氨氮的去除_化学_自然科学_专业资料。氨氮的去除 根据废水中氨氮浓度的不同， 可将废水分为 3 类： 高浓度氨氮废 水（NH3-N500mg/l）,中等浓度氨氮废水（NH3-N：50-500mg/l） ， 低浓度氨氮废水（NH3-N5

　　氨氮的去除 根据废水中氨氮浓度的不同， 可将废水分为 3 类： 高浓度氨氮废 水（NH3-N500mg/l）,中等浓度氨氮废水（NH3-N：50-500mg/l） ， 低浓度氨氮废水（NH3-N50mg/l） 。然而高浓度的氨氮废水对微生物 的活性有抑制作用，制约了生化法对其的处理应用和效果，同时会降 低生化系统对有机污染物的降解效率， 从而导致处理出水难以达到要 求。 去除氨氮的主要方法有：物理法、化学法、生物法。物理法有反 渗透、蒸馏、土壤灌溉等处理技术；化学法有离子交换、氨吹脱、折 点加氯、焚烧、化学沉淀、催化裂解、电渗析、电化学等处理技术； 生物法有藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等处理技术。 目前比较实用的方法有：折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹 脱法、生物法以及化学沉淀法。 1． 折点氯化法除氨氮 折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的 NH3-N 氧化成 N2 的化学脱氮工艺。当氯气通入废水中达到某一点时水中游 离氯含量，氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的 游离氯就会增多。 因此该点称为折点， 该状态下的氯化称为折点氯化。 处理氨氮废水所需的实际氯气量取决于温度、pH 值及氨氮浓度。氧 化每克氨氮需要 9～10mg 氯气。pH 值在 6～7 时为反应区间， 接触时间为 0.5～2 小时。 折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化 硫进行反氯化，以去除水中残留的氯。1mg 残留氯大约需要 0.9～ 1.0mg 的二氧化硫。在反氯化时会产生氢离子，但由此引起的 pH 值 下降一般可以忽略， 因此去除 1mg 残留氯只消耗 2mg 左右 （以 CaCO3 计） 。折点氯化法除氨机理如下： Cl2+H2O→HOCl+H++ClNH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O NHCl2+H2O→NOH+2H++2ClNHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl折点氯化法突出的优点是可通过正确控制加氯量和对流量进行均 化，使废水中全部氨氮降为零，同时使废水达到消毒的目的。对于氨 氮浓度低（小于 50mg/L）的废水来说，用这种方法较为经济。为了 克服单独采用折点加氯法处理氨氮废水需要大量加氯的缺点， 常将此 法与生物硝化连用，先硝化再除微量残留氨氮。氯化法的处理率达 90%～，处理效果稳定，不受水温影响，在寒冷地区此法特别 有吸引力。投资较少，但运行费用高，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。 2． 选择性离子交换化除氨氮 离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过 程。 离子交换法选用对 NH4+离子有很强选择性的沸石作为交换树脂， 从而达到去除氨氮的目的。 沸石具有对非离子氨的吸附作用和与离子 氨的离子交换作用， 它是一类硅质的阳离子交换剂， 成本低， 对 NH4+ 有很强的选择性,能成功地去除原水和二级出水中的氨氮。 沸石离子交换与 pH 的选择有很大关系， pH 在 4～8 的范围是沸 石离子交换的区域。当 pH＜4 时，H+与 NH4+发生竞争；当 pH ＞8 时，NH4+变为 NH3 而失去离子交换性能。用离子交换法处理含 氨氮 10～20mg/L 的城市污水，出水浓度可达 1mg/L 以下。离子交 换法具有工艺简单、投资省去除率高的特点，适用于中低浓度的氨氮 废水（＜500mg/L） ，对于高浓度的氨氮废水会因树脂再生频繁而造 成操作困难。但再生液为高浓度氨氮废水，仍需进一步处理。 3． 空气吹脱法与汽提法除氨氮 空气吹脱法是将废水与气体接触，将氨氮从液相转移到气的方 法。该方法适宜用于高浓度氨氮废水的处理。吹脱是使水作为不连 续相与空气接触， 利用水中组分的实际浓度与平衡浓度之间的差异， 使氨氮转移至气相而去除废水中的氨氮通常以铵离子（NH4+）和游 离氨（NH3）的状态保持平衡而存在。将废水 pH 值调节至碱性时， 离子态铵转化为分子态氨，然后通入空气将氨吹脱出。吹脱法除氨 氮，去除率可达 60%～95%，工艺流程简单，处理效果稳定，吹脱 出的氨气用盐酸吸收生成氯化铵可回用于纯碱生产作母液，也可根 据市场需求，用水吸收生产氨水或用硫酸吸收生产硫酸铵副产品， 未收尾气返回吹脱塔中。但水温低时吹脱效率低，不适合在寒冷的 冬季使用。用该法处理氨氮时，需考虑排放的游离氨总量应符合氨 的大气排放标准，氨氮去除剂以免造成二次污染。低浓度废水通常在常温下用 空气吹脱，而炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等 行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。该方法比较适合处理高浓 度氨氮废水，但吹脱效率影响因子多，不容易控制，特别是温度影 响比较大，在北方寒冷季节效率会大大降低，现在许多吹脱装置考 虑到经济性，没有回收氨，直接排放到大气中，造成大气污染。 汽提法是用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出，处理机理 与吹脱法一样是一个传质过程， 即在高 pH 值时， 使废水与气体密切 接触，从而降低废水中氨浓度的过程。传质过程的推动力是气体中 氨的分压与废水中氨的浓度相当的平衡分压之间的差。延长气水间 的接触时间及接触紧密程度可提高氨氮的处理效率，用填料塔可以 满足此要求。塔的填料或充填物可以通过增加浸润表面积和在整个 塔内形成小水滴或生成薄膜来增加气水间的接触时间汽提法适用于 处理连续排放的高浓度氨氮废水，操作条件与吹脱法类似，对氨氮 的去除率可达 97%以上。