粉煤灰及其制备沸石对高浓度氨氮的去除比较

第49卷第8期2021年4月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.8Apr.2021水体中氨氮去除技术研究进展贺琳杰，屈撑囤（西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065）摘要：含氨氮废水作为一种难处理污水，对其进行有效处理一直是国内外环境工程领域研究的热点。

由于其组成的复杂性，使传统处理技术难以满足高氨氮废水的处理需要。

本文讨论并总结了硝化反硝化法、化学沉淀法、电渗析法和液膜法等新型氨氮处理技术特点。

针对高浓度氨氮废水中氨分子在较高温度与较高pH值条件下易于从水中挥发的特点，分析对比了氨氮处理联合装置优势，展望了氨氮废水处理研究方向。

关键词：氨氮；水；硝化；反硝化中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1001-9677（2021）08-0017-04Research Progress on Removal Technology of Ammonia Nitrogen in WaterHE Lin-jie,QU Cheng-tun(College of Chemistry and Chemical Engineering,Xi'an Shiyou University,Shaanxi Xi'an710065,China)Abstract:As a common domestic sewage,ammonia-c ontaining wastewater is relatively difficult to treat in the field of industrial production.Its treatment technology has always been the focus of research in the field of environmental engineering at home and abroad(effective treatment of it has always been the focus of research in the field of environmental engineering at home and abroad).Traditional treatment technology is increasingly difficult to meet the needs of high ammonia nitrogen wastewater treatment.Based on the analysis and research of traditional ammonia nitrogen removal technology,nitrification and denitrification,selective ion exchange,breakpoint chlorination,and chemical advantages and disadvantages of new ammonia nitrogen treatment technologies such as precipitation method,blow-off method,catalytic wet oxidation method,electrodialysis method and liquid membrane methodwere discussed and summarized.On this basis,in view of the characteristics of ammonia molecules in high-concentration ammonia-n itrogen wastewater that were easy to volatilize from the water under the conditions of higher temperature and higher pH value,the combined device designed for ammonia nitrogen treatment was further analyzed and compared,and the research direction was prospected.Key words：ammonia nitrogen；water area；black smell；nitrification and denitrification；treatment technology氨氮废水是生活中中最常见的污染物之一，常以游离氨（NH3）和钱离子（NH：）形态存在于水中，是引起水体富营养化以及环境污染的重要污染物之一⑴。

氨氮过高处理方法氨氮是水体中的一种常见污染物，主要来源于农业、工业和城市生活污水等。

当水体中氨氮浓度过高时，会对水生生物产生毒害作用，破坏水生态平衡，甚至威胁人类健康。

因此，寻求有效的氨氮过高处理方法至关重要。

一、物理处理方法1. 吹脱法：利用氨氮在水中的溶解度随pH值升高而降低的特性，通过向废水中通入空气或蒸汽，使废水中氨氮由液相转移至气相，从而达到去除氨氮的目的。

吹脱法适用于处理高浓度氨氮废水，但能耗较高，且易产生二次污染。

2. 膜分离技术：包括反渗透、纳滤、超滤等，通过膜的选择性透过性，将氨氮与水分子分离。

膜分离技术具有高效、节能、无二次污染等优点，但膜材料成本较高，且易受污染和堵塞。

二、化学处理方法1. 折点氯化法：将氯气或次氯酸钠通入废水中，使氨氮氧化为氮气逸出。

折点氯化法处理效果稳定，适用于处理低浓度氨氮废水，但药剂费用较高，且可能产生有毒副产物。

2. 离子交换法：利用离子交换树脂上的可交换离子与废水中的氨氮进行交换，从而达到去除氨氮的目的。

离子交换法具有处理效果好、可回收氨氮等优点，但树脂再生费用较高，且易受其他离子干扰。

三、生物处理方法1. 传统生物硝化反硝化技术：通过硝化细菌将氨氮氧化为硝酸盐，再通过反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气逸出。

