氨氮廢水處理技術(shù)

鹽水一碳銨法是我國生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)氧化鎂的方法之一。以鹽水為原料，以碳銨和氨為沉淀劑生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂。工藝簡單，操作控制方便，投資小，特別適合中小型生產(chǎn)。氨氮處理引起了人們的廣泛關(guān)注，氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。

1.氨氮概述。

氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。一般以NH3-N表示。氨氮廢水通常指含NH3和NH4+的廢水。

人類生產(chǎn)生活的許多方面導(dǎo)致氨氮廢水的產(chǎn)生，如人類自身的食物、飲料、垃圾滲濾液等；農(nóng)業(yè)畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)田尾水；工業(yè)冶金、化肥、煤氣、煉焦、軟革、味精、肉類加工等工作涉及氨氮廢水。

氨氮的危害：氨從氨氮廢水中逸出，對人的眼睛、鼻子和氣管有很強的刺激作用。進(jìn)入血液中的氨會對人的大腦、心臟、肝臟和腎臟造成損害；水中氨氮濃度過高導(dǎo)致富營養(yǎng)化，導(dǎo)致湖泊、海洋赤潮，危及水生動植物的生存；供水中氨氮濃度過高會導(dǎo)致供水管網(wǎng)堵塞和腐蝕；飲用水中氨氮可轉(zhuǎn)化為對人體有毒的NO2-N和NO3-N。

2.化學(xué)沉淀法的原理。

化學(xué)沉淀法是將某些化學(xué)物質(zhì)添加到廢水中時，廢液中待去除的成分與其反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，從而降低其濃度的一種方法?；瘜W(xué)沉淀法去除氨氮的基本原理是，當(dāng)溶液中的NH4+.Mg2+.PO43-離子積大于MgNH4PO4的溶度積常數(shù)時，會自發(fā)產(chǎn)生沉淀。因此，當(dāng)在廢水中加入一定量的鎂鹽和磷酸鹽時，廢水中的NH4+與之反應(yīng)，產(chǎn)生不溶性物質(zhì)MgNH4PO4.6H2O(以下簡稱MAP)結(jié)晶，MAP在重力作用下從廢水中分離出來，達(dá)到去除廢水中氨氮的目的。

化學(xué)沉淀法可處理各種濃度的氨氮廢水，特別適用于處理高濃度的氨氮廢水。其產(chǎn)品MAP是一種緩釋肥料，通常被稱為鳥糞石。磷酸銨鎂經(jīng)過凈化，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、造紙、涂料行業(yè)等領(lǐng)域?；瘜W(xué)沉淀法是一種可行的技術(shù)。經(jīng)濟(jì)合理的污水處理方法，如果MAP能進(jìn)一步發(fā)展為肥料的價值，化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水的前景將更廣闊。

3.研究現(xiàn)狀。

目前，用于吸收氨氮的材料主要包括沸石、生物炭、膨潤土、粉煤灰等。對氨氮吸附機(jī)理的研究主要是對氨氮吸附熱動力學(xué)的研究，利用相關(guān)分析手段對分子基團(tuán)層面的吸附機(jī)理的研究較少。

目前，用于吸收氨氮的材料主要包括沸石、生物炭、膨潤土、粉煤灰等。對氨氮吸附機(jī)理的研究主要是對氨氮吸附熱動力學(xué)的研究，利用相關(guān)分析手段對分子基團(tuán)層面的吸附機(jī)理的研究較少。

3.1沸石。

沸石因其獨特的結(jié)構(gòu)特點而成為氨氮廢水吸附材料的研究熱點。沸石內(nèi)表面積大，晶格內(nèi)有許多大小均勻的孔和孔，約為沸石晶體總體積的1/2，具有良好的吸附性能。沸石改性研究和吸附再生是當(dāng)前研究的熱點。

3.2片沸石。

王文超以改性后的片沸石顆粒為吸附劑，研究了氨氮廢水的去除效果和解吸率。結(jié)果表明，對于初始濃度為200mg/L的氨氮廢水，其出水量可達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，解吸率可達(dá)91.29%。金雪凱研究了沸石再生對氨氮去除效果的影響，發(fā)現(xiàn)再生沸石對氨氮的平均去除率仍可達(dá)91%。通過表征分析，發(fā)現(xiàn)飽和片沸石再生后可恢復(fù)沸石原有的孔隙結(jié)構(gòu)，保持不變。新鮮片沸石對氨氮的去除率和吸附率分別為75.65%和7.56mg/g。

