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1
物化法
(
一
)
物理化学法
1.
折点氯化法
折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点
,
在该点时水中
游离氯含量较低
,
而氨
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。
折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应
生成无害的氮气
,
其反应方程式为
:
[
i
]
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
N
2
逸入大气
,
使反应源源不断向右进行。
加氯比例
:
与
之比为
8 :l -
10 :1
。当氨氮浓度小于
20 mg/ L
时
,
脱氮率大于
90 % ,pH
影响较大
,pH
高时产
生
NO
3
-
,
低时产生
NCl
3
,
将消耗氯
,
通常
控制
p H
在
6-8
[
ii
]
。
此法用于废水的深度处理
,
脱氮率高、
设备投资少、反应迅速完全
,
并有消毒
作用。但液氯安全使用和贮存要求高
,
对
p
H
要求也很高
,
产生的水需加碱中和
,
因此处理成本高。另外副产物
氯胺和氯代有机物会造成二次污染
[
iii
]
。
1.1
吹脱法
在碱性条件下，
利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡
关系进行分
离的一种方法。一般认为吹脱效率与温度、
pH
、气液比有关。
王文斌等
[1]
对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行了研究，
控制吹脱效率高
低的关键因素是温度、
气液比和
pH
。
在水温大于
25
℃
,
气液比控制在
3500
左
右，
渗滤液
pH
控制在
10.5
左右，
对于氨氮浓度高达
2000
～
4000 mg/L
的
垃圾渗滤液，
去除率可达到
90%
以上
。吹脱法在低温时氨氮去除效率不高。
王有乐等
[2]
采用超声波吹脱技术对化肥厂高浓度氨氮废水（例如
882 mg/L
）
进行了处理试验。最佳工艺条件为
pH
＝
11
，超声吹脱时间为
40 min
，气水比为
l000
：<
/p>
1
试验结果表明，废水采用超声波辐射以后，氨氮的吹脱效果明显
增加，
与传统吹脱技术相比，
氨氮的去除率增加了
17
％～
164
％，
在
90
％以上，
吹脱
后
氨氮在
100
mg/L
以内。
为了以较低的代价将
pH
调节至碱性，
需要向废水中投加一定量的氢氧化钙，
但容易生水垢。
同时，
为了防止吹脱出的氨氮造成二次污染，
需要在吹脱塔后设
置氨氮吸收装置。
Izzet
等
[3]
在处理经
UASB
预处理的垃圾渗滤液（
2240 mg/L
）时
发现在
pH
＝
11.5
，反应时间为
24
h
，仅以
120 r/min
的速度梯
度进行机械搅拌，氨氮去除
率便可达
95
％。而在
pH
＝
12
时通过曝气脱氨氮，在第
17
小时
pH
开始下降，
氨氮去除率仅为
8
5
％。据此认为，吹脱法脱氮的主要机理应该是机械搅拌而不
是
空气扩散搅拌。
1.2
沸石脱氨法
利用沸石中的阳离子与废水中的<
/p>
NH
4
+
进行交
换以达到脱氮的目的。沸石一
般被用于处理低浓度含氨废水或含微量重金属的废水。然而
，蒋建国等
[4]
探讨了
沸石吸附法去
除垃圾渗滤液中氨氮的效果及可行性。
小试研究结果表明，
每克
沸
石具有吸附
15.5 mg
氨氮的极
限潜力，当沸石粒径为
30
～
16
目时，氨氮去除率
达到了
78.5%
，且在吸附时间、投加量及沸石粒径相同的情况下，进水氨氮浓度
越大
，吸附速率越大，沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。
Milan
等
[5]
用沸石离子交换法处理经厌氧消化过的猪肥废水时发
现
Na-Zeo
、
Mg-
Zeo
、
Ca-Zeo
、
k-Zeo