传统生物硝化反硝化技术具有成本低、无二次污染等优点，但处理周期较长，且易受温度、pH值等环境因素影响。

2. 新型生物脱氮技术：包括短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等，通过优化微生物种群结构和反应条件，提高氨氮去除效率。

新型生物脱氮技术具有处理效果好、节能等优点，但对操作和管理要求较高。

四、复合处理方法为了克服单一处理方法的局限性，实际工程中常采用多种方法组合使用，形成复合处理方法。

例如，可以先采用物理或化学方法预处理废水，降低氨氮浓度和毒性，再采用生物方法进行深度处理。

复合处理方法可以充分发挥各种方法的优势，提高氨氮去除效率和处理效果稳定性。

五、实际应用案例1. 某化工厂废水处理：该化工厂废水氨氮浓度高达500mg/L以上，采用吹脱法预处理后，氨氮浓度降至200mg/L以下；再采用A/O（厌氧/好氧）生物处理工艺进行深度处理，最终出水氨氮浓度稳定在10mg/L以下，达到国家排放标准。

氨氮吸附法
氨氮吸附法是一种处理低浓度氨氮废水的方法，其原理是利用多孔性固体作为吸附剂，将废水中的氨氮吸附在吸附剂表面，从而达到去除氨氮的目的。

吸附法根据吸附原理的不同可分为物理吸附、化学吸附和交换吸附。

常用的吸附剂有以下几种：
1. 沸石：天然沸石或改性沸石具有良好的离子交换性能，尤其是对于铵离子（NH₄⁺）具有较高的选择性和吸附能力。

2. 粉煤灰：作为工业废弃物资源化利用的实例，粉煤灰经过适当处理后，可以显示出一定的吸附氨氮的能力，尤其适合低浓度氨氮废水的处理。

3. 膨润土：作为一种层状硅酸盐矿物，通过改性处理后能够增强对氨氮的吸附效果，适用于中低浓度氨氮废水的处理。

4. 活性炭：活性炭具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，能够通过物理吸附和化学吸附作用去除废水中氨氮，但通常用于深度处理或者小范围应用。

5. 树脂吸附剂：某些阳离子交换树脂如聚苯乙烯系、丙烯酸系等树脂，能有效地通过离子交换机制吸附并去除水中的氨氮。

6. 新型吸附材料：近年来研究出的一些新型吸附材料，如生物质碳、纳米复合材料、金属有机骨架(MOFs)等也表现出了优异的氨氮吸附性
能。

在实际操作过程中，影响吸附效果的因素包括吸附剂的种类与用量、溶液pH值、接触时间、温度以及废水中的氨氮初始浓度等。

吸附饱和后的吸附剂需要进行再生处理，以恢复其吸附能力，实现吸附剂的循环使用。

高低浓度氨氮废水处理工艺对比！记得收藏污水中因氨氮浓度不同分为高低浓度氨氮废水，在实际应用中氨氮浓度大于500PPM的废水需要预处理（称为高氨氮废水），然后配合低氨氮废水的处理工艺进行最后的脱氮，因高氨氮废水与低氨氮废水采用的工艺不同，本文大体介绍一下！一、高浓度氨氮废水处理技术1吹脱法将空气通入废水中，使废水中溶解性气体和易挥发性溶质由液相转入气相，使废水得到处理的过程称为吹脱，常见的工艺流程见图1。

吹脱法的基本原理是气液相平衡和传质速度理论。

将氨氮废水pH 调节至碱性，此时，铵离子转化为氨分子，再向水中通入气体，使其与液体充分接触，废水中溶解的气体和挥发性氨分子穿过气液界面，转至气相，从而达到去除氨氮的目的。

常用空气或水蒸气作载气，前者称为空气吹脱，后者称为蒸汽吹脱。

蒸汽吹脱法效率较高，氨氮去除率能达到90%以上，但能耗较大，一般应用在炼钢、化肥、石油化工等行业，其优点是可回收利用氨，经过吹脱处理后可回收到氨质量分数达30%以上的氨水。

