氨氮废水处理方法
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高氨氮废水处理技术
介绍各类氨氮废水处理技术及其原理，包括各种方法的优缺点、适用范围、高浓度氨氮废
水处理技术的研究进展。通过对比分析，明确不同类型高氨氮废水处理的选择方法，为治理高氨氮废水提 供一条便捷的选择方法。
近年来，随着环境保护工作的日益加强，水体中有机物的代表指标 -COD基本上得到有效控
制，但是， 含高氨氮废水达标排放没有得到有效控制， 未经处理的含氮废水排放给环境造成了极大的危害，
如易导致湖泊富营养化，海洋赤潮等。本文总结了国内外高氨氮废水处理技术及其优缺点、适用范围等。
1、废水中氨氮处理的主要技术应用与新进展
1.1 吹脱法
吹脱法是将废水中的离子态铵 （NH4+），通过调节pH值转化为分子态氨，随后被通入的空气 或蒸汽吹出。影响吹脱效率的主要因素有： pH值、水温、布水负荷、气液比、足够的气液分离空间。
NH4++OHRNH3+H2O
炼钢、石油化工、化肥、有机化工等行业的废水，常含有很高浓度的氨，因此常用蒸汽吹
脱法处理，回收利用的氨部分抵消了产生蒸汽的高费用。 石灰一般用来提高pH值。用蒸汽比用空气更易控
制结垢现象，若用烧碱则可大大减轻结垢的程度。吹脱法一般采用填料吹脱塔，主要特征是在塔内装置一
定高度的填料层，利用大表面积的填充塔来达到气水充分接触，以利于气水间的传质过程。常用的填料有
拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。胡允良等人研究了某制药厂生产乙胺碘呋酮时产生的一部
分高浓度氨氮废水的静态吹脱效果。 结果表明：当pH=1A 13,温度为30〜50C时，氨氮吹脱率为70.3%，
99.3%。
氨吹脱法通常用于高浓度氨氮废水的预处理，该处理技术优点在于除氨效果稳定，操作简
单，容易控制。但如何提高吹脱效率、避免二次污染及如何控制生产过程水垢的生成都是氨吹脱法需要考 虑的问题。
1.2化学沉淀法（MAP法）
化学沉淀法是在含有 NH4+离子的废水中，投加Mg2+和PO43-,使之与NH4+生成难溶复盐磷 酸氨镁
MgNH4PO46H2O简称 MAP结晶，通过沉淀，使 MAP从废水中分离出来。化学沉淀法尤其适用于处 理高浓度氨氮废水，且有
90%以上的脱氮效率。在废水中无有毒有害物质时，磷酸氨镁是一种农作物所需 的良好的缓释复合肥料。
处理时，若pH值过高，易造成部分 NH3挥发。建议缩短沉淀时间，适当降低 pH值，以减
少NH3挥发。沉淀剂最好使用 MgO和H3PO4这样不但可以避免带入其他有害离子， MgC还可以起到中和
H+离子的作用。赵庆良等人的研究发现：在 pH=8.6时，同时投加 Na2HPO和MgCI2可将氨氮从6518mg/L
降至 65mg/L。
化学沉淀法处理高浓度氨氮废水工艺简单、效率高。但是，废水中的氨氮残留浓度还是较 高；另外，药剂的投加量、沉淀物的出路及药剂投加引人的氯离子及磷造成的污染是需要注意的问题。
1.3 膜吸收技术
比较老的膜技术是液膜法，除氨机理是： NH3易溶于膜相（油相），它从膜相外高浓度的
外侧，通过膜相的扩散迁移，到达膜相内侧与内相界面，与膜内相中的酸发生解脱反应，生成的 NH4+利
用膜两侧的NH3分压差为推动力，使 NH3从废水向吸收液转移从而达到降低废水中氨氮含量的目的。但如 何防止液膜乳化、富集了氨氮的吸收液的去向及减少吸收液对废水的有机污染是该技术需要着力研究的内 容。
目前随着膜技术的日臻完善，采用膜技术进行高浓度氨氮废水处理成为研究的热点。利用 一疏水性膜将含氨废水与易吸收游离氨的液相隔于膜两侧。 不同的吸收液需要选用不同的膜。 当采用 H2SO4 为吸收液时，必须选用耐酸疏水性固体膜，透过膜的 NH3与H2SO4反应生成（NH4）2?SO4而被回收。处理后
废水中氨氮的浓度理论上可达到零。该工艺的难点在于防止膜的渗漏。为了保证较高的通量，一般的微孔 膜的膜厚都比较薄，膜两侧的水相在压差的作用下很容易发生渗漏。
1.4 高级氧化技术
1.4.1 折点加氯法
折点加氯法是通过投加足量氯气至使废水中 NH3-N氧化成无害氮气，反应如下：
2NH4++3HCQN2+3H2O+5H++3C-
处理时所需的实际氯气量，取决于温度、pH值及氨氮浓度。氧化每毫克氨氮一般需要 6〜10mg
氯气。虽然氯氧化法反应迅速完全，所需设备投资较少，但液氯的完全使用和贮存要求高，并且处理成本 也较高；若用次氯酸或二氧化氯发生装置代替使用液氯，安全问题和运行费用可以降低，但目前国内最大 的发生装置产氯量太少，并且价格昂贵，因此氯氧化法一般用于给水处理，将其用来作深度脱氮。对于大 水量高浓度氨氮废水的处理显得不太适宜。
