氮磷作為湖泊富營養(yǎng)化的重要元素，一直受到人們的關(guān)注。本文綜述了處理氮磷廢水的主要技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用，并對(duì)未來的發(fā)展提出展望。
1廢水脫氮技術(shù)
1.1吹脫法
吹脫、汽提法對(duì)于脫除水中溶解氣體和某些揮發(fā)性物質(zhì)有較好的效果。吹脫法去氮是利用NH4+與NH3的動(dòng)態(tài)平衡，將廢水中的離子態(tài)銨，通過pH值的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨，向裝置吹脫載氣，游離的分子態(tài)氨利用氣液接觸帶離水中。按載氣方式的不同可分為空氣和蒸汽吹脫[1]。低濃度廢水在室溫下用空氣吹脫，而高濃度廢水則常用蒸汽進(jìn)行吹脫。吹脫是一個(gè)傳質(zhì)過程，即在高pH時(shí)，使廢水與空氣密切接觸從而降低廢水中氨濃度的過程，推動(dòng)力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當(dāng)?shù)钠胶夥謮褐g的差值。按載氣方式的不同可分為空氣和蒸汽吹脫。
與直接脫氮相比，加入脫氮?jiǎng)┑拿摰Ч靡恍０l(fā)現(xiàn)吹脫工藝對(duì)水量較少的高濃度氨氮廢水的脫氮有較好的作用。對(duì)于濃度在8000~10000mg/L的NH3-N廢水采用吹脫工藝處理時(shí)，采用水溫45~55℃；氣水比為3000~4500∶1；HRT為2~3h；pH在10.5~11.5之間，脫氮?jiǎng)┎捎靡退嵯盗械膹?fù)合制劑，吹脫時(shí)間不小于2h時(shí),氨氮的去除率高。
以平均氨氮濃度550mg/L以上的豬場(chǎng)廢水為研究對(duì)象，利用高效復(fù)合脫氮?jiǎng)┪锘ㄌ幚砀邼舛劝钡獜U水。試驗(yàn)證明與直接脫氮相比，投加高效復(fù)合脫氮?jiǎng)┠軌蚪档头磻?yīng)時(shí)間，提高氨氮去除率，可提高7.6%。但脫氮?jiǎng)┩都恿孔兓瘜?duì)氨氮去除率影響較低。
除了采用脫氮?jiǎng)┑姆椒?，還可采用聯(lián)合工藝去氮。利用蒸氨-吹脫法聯(lián)合處理工藝處理高濃度脂肪胺污水。污水的氨氮濃度達(dá)21985mg/L，COD8925mg/L，設(shè)計(jì)污水處理量200t/d。針對(duì)脂肪胺污水中有油類的存在，所以先利用混凝劑和液堿調(diào)整pH，使有機(jī)胺破乳分離，銨鹽亦轉(zhuǎn)化為游離氨。再依次進(jìn)入蒸氨和吹脫。結(jié)果表明，利用蒸氨-吹脫法處理法后出水氨氮可降低至600mg/L以下，經(jīng)過進(jìn)一步處理可達(dá)*排放標(biāo)準(zhǔn)。但蒸氨-吹脫法工藝成本較高，不適于水量大，氨氮含量低的水量。而且運(yùn)行中要注意對(duì)蒸氨系統(tǒng)進(jìn)行清洗維護(hù)。
1.2折點(diǎn)氯化法
折點(diǎn)氯化法是在低濃度氨氮廢水中加入次氯酸鈉或氯氣，依靠次氯酸鈉和氯氣的強(qiáng)氧化性，將廢水中的氨氮氧化為N2的脫氮方法。
理論上，將氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量較低而氨氮的濃度降為零，當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯增多，即自由余氯。因此，將氨氮全轉(zhuǎn)化為氮?dú)鈺r(shí)氯氣通入量點(diǎn)稱為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。
利用折點(diǎn)加氯法率處理時(shí)所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、pH值及氨氮濃度。理論需氯量取決于氨氮的濃度，兩者質(zhì)量比為7.6:1，實(shí)際應(yīng)用中為了保證反應(yīng)，一般氧化lmg氨氮需加9~10mg的氯氣。pH值在6~7時(shí)為反應(yīng)區(qū)間，接觸時(shí)間為0.5~2h。雖然氯化法反應(yīng)迅速，所需設(shè)備投資少，但安全使用和貯存要求較嚴(yán)，處理成本也較高。若用次氯酸或二氧化氯發(fā)生裝置代替使用，可以緩解安全問題，但成本又有增加。副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染，增加出水對(duì)生物致癌、致畸的潛在危險(xiǎn)性。折點(diǎn)氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或O2進(jìn)行反氯化，以去除水中殘余的氯。因此氯化法一般用于給水處理，對(duì)于大水量高濃度氨氮廢水的處理常用于深度處理中。
用折點(diǎn)氯化法處理高氨氮含鈷廢水進(jìn)行了試驗(yàn)及工程實(shí)踐，利用吹脫法先去除廢水中70%的氨氮，再利用折點(diǎn)加氯法，出水氨氮低至15mg·L-1以下。城市污水試驗(yàn)表明，折點(diǎn)氯化法脫氨可以使出水氨氮質(zhì)量濃度<0.1mg·L-1。