空气吹脱法的效率虽比蒸汽法的低，但能耗低、设备简单、操作方便。

在氨氮总量不高的情况下，采用空气吹脱法比较经济，同时可用硫酸作吸收剂吸收吹脱出的氨氮，生成的硫酸铵可制成化肥。

但是在大规模的氨吹脱-汽提塔生产过程中，产生水垢是较棘手的问题。

通过安装喷淋水系统可有效解决软质水垢问题，可是对于硬质水垢，喷淋装置也无法消除。

此外，低温时氨氮去除率低，吹脱的气体形成二次污染。

因此，吹脱法一般与其他氨氮废水处理方法联合运用，用吹脱法对高浓度氨氮废水进行预处理。

最佳吹脱工艺条件，见表1。

通过对比分析表1可以得出：（1）吹脱法普遍适宜的pH 在11附近；（2）考虑经济因素，温度在30~40℃附近较为可行，且处理率高；（3）吹脱时间为3h左右；（4）气液比在5000∶1 左右效果较好，且吹脱温度越高，气液比越小；（5）吹脱后废水的浓度可降低到中低浓度；（6）脱氮率基本保持90%以上。

高浓度氨氮废水处理办法过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。

因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。

目前，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。

消化污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工废水和合成氨化工废水等含有极高浓度的氨氮（500 mg/L以上，甚至达到几千mg/L），以上方法会由于游离氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其应用受到限制。

高浓度氨氮废水的处理方法可以分为物化法、生化联合法和新型生物脱氮法。

1 物化法1.1 吹脱法在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法。

一般认为吹脱效率与温度、pH、气液比有关。

王文斌等[1]对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行了研究，控制吹脱效率高低的关键因素是温度、气液比和pH。

在水温大于25 ℃,气液比控制在3500左右，渗滤液pH控制在10.5左右，对于氨氮浓度高达2000～4000 mg/L的垃圾渗滤液，去除率可达到90%以上。

吹脱法在低温时氨氮去除效率不高。

王有乐等[2]采用超声波吹脱技术对化肥厂高浓度氨氮废水（例如882 mg/L）进行了处理试验。

最佳工艺条件为pH ＝11，超声吹脱时间为40 min，气水比为l000：1试验结果表明，废水采用超声波辐射以后，氨氮的吹脱效果明显增加，与传统吹脱技术相比，氨氮的去除率增加了17％～164％，在90％以上，吹脱后氨氮在100 mg/L以内。

为了以较低的代价将pH调节至碱性，需要向废水中投加一定量的氢氧化钙，但容易生水垢。

同时，为了防止吹脱出的氨氮造成二次污染，需要在吹脱塔后设置氨氮吸收装置。

Izzet等[3]在处理经UASB预处理的垃圾渗滤液（2240 mg/L）时发现在pH＝11.5，反应时间为24 h，仅以120 r/min的速度梯度进行机械搅拌，氨氮去除率便可达95％。

沸石去除氨氮试验方案一、沸石改性预处理首先对沸石进行清洗，用清水对沸石进行10次淘洗，待沉淀后，倒去上部浑水，洗去沸石中混有的杂质，然后用纯水对沸石进行二次清洗，再将清洗后的沸石在烘箱105℃下干燥5小时，期间要将沸石拿出搅拌数次，防止结块。

二、改性沸石的制备1. 无机酸改性沸石的酸改性试验，选用盐酸作为改性剂，改性对象为经过与处理的沸石。

通过此改性试验得到H型沸石。

配置一定量的盐酸（1mol/L）,称取一定量的经过预处理的沸石。

将沸石在盐酸中浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得HCl改性沸石即H型沸石。

2. 无机碱改性为了得到P型沸石，对经过预处理的沸石进行碱改性试验，选用改性剂是氢氧化钠。

称取一定量的经过预处理的沸石，放入配置好的1 mol/L 的NaOH溶液中浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得碱改性沸石即P型沸石。