3.3其他吸附材料。

郭毅閣采用天然聚合物殼聚糖吸附水中氨氮，氨氮去除率可達(dá)74.35%。Couto比較了改性粘土和改性沸石對氨氮廢水的去除效果。改性后，粘土對氨氮的去除率達(dá)到96%，改性沸石的去除率達(dá)到81%。以二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酸為交聯(lián)劑，在可溶性淀粉上交聯(lián)制備兩性水凝膠，吸附廢水中氨氮，吸附容量可達(dá)33.98mg/g。Zhang以碳化硅酸鹽為原料，采用碳化、活化、水熱轉(zhuǎn)化等方法制備了X型活性炭復(fù)合材料，用于去除水溶液中的氨氮。結(jié)果表明，X型活性炭復(fù)合材料是一種有效的氨氮去除吸附劑。研究了磷酸銨鎂熱分解產(chǎn)物對氨氮的吸附作用，發(fā)現(xiàn)磷酸銨鎂熱解后氨和水可以全部去除，熱解產(chǎn)物對氨氮的最大吸附量可以達(dá)到72.5mg/g。對于初始氨氮濃度為800mg/L的氨氮廢水，去除率可達(dá)95%以上。再生研究表明，熱解產(chǎn)物可循環(huán)吸附氨氮廢水。

4.化學(xué)處理氨氮廢水。

4.1化學(xué)沉淀法。

廢水脫氨氮采用化學(xué)沉淀法，即在含氨氮廢水中加入適量的Mg2+和PO43-藥劑，促進(jìn)其與廢水中含有的NH4+反應(yīng)產(chǎn)生不溶性復(fù)鹽磷酸氨鎂MgNH4PO4.6H2O結(jié)晶沉淀，最后回收廢水中剩余的氮磷。一般來說，該方法適用于高濃度氨氮廢水的處理，可保證至少90%的脫氮效率。此外，在確認(rèn)廢水中無毒物質(zhì)的情況下，沉淀去除的磷酸氨鎂可作為緩釋復(fù)合肥料使用?；瘜W(xué)沉淀法在實際應(yīng)用中工藝設(shè)計簡單，反應(yīng)過程穩(wěn)定性高，受外界因素干擾小，抗沖擊性強，脫氮效果高。但在實際操作中，還需要注意控制劑量，提前確定沉淀物的應(yīng)用方向，并采取相應(yīng)的措施處理廢水中的氨氮殘留濃度高。

4.2鳥糞石結(jié)晶法。

自20世紀(jì)60年代以來，人們開始研究應(yīng)用化學(xué)沉淀法去除廢水中的氨氮，并將其應(yīng)用于實際廢水處理中。

一般化學(xué)沉淀法去除氨氮廢水需要鎂鹽和磷酸鹽兩種藥物，后期處理成本高，其應(yīng)用有一定的限制。鹵水碳銨法生產(chǎn)輕氧化鎂行業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有大量Mgcl2。用化學(xué)沉淀法去除氨氮時，只需在廢水中加入磷酸鹽和少量鎂鹽，節(jié)省了大部分鎂鹽成本，降低了運行成本，副產(chǎn)品鳥糞石也可回收利用。制備高效緩釋肥料。鳥糞石含有三種元素：N.P.Mg，可用作緩釋肥。20世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)鳥糞石中的五氧化二磷比磷酸鈣中的五氧化二磷更容易被植物吸收。由于植物在生長過程中，根部會不斷分泌檸檬酸等酸性物質(zhì)，從而增加鳥糞石的溶解度，有利于作物對營養(yǎng)物的吸收，充分發(fā)揮鳥糞石結(jié)晶的肥料作用；此外，當(dāng)鳥糞石不吸附重金屬作為新型作物時，它不會吸附重金屬。國外已成功將鳥糞石結(jié)晶推向市場。澳大利亞鳥糞石結(jié)晶的市場價格約為200美元，日本約為500美元，在一些國家甚至達(dá)到2000美元。

4.3電滲析技術(shù)。

基于離子交換膜選擇的滲透性特性，通過設(shè)置外加直流電場，促進(jìn)電解質(zhì)溶液分離離子。從整體應(yīng)用效果來看，電滲析技術(shù)可以有效地分離廢水中的氨氮，早期投資少，能耗少，工藝整體操作簡單，反應(yīng)后不會產(chǎn)生二次污染副產(chǎn)品，在實際應(yīng)用中具有較大的技術(shù)優(yōu)勢。