注如何提高氨氮吹脱效率，还应主动防止二次污染。