3. 无机盐改性沸石的无机盐改性试验，选用的改性剂是氯化钠，改性对象是经过预处理的沸石。

称取一定量的经过预处理的沸石和HCl改性沸石，分别加入1 mol/L的NaCl溶液，浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得氯化钠改性沸石即Na型沸石。

三、改性沸石去除氨氮的效果研究1. 定性分析试验设计用NH4Cl和纯水配置浓度为10mg/L的氨氮水样。

分别称取三种改性沸石10g，投入1L配置好的10mg/L的NH4Cl溶液中进行烧杯试验，设计搅拌速度为200r/min，搅拌时间为30分钟，分析氨氮的去除率，对比三种改性沸石对氨氮的去除效果。

若改性沸石对氨氮有较好的去除效果，则往下继续开展下述试验步骤。

2. 改性沸石去除氨氮的影响因素2.1 三种改性沸石投加量对去除率的影响针对三种不同的改性沸石分选用不同投加量，进行烧杯试验，观察、对比其在不同投加量下去除氨氮的效果，确定三种改性沸石在NH4+浓度为10mg/L时的最佳投加量，并尝试采用模拟水绘制Langmuir等温线或者Freundlich等温线。

8工业安全与环保I ndust r i al Saf et y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on2013年第39卷第4期A pr i l2013人造沸石对氨氮废水的吸附及其影响因素*王桢郑文婕刘国(成都理工大学环境与土木工程学院成都610059)摘要采用人造沸石吸附废水中的氨氮，研究了投加量、反应时间及初始pH等因素对吸附效果的影响，分析了其等温吸附线和吸附动力学。

结果表明：人造沸石能够有效地处理质量浓度为150—200m g／L的氨氮废水，当初始pH值为5，人造沸石投加量为25g／L时，反应120r ai n后，氨氮去除率可80％左右，人造沸石比天然沸石的吸附平衡时间缩短了约50％；投加量、反应时间和初始pH值对人造沸石的吸附都有影响。

随着投加量的增加，人造沸石对于氨氮的去除率逐渐增加；随着反应时间的延长，人造沸石对氨氮的去除率逐渐增加，达到吸附平衡后，去除率不再增加；初始pH值对于吸附效果有较大影响，偏酸环境下去除率较高。

人造沸石对氨氮的吸附行为符合Fr e undl i eh方程，且为优惠吸附；准一级方程比准二级方程能够更好地拟合吸附动力学试验数据，吸附速率随着投加量的增大而增大。

关键词人造沸石氨氮吸附Exper i m ent al St udy011A m m oni t m a—-ni t r ogen A dsor pt i on br A rt i f i ci al Z eol i t ea ndW A N G Z hen Z t t EN G W enj i e I,l-t J G uo(Col l ege oyEnvi r onm ent and C i v i l Eng i neer i ng，C hengd u U ni ver si t y of Technology C heng也610059)A bs l ra ct The art if i ci al zeoli t e i s us e d t o a dsor b am m o ni um—ni t r og en f rom w as t e'w a t er．E f f ec t s of art if i ci al zeoli t e d06e o nt he ads唧d∞，r eaetl on t i m e a nd pi t a把st udi ed a nd t he ads or pt i on i s ot her m a nd ki net i cs are盯Ia|咖耐．T he l es u l t s s ho wt h at t he art if i ci al zeoli t e h船t he abi l i ty t O a egn,ae150—200m g／T．a nm∞ni um—ni t r oge n．w hen t r ader eondi t i om：W i t h t heinit ia l pr i va l ue of5，t he dc雕l萨of ar t i f i ci al zeo l i t ef or abou t25e／I．and r e,a c t i ont i m e l20r ai ns，t he坨如ova l ra t e of撒l蛐o-ni um—ni t r ogenw舶t ew m盱w i l l he up t o about80％，and com pa r,xl w i t h nat u r al zeol i t e，eq ui l i br i t t m t i m e of art if i ci al zeol i t e ha s been shor t ene d by hal f．I t i s f ound t hat t he adsor pt i on r em oval r ate iIic：脚with t he i ncr ea．眈of art if i ei al zeol i te d稍e，how e ve r．a ds or pt i on am o t m t de cr ea se s w i t h t he i ner e a跎of t he dose．A l s o t he adsor pt i on r em oval r at e i na：1eas签w i Il l t he i n．cI ea s e0f r eac l Jon t i m e，a nd af ter adsor pt i on eq ui l i br i u m i s at t a i ned，t he adsor pt i on r em oval r at e w il l n o l on ger i ncr eas e．T heads or pt i on am o unt si g ni t l ea ndy depend8O i l pH a nd i s bet t er under aci di c eondi t l on．T he adsor pl i on c onf orm s t o F r eundl i e h equ at i on a nd al so t he adsor pt i on i s f avor able．‰lⅪeudo—f ir st—order a nd∞col l da l y equ面ol r l c an w e l l be f it t ed w i t h ad-s oIl ot ion ki net i c dat a a nd t he adsor pt i on r at e col l s t anti ner ea懿w it h t he i nc r ea se of art i fi ci al zeoli t e d唧．K e yW or ds art i f iei al z eol i t e缸nra oni um—ni t rogen ads or pt i on0引言氨氮是水体中的一种重要污染物，水体中氨氮浓度过高，不仅会造成水体富营养化，还会使水生生物产生急性氨氮中毒。

