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          技術文章

          水中氨氮的去除方法(物理化學法)的機理和工藝


          水中氨氮的去除方法(物理化學法)的機理和工藝

          目前,水中氨氮的處理方法很多,其主要可分為兩大類:物理化學法和生物脫氮法。物理化學法有折點氯化法、化學沉淀法、吸附法、離子交換法、吹脫法和氣提法、液膜法、電滲析法、催化濕式氧化法等。生物法主要是利用微生物通過氨化、硝化、反硝化等一系列反應使廢水中的氨氮*終轉化成無害的氮氣排放。
          (一) 物理化學法
          1.折點氯化法
          折點氯化法是將氯氣通入廢水中達到某一點,在該點時水中游離氯含量較低,而氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此,該點稱為折點。該狀態下的氯化稱為折點氯化。折點氯化法除氨的機理為氯氣與氨反應生成無害的氮氣,其反應方程式為: [ ]
          Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl –
          NH4+ + HOCl NH2Cl (一氯胺) + H2O + H+
          NH2Cl + HOCl NHCl2 (二氯胺) + H2O
          NHCl2 + HOCl NCl3 (三氯胺) + H2O
          NH4+ + 3HOCl N2↑+ 5H+ + 3Cl + 3H2O
          N2逸入大氣,使反應源源不斷向右進行。加氯比例: 與 之比為8 :l - 10 :1 。當氨氮濃度小于20 mg/ L 時,脫氮率大于90 % ,pH 影響較大,pH 高時產生NO3- ,低時產生NCl3 ,將消耗氯,通??刂苝 H 在6-8 [ ]。
          此法用于廢水的深度處理,脫氮率高、設備投資少、反應迅速完全,并有**作用。但液氯安全使用和貯存要求高,對p H 要求也很高,產生的水需加堿中和,因此處理成本高。另外副產物氯胺和氯代有機物會造成二次污染 [ ]。
          2.化學沉淀(MAP) 法
          在一定的pH條件下,水中的Mg2+ 、HPO43-  和NH4+可以生成磷酸銨鎂沉淀[ ],而使銨離子從水中分離出來。
          影響沉淀效果的因素有沉淀劑種類及配比、pH值、廢水中的初始氨的濃度、干擾組分等。
          有研究表明沉淀法去除廢水中氨氮的pH值為10.0 ,物質的量之比Mg∶N= 1.2、P:N = 1. 02 時沉淀效果*好,氨氮去除率達到90 % [ ] 。
          趙慶良等[ ]研究表明,MgCl2 •6H2O 和Na2HPO4•12H2O 組合沉淀劑優于MgO 和H3PO4 組合,垃圾滲濾液中的氨氮質量濃度可由5618 mg/ L 降低到65 mg/ L。
          李芙蓉等[ ]采用氧化鎂和磷酸作為沉淀劑去除煤氣洗滌循環水中高濃度的氨氮,效果良好。
          李才輝等[ ]對MAP 法處理氨氮廢水的工藝進行優化,研究表明氨氮的去除率隨著反應時間的增加而增加,隨著Mg∶N 比值的增加而增加。
          劉小瀾[ ]探討了不同操作條件對氨氮去除率的影響,在pH值為8.5-9. 5 的條件下,投加的藥劑Mg2+:NH4+ ∶PO43- (摩爾比)為1. 4∶1∶0. 8 時,廢水氨氮的去除率達99 %以上,出水氨氮的質量濃度由2 g/ L 降至15 mg/ L。
          國外對用化學沉淀法去除廢水中的氨氮也有較多研究。
          Stratful等[ ]詳細研究了影響磷酸銨鎂沉淀及晶體生長的因素,得出4點結論:
          (1)過量的銨離子對形成磷酸銨鎂沉淀有利;
          (2)鎂離子可能是形成磷酸銨鎂沉淀的限制因素;
          (3)如果要想從廢水中回收磷酸銨鎂,需要得到比較大的晶體顆粒,則至少需要3 h 的結晶時間;
          (4)沉淀的pH 值應大于8. 5。
          Battistoni 等[ ]進行了用化學沉淀法從廢水厭氧消化后的上清液中同時回收氮和磷的研究。廢水厭氧消化過程中,有機物中的氮和磷被微生物分解為無機的磷酸鹽和氨氮,添加MgO 可以生成磷酸銨鎂沉淀可回收磷和氮。
          Lind 等[ ]則進行了用磷酸銨鎂沉淀法從人的尿液中回收營養物質的研究,可以回收65. 0 % -80. 0 %的氮。
          化學沉淀法的*大優點是可以回收廢水中的氨,所生成的沉淀可以作為復合肥而利用。存在的主要問題是沉淀劑的用量較大,需要對廢水的pH 進行調整,另外有時生成的沉淀顆粒細小或是絮狀體,工業中固液分離有一定困難。
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