但汽提塔内容易生成水垢，使操作无法正 常进行。 吹脱和汽提法处理废水后所逸出的氨气可进行回收：用硫酸吸 收作为肥料使用；冷凝为 1%的氨溶液。 4． 生物法除氨氮 生物法去除氨氮是指废水中的氨氮在各种微生物的作用下，通 过硝化和反硝化等一系列反应，终形成氮气，从而达到去除氨氮 的目的。生物法脱氮的工艺有很多种，但是机理基本相同。都需要 经过硝化和反硝化两个阶段。 硝化反应是在好氧条件下通过好氧硝化菌的作用将废水中的氨氮氧 化为亚硝酸盐或硝酸盐，包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌参与 的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应。由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化 为硝酸盐的反应。亚硝酸菌和硝酸菌都是自养菌，它们利用废水中 的碳源， 通过与 NH3-N 的氧化还原反应获得能量。 反应方程式如下： 亚硝化： 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+ 硝化 : 2NO2-+O2→2NO3- 硝化菌的适宜 pH 值为 8.0～8.4，温度为 35℃，温度对硝化菌 的影响很大，温度下降 10℃，硝化速度下降一半；DO 浓度：2～ 3mg/L；BOD5 负荷：0.06-0.1kgBOD5/(kgMLS?d)；泥龄在 3～5 天 以上。 在缺氧条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原 为氮气而从废水中逸出由于兼性脱氮菌（反硝化菌）的作用，将硝 化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成 N2 的过程，称为反硝化。 反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物（碳源） 。以甲醇为 碳源为例，其反应式为： 6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O 6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH反硝化菌的适宜 pH 值为 6.5～8.0；温度为 30℃，当温度低于 10℃时，反硝化速度明显下降，而当温度低至 3℃时，反硝化作用 将停止；DO 浓度＜0.5mg/L；BOD5/TN＞3～5。生物脱氮法可去除 多种含氮化合物，总氮去除率可达 70%～95%，二次污染小且比较 经济，因此在国内外运用多。其缺点是占地面积大，低温时效率 低。 常见的生物脱氮流程可以分为 3 类： ⑴多级污泥系统 多级污泥系统通常被称为传统的生物脱氮流程。此流程可以得 到相当好的 BOD5 去除效果和脱氮效果，其缺点是流程长，构筑物 多，基建费用高，需要外加碳源，运行费用高，出水中残留一定量 甲醇； ⑵单级污泥系统 单级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、后置反硝化系统及 交替工作系统。前置反硝化的生物脱氮流程，通常称为 A/O 流程。 与传统的生物脱氮工艺流程相比，该工艺特点：流程简单、构筑物 少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用可大大节 省；将脱氮池设置在缺氧池，氨氮去除剂降低运行费用；好氧池在缺氧池后， 可使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质；缺 氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池 的有机负荷。此外，后置式反硝化系统，因为混合液缺乏有机物， 一般还需要人工投加碳源，但脱氮的效果高于前置式，理论上可接 近 的脱氮效果。交替工作的生物脱氮流程主要由两个串联池 子组成，通过改换进水和出水的方向，两个池子交替在缺氧和好氧 的条件下运行。它本质上仍是 A/O 系统，但利用交替工作的方式， 避免了混合液的回流，其脱氮效果优于一般 A/O 流程。其缺点是运 行管理费用较高，必须配置计算机控制自动操作系统； ⑶生物膜系统 将上述 A/O 系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器， 即形成生物膜脱氮系统。此系统中应有混合液回流，但不需污泥回 流，在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化 反应的两个污泥系统。 常规生物处理高浓度氨氮废水是要存在以下条件： 为了能使微生物正常生长，必须增加回流比来稀释原废水； 硝化过程不仅需要大量氧气，而且反硝化需要大量的碳源，一般认 为 COD/TKN 至少为 9。 5． 化学沉淀法除氨氮 化学沉淀法是根据废水中污染物的性质， 必要时投加某种化工 原料，在一定的工艺条件下（温度、催化剂、pH 值、压力、搅拌条 件、反应时间、配料比例等等）进行化学反应，使废水中污染物生 成溶解度很小的沉淀物或聚合物，或者生成不溶于水的气体产物， 从而使废水净化，或者达到一定的去除率。 化学沉淀法处理 NH3-N 主要原理是 NH4+、Mg2+、PO43-在碱性 水溶液中生成沉淀。 在氨氮废水中投加化学沉淀剂 Mg(OH)2、 H3PO4 与 NH4+反应生成 MgNH4PO4?6H2O（鸟粪石）沉淀，该沉淀物经造 粒等过程后， 可开发作为复合肥使用。 整个反应的 pH 值的适宜范围 为 9 ～ 11 。 pH 值 ＜ 9 时 ， 溶 液 中 PO43 － 浓 度 很 低 ， 不 利 于 MgNH4PO4?6H2O 沉淀生成，而主要生成 Mg(H2PO4)2；如果 pH 值11，此反应将在强碱性溶液中生成比 MgNH4PO4?6H2O 更难溶 于水的 Mg3(PO4)2 的沉淀。同时，溶液中的 NH4+将挥发成游离氨， 不利于废水中氨氮的去除。利用化学沉淀法，可使废水中氨氮作为 肥料得以回收。
以上信息由无锡市凯尔化工产品有限公司整理编辑，了解更多除磷剂,重金属捕捉剂,氨氮去除剂信息请访问http://www.wxcare.com氨氮去除剂