改性沸石的制备及去除废水中氨氮的研究
摘要
本文通过改性沸石的制备实验，研究了其在去除废水中氨氮方面的应用。

实验结果表明，经过改性处理的沸石具有很好的去除废水中氨氮的性能，表现出较高的吸附效率和良好的重复使用性。

该研究有望为废水处理领域提供一种有效、经济的氨氮去除方法。

引言
废水中的氨氮是一种常见的污染物，对水体环境造成了严重的危害。

因此，开发高效、经济的氨氮去除方法至关重要。

改性沸石因其较大比表面积和丰富的孔结构而被广泛用于吸附废水中的有机物和无机物。

本文旨在探讨改性沸石在去除废水中氨氮方面的应用。

实验方法
1.实验材料准备：
–沸石原料
–改性试剂（如盐酸、聚乙二醇等）
–实验废水（含氨氮）
2.沸石的改性：
–将沸石与适量的改性试剂混合反应，经过一定处理后得到改性沸石。

3.氨氮吸附实验：
–将改性沸石与实验废水中的氨氮进行接触反应，记录吸附后的氨氮浓度，并计算吸附率。

4.实验数据处理：
–对实验数据进行统计和分析，得出改性沸石在去除废水中氨氮方面的性能指标。

实验结果与讨论
经过实验研究，我们发现改性沸石具有良好的去除废水中氨氮的性能。

在实验条件下，改性沸石对废水中的氨氮有较高的吸附率，且对重复使用的稳定性较好。

这说明改性沸石在废水处理领域有很大的应用潜力。

结论
通过本文的研究，我们验证了改性沸石在废水中氨氮去除中的有效性。

改性沸石具有良好的去除性能和稳定性，在废水处理中具有广阔的应用前景。

未来的研究可以进一步探讨改性沸石的制备方法、吸附机理等方面，以实现更好的废水处理效果。

通过对不同行业氨氮废水的处理方法进行介绍，总结了氨氮浓度1000～5000 mg/L废水的物化法和生物法去除效果，并对各处理工艺的原理、研究现状、所需条件、存在问题等进行介绍。

氮是造成水体富营养化和环境污染的重要污染物质，氨氮污染主要产生于化工废水、化肥废水、焦化废水、味精废水、垃圾渗滤液、养殖废水等。

一般而言，对生活污水和食品加工厂废水等低浓度氨氮废水，主要采用生化法处理，对大多数中等浓度氨氮的工业废水，根据废水实际情况和处理要求，可选择物理方法或生物硝化法处理。

