污水回用中COD和氨氮的去除方法（五）

　氨氮的去除

　　目前含氨氮废水的处理技术有:生物硝化法、离子交换法、吹脱法、液膜法、氯化或吸附法以及湿式催化氧化法等，对于氨氮浓度为几十mg/L的二级生化出水，以生物硝化法、吹脱法和离子交换法应用最多，当氨氮浓度不高时则宜采用氯化法。

　　生物硝化法脱氨

　　生物硝化脱氨是利用硝化菌和亚消化菌在好氧条件下将氨转化为硝酸盐的过程。这两种细菌都是化能自养菌，在有氧条件下，亚硝化菌首先将氨氧化为亚硝酸盐，然后硝化菌再将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。国内众多的污水处理厂都具有生物硝化功能来去除污水中的氨氮，对于专门考虑生物硝化的处理设施，可将污水中的氨氮脱除到2mg/L以下。实际工程中，生物硝化同深度去除COD是同一构筑物中完成的，相关研究表明，采用矿物质载体的接触氧化工艺处理炼油厂二级生化处理出水，经过112h的反应，当进水氨氮为20mg/L左右时，出水氨氮可以达到3mg/L以下。

　　应该说明的是，生物硝化脱氨只能将氨氮转化为硝酸盐，总氮量并没有减少，如果回用工艺对总氮有要求，应增设反硝化单元。

　　吹脱除氨

　　氨吹脱是首先将污水的pH调节到10.8～11.5，再使污水以水滴的形式逆流同大量空气进行传质，进而将水中的氨氮以NH3的形式扩散到大气中的方法。这种除氨工艺简单，容易控制，但存在二个主要问题:

　　(1)氨的吹脱效率随pH值的关系很大，为了达到较高的氨氮去除率，必须对污水的pH值调节到碱性，需要投加碱，原水中酸度越高，调节pH消耗的碱量越大；脱氨后的污水还要降pH调整到中性，需要投加酸或CO2，这将增加运行费用，同时还增加了污水中的溶解性固体含量。

　　(2)氨吹脱的效率同水温、气温有很大的关系，温度越低，氨的脱除效率越低，20℃时，典型的氨去除率为90%～95%，而10℃时，氨去除率降低到75%以下。一般情况下吹脱的气水比在3000以上，对于敞开式系统，水温将同环境气温趋于一致，环境温度过低将大大影响吹脱效率，如果环境温度低于0℃，脱氨塔将不能运行。因此，对于气温较高的南方地区，如果水中酸度不高，采用吹脱法脱氮是可行的，在北方寒冷地区，则不易采用吹脱脱氮。

　　离子交换除氨

　　一般的阳离子交换树脂对NH+4没有优先选择性，不能用来脱氨，但斜发沸石对氨离子具有优先选择性，可以用来脱氨，这种脱氨工艺在美国已经应用多年，效果良好。其主要工艺流程是:污水通过斜发沸石离子交换器的过程中，污水中NH+4同沸石上的Na+发生等当量离子交换，Na+进入到污水中，而NH+4则通沸石中的阴离子结合并固着在沸石中，这样在流经斜发沸石离子交换器的过程中，污水中氨得到去除。当沸石对氨的吸附达到饱和后，则停止进水，对沸石进行再生，再生后的沸石可以恢复交换能力，进入下一个周期的离子交换。这种工艺的出水中氨含量可以达到1mg/L左右。

　　影响斜发沸石交换过程的主要影响因素有:pH值、污水中阳离子组成、沸石粒径及水力负荷等。铵的最佳交换pH值范围为4～8，运行证明，污水中阳离子组成不同会影响到沸石对氨的交换容量，在通常的城市污水阳离子浓度下，沸石对氨的实际交换容量约为总交换容量的1/4～1/5。此外，沸石粒径越小、水力负荷越低，铵的去除效果越好。

　　氯化脱氨

　　研究表明，投加液氯可以去除氨氮，根据试验结果，当投氯量/氨氮量=7.6∶1时，全部氨氮被氧化，进一步投加的氯成为自由余氯。美国环保署的研究发现，氯氧化氨氮的最终产物除了氮气外，还有三氯化氮和硝酸盐产生。对于20mg/L氨氮废水，pH=6～8时，整个反应过程约1分钟。该工艺的特点是基建投资低，操作灵活。

　　综合对比，由于生物硝化法脱氮同COD的去除是结合在一起的，因此生物硝化法最为经济；对于水中氨氮浓度较高又地处南方的工程，吹脱除氨可能是经济的选择，北方地区则不可采用；离子交换除氨在国内尚无应用，同时其投资大、工艺复杂，应谨慎选择；当水中氨氮浓度较低时采用氯化脱氨可能更为经济，该方法也可同其它除氨工艺结合使用。