1.4.2 催化湿式氧化法
催化湿式氧化法是 20 世纪 80 年代发展起来的治理废水新技术。在一定温度、压力和催化
剂作用下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成 CO2 N2、H2O等无害物质，达到净化的
目的。
杜鸿章等人用在270°C、9MPa条件下，利用催化湿式氧化法处理焦化废水中的氨氮，去除
率达到 99.6%。该法具有净化效率高、流程简单、占地面积少等特点。经过国外多年应用与实践，在技术 上已具有较强的竞争力。但如何降低成本还是实践应用有待研究解决的问题。
1.5 离子交换技术
离子交换法是选用对氨离子有很强选择性的沸石作为交换载体， 从而达到去除氨氮的目的。
根据有关资料，每克沸石具有吸附 15.5mg氨氮的极限能力，当沸石粒径为 30〜16目时，氨氮去除效率可
达到 78.5％，但操作复杂，且再生液仍为高浓度氨氮废水，仍需再处理，一般适合于低浓度氨氮处理。
1.6 生物脱氮技术
1.6.1 生物脱氮传统工艺 -硝化/ 反硝化法 传统的硝化 / 反硝化法是废水中的氨氮在好氧菌作用下， 最终氧化生成硝酸盐， 这一过程称
为硝化反应。其反如下：
2NH4++3G2NO2-+4H++2H2O
2NO2-+O2^2NO3-
总反应式为：
NH4++2O^NO3-+2H++H2O
硝化过程中要耗用大量的氧，一般认为溶解氧应控制在 1.2~2.0mg/L 以上，低于 0.5mg/L 则硝化作用完全停止。
硝化反应后有硝酸形成，使生化环境的酸提高，因此要求废水中应有足够的碱度来平衡硝
化作用中产生的酸，一般要求硝化作用最适宜的 pH值为7.5〜8.5。
反硝化反应是指在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮（ NO3-）还原为氮气（N2）的过程。
其反应如下：
4NO3-+?5C（有机 C） +H2O>2N2T +5CO2+OH-
反硝化菌属异养型兼性厌氧菌， 在有氧存在时，它会以 O2为电子受体进行好氧呼吸；在无
氧而有NO3或NO2存在时，则以NO3或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。 反硝化过程中，理论的
C/N应为2.86。当废水中的C/N大于2.86时才能充分满足反硝化对碳源的要求。 废水中C/N愈小，反硝化去除率也愈低，工程运行中一般控制 C/N在3.0以上。
生物处理对氨氮的降解彻底、运行费用低。是目前应用最为广泛的脱氮技术。传统的生物
脱氮工艺是由 Barth 基于氨化、硝化及反硝化反应过程建立的三级活性污泥工艺。该系统因细菌生长环境 条件优越，能够快速彻底地去除总氮。但该工艺流程复杂、处理设备多。上世纪 80 年代初开创的前置反硝 化工艺A/O，以其流程简单、碳源和碱度需求低的优势迅速成为一种重要的生物脱氮工艺。此后随着研究
的深入，先后岀现了生物接触氧化脱氮工艺、氧化沟脱氮工艺、 处理技术。
1.6.2生物脱氮新工艺 短程硝化/反硝化
生物脱氮新技术的研究主要集中在开发一些低能耗、高效率、低投资的工艺。目前是通过
选择抑制性物质或限制硝化菌的活性，使氨氮氧化为亚硝酸盐并积累，然后对其进行反硝化脱氮的短程硝
化/反硝化。此法所需的氧量和电子供体量将分别减少 25唏口 40%
根据研究，通过控制 pH: 7.8〜8.0、DO 2.0mg/L、温度：25〜30°C等条件，可促使亚硝化
菌成为优势菌，将大部分氨氮氧化为亚硝酸根。亚硝化菌对环境的变化很敏感。为了能获得稳定和较高的
氨氮亚硝化率，必须保证适宜亚硝化菌生长的环境条件并限制硝化菌的活性。因此，目前亚硝化菌筛选和 培育的研究也十分活跃。
2、常用技术运行费用分析
上述几种方法中，从技术上讲都是可行的，确定采用哪种方法关键在于处理工艺投资、运
行成本以及运行可靠性, 各类处理法处理 1kg氨氮的成本估算比较见表 1。
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3、结论SBR脱氮工艺及MBF脱氮工艺等新的生物 目前氨氮处理法分为两类：一类为物化法，包括吹脱法、 MAF沉淀法、膜法、折点加氯法
和离子交换法；第二类为生物脱氮法，包括硝化和亚硝化 / 反硝化工艺。对于高浓度污水氨氮污水来说， 般可采用空气吹脱法、蒸汽汽提法、 MAP冗淀法进行预处理，回收氨产品以补偿运行成本；对于中低浓度 氨氮污水来说，一般可采用生物脱氮法、离子交换法和高级氧化法。
目前国内围绕高浓度氨氮废水处理的研究十分活跃，特别是膜吸收技术、湿式催化高级氧 化技术及突破传统生物脱氮的短程硝化 / 反硝化新工艺和新技术等。