1、物理法1）吹脱法吹脱法是目前国内用于处理高浓度氨氮废水较多的方法，吹脱出的氨可以回收利用。

吹脱法适合处理高浓度氨氮废水，主要缺点是温度影响比较大，在北方寒冷季节效率会大大降低。

但须注意国内对吹脱出的氨有效利用不高，仅仅是将氨从水体转移至空气中，氨的污染问题并未得到妥善解决。

2）沉淀法化学沉淀法是通过向含氨氮废水中加入含Mg2+和PO43-离子的药剂，与废水中的NH4+反应生成MgNH4PO4·6H2O复合盐（俗称鸟粪石），从而将氨氮从废水中去除。

该方法在去除废水中氨氮的同时，得到了一种许多农作物所需的复合肥料MgNH4PO4·6H2O，而且同时也可去除废水中的磷，是一种变废为宝、经济可行的高浓度氨氮废水处理技术。

温度对化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的影响并不显著，而pH值的影响却很明显，一般要求反应的pH值控制在8～10之间，氨氮去除率可达到93%以上。

3）吸附法沸石是一类以硅酸盐为主，具有阳离子交换性和较大吸附能力的矿物，其结构中含有碱金属或碱土金属离子，如Na+、Ca2+、Mg2+等。

这些离子极易与周围水溶液中的阳离子发生交换作用，交换后的沸石晶格骨架结构不被破坏，并可再生，从而使沸石具有离子交换树脂的特性。

沸石作为极性吸附剂也是一种理想的生物载体。

当废水浓度为200 mg/L，对氨氮的对数吸附等温线符合Freundlich 方程，直线的斜率在0.1～0.5之间，可以作为高浓度氨氮废水的吸附剂使用。

沸石粉吸氨值沸石是一种自然产物，其化学成分主要是硅酸盐、铝酸盐和少量钙、钠等元素。

沸石的孔隙结构非常复杂，具有较高的比表面积和孔体积，因此具有较强的吸附作用。

在环境保护和农业生产中，沸石被广泛应用于吸附气体、液体污染物和植物营养元素等领域，其吸附效果得到了广泛的认可。

沸石吸附氨的作用机理主要是通过其孔道结构和表面电荷来实现的。

沸石的表面具有一定的负电荷，在水中时，可形成一个电荷层，吸引阳离子，如NH4+等，因此能够高效地吸附氨氮分子。

另外，沸石的孔隙结构具有吸附分子的作用，在分子尺寸和沸石孔径大小相适应的情况下，氨氮分子就能够被有效地捕获和吸附。

此外，沸石的化学成分和硅酸铝等物质也能参与到吸附氨的作用中，增强沸石吸附氨的能力。

沸石的吸氨值主要是指单位质量沸石对氨氮的吸附量，其中常用的吸氨值测定方法有以下两种。

1、静态吸附法静态吸附法是将沸石样品在30℃的恒温条件下，在含有一定氨气浓度的氧气气氛中静置一段时间，然后根据样品的质量差和氨气浓度差，计算出沸石的吸氨值。

该方法是一种较为简单、快速的吸氨值测定方法，适用于沸石吸氨值的初步筛选。

动态吸附法是一种通过流动气体或流体来实现氨分子的吸附和脱附的方法，可更加准确地测定沸石的吸氨值。

该方法需要使用专业的吸附测试设备，并进行多次循环吸附和脱附的过程，根据吸附剂表面的气体浓度差、吸附时间、吸附剂质量等因素，计算出沸石的吸氨值。

沸石吸氨值在农业生产、环境保护和工业生产中有广泛应用，主要包括以下几个方面。

1、氮肥缓释剂2、底泥处理剂3、养殖环境治理剂4、空气净化材料总之，沸石吸氨值的应用范围非常广泛，展示出其在环境保护和农业生产中的重要作用。

未来，随着环保意识的不断提高和技术的不断进步，沸石将会有更加广泛的应用空间和市场前景。