采用折點(diǎn)氯化處理稀土冶煉廢水發(fā)現(xiàn)pH為7，反應(yīng)時(shí)間控制在10～15min時(shí)，廢水中NH4+-N去除率達(dá)98%。同時(shí)與中和后的草酸沉淀母液處理發(fā)現(xiàn)Cl/NH4+為8:1效果好。反應(yīng)對(duì)pH、Cl/NH4+投入比的要求較為精確，在實(shí)際工程中需要準(zhǔn)確操作。反應(yīng)后余氯含量高于廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，去除率達(dá)98%以上，在折點(diǎn)氯化反應(yīng)后投加適量Na2SO3還原余氯，可使余氯得到有效去除，且費(fèi)用較低。
1.3離子交換法
離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發(fā)生的離子交換過程。常規(guī)的離子交換樹脂不具備對(duì)氨離子的選擇性，故不能用作從廢水中去除氨氮，目前常用沸石作為去除氨氮的離子交換體。
沸石是一類多空含水的架狀鋁硅酸鹽礦物，它的骨架結(jié)構(gòu)由硅(鋁)氧四面體通過氧橋相互連接構(gòu)成，由于硅連接方式的不同，形成了很多孔穴和孔道。孔穴和孔道會(huì)被具有移動(dòng)性的陽離子和水填充，可進(jìn)行陽離子交換，加熱可使水從沸石中脫出，而沸石結(jié)構(gòu)不會(huì)破壞。氨有很強(qiáng)的極性，且分子小于沸石孔徑，斜發(fā)沸石對(duì)氨氮有較高的選擇性，其交換能力遠(yuǎn)大于活性炭和離子交換樹脂。通過物理、化學(xué)方法處理可提高沸石的孔隙率和陽離子交換能力，對(duì)氨氮的處理容量和選擇性進(jìn)一步增強(qiáng)。
近年來，國內(nèi)外大量研究了斜發(fā)沸石和絲光沸石在微污染飲用水源處理中的應(yīng)用。沸石是一種廉價(jià)的無機(jī)非金屬礦，在凈水方面有有取代昂貴的活性炭目的趨勢(shì)，利用它去除水中的氨氮效率高，工藝簡(jiǎn)單，易再生，處理成本低，可為水中氨氮的去除提供一條高效、經(jīng)濟(jì)的新途徑。
1.4生物脫氮法
生物脫氮是在硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的聯(lián)合作用下將廢水中的含氮污染物轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^程。生物脫氮主要是經(jīng)過以下步驟進(jìn)行的：
1.4.1氨化反應(yīng)
氨化反應(yīng)是指有機(jī)氮在微生物細(xì)胞外經(jīng)一系列復(fù)雜反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氨氮的反應(yīng)過程。有機(jī)氮中氮的價(jià)態(tài)一般為負(fù)三價(jià)，與氨氮中氮的價(jià)態(tài)一致，反應(yīng)能量來自于自身的氧化還原反應(yīng)，所以氨化反應(yīng)比較容易進(jìn)行。氨化反應(yīng)時(shí)維持地球氮平衡的重要反應(yīng)之一，避免了有機(jī)氮的堆積。
1.4.2亞硝酸氧化
在好氧條件下，亞硝酸氮能夠迅速轉(zhuǎn)化為硝氮。亞硝酸氧化和好氧氨氧化是硝化反應(yīng)的組成部分。亞硝酸鹽氧化菌是化能自養(yǎng)型微生物，通過氧化亞硝酸鹽釋放能量來維持其生命活動(dòng)。反應(yīng)過程迅速，不消耗酸堿。
1.4.3反硝化
缺氧狀態(tài)下，反硝化菌能將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，是生物脫氮的后一步，常利用于污水處理中。反硝化菌分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型。自養(yǎng)反硝化菌以氫、鐵或硫化物為能量來源，無機(jī)碳作為碳源合成細(xì)胞。而異養(yǎng)反硝化菌以有機(jī)物為碳源，電子受體為能量來源。自然界中常見的是異養(yǎng)型反硝化菌。
生物脫氮是涉及到眾多生物的反應(yīng)聯(lián)合。針對(duì)生物脫氮成本低、效果好開發(fā)出了多種生物脫氮路徑，如常見的A2O工藝，SBR工藝，氧化溝工藝等。如今人們更加注重各個(gè)工藝間的相互配合，提高生物活性，加強(qiáng)氨氮去除率。
2總結(jié)與展望
近些年來，脫氮除磷的方法有了許多巨大的突破，針對(duì)各類高濃度氮磷廢水也有不同的方法治理。目前，多種工藝方法聯(lián)用成為新的研究熱點(diǎn)，并且已有實(shí)踐證明其效果較好。今后人們也會(huì)更加注重這方面的運(yùn)用，加強(qiáng)工藝之間的聯(lián)系，提高出水水質(zhì)，降低運(yùn)行成本，達(dá)到理想的出水氮磷指標(biāo)。
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