中
Na-
Zeo
沸石效果最好，其次是
Ca-Zeo
。增加离子交
换床的高度可以提高氨氮去除率，综合考虑经济原因和水力条件，床高
18 cm
（
H/D=4
），相对流量小于
7.8BV/h
是比较适合的尺寸
。离子交换法受悬浮物浓
度的影响较大。
应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再
生问题，
通常有再生液法和焚烧法。
采用
焚烧法时，产生的氨气必须进行处理。
1.3
膜分离技术
利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。
这种方法操作方便，
氨氮回
收率高，无二次污染。蒋
展鹏等
[6]
采用电渗析法和聚丙烯
(
PP)
中空纤维膜法处理
高浓度氨氮无机废水可取得良好的效果
。电渗析法处理氨氮废水
2000
～
3
000
mg/L
，去除率可在
85<
/p>
％以上，同时可获得
8.9
％的浓氨水。
此法工艺流程简单、
不消耗药剂、运行过程中消耗的电量与废水中氨氮浓度成正比。
PP
中空纤维膜
法脱氨效率＞
90
％，回收的硫酸铵浓度在
25
< br>％左右。运行中需加碱，加碱量与
废水中氨氮浓度成正比。
乳化液膜是种以乳液形式存在的液膜具有选择透过性，可用于液
-
液分离。
分离过程通常是以乳化液膜（例如煤油膜）为分
离介质，在油膜两侧通过
NH
3
的浓度
差和扩散传递为推动力，使
NH
3
进入
膜内，从而达到分离的目的。用液
[7]
膜法处理某湿法冶金厂
总排放口废水
（
1000
～
1200 mgNH
4
+
-N/L
，
pH
为
6
～
9
）
，
当采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚为表面活性剂用量为
4
％～
6
％，废水
pH
1.4 MAP
沉淀法
主要是利用以下化学反应：
Mg
2 +
+NH
4
+
+PO
4
3-
=MgNH
4
PO
4
理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁
盐，当
[Mg
2
+
][NH
4
+
][PO
4
3 -
]>2.5×
10
–
13
时可生成磷酸铵镁（
MAP
），除去废水中的氨氮。穆
大纲等<
/p>
[8]
采用向氨氮浓度较高的工业废水中投加
MgCl
2
·
6H
2
O
和
Na
< br>2
HP0
4
·
< br>12H
2
0
生成磷酸铵镁沉淀的
方法，
以去除其中的高浓度氨氮。
结果表明，
< br>在
pH
为
8.9l
，
Mg
2+
，
NH
4
，
P0
4
3-
的摩尔比为
1.25
:1:1
，反应温度为
25
℃，反应时间为
20
min
，
沉淀时间为
20
min
的条件下，氨氨质量浓度可由
9500
mg/L
降低到
460 mg/L
，<
/p>
去除率达到
95
％以上。由于在多数废水
中镁盐的含量相对于磷酸盐和氨氮会较
低，
尽管生成的磷酸铵镁
可以做为农肥而抵消一部分成本，
投加镁盐的费用仍成
为限制这
种方法推行的主要因素。海水取之不尽，并且其中含有大量的镁盐。
Kumashiro
等
[9]
以海水做为镁离子源试验研究
了磷酸铵镁结晶过程。盐卤是制盐
副产品，
主要含
MgCl
2
和其他无机化合物。
Mg
2+
约为
32 g/L
为海水的
27
倍。
L
ee
等
[10]
用
MgCl
2
、
海水、
盐卤分别做为
Mg
2+
源以
磷酸铵镁结晶法处理养猪场废水，
结果表明，
pH
是最重要的控制参数，当终点
pH≈9.6
时，反应
在
10 min
内即可
结束。由于废水
中的
N/P
不平衡，与其他两种
Mg<
/p>
2+
源相比，盐卤的除磷效果相
同而脱氮
效果略差。
1.5
化学氧化法
利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮
气进行脱除的一种方法。
折点加氯是利用
在水中的氨与氯反应生
成氨气脱氨，
这种方法还可以起到杀菌作用，
但是产生的
余氯会对鱼类有影响，
故必须附设除余氯设施。
在溴化物存在的情况下，
臭氧与
氨氮会发生如下类似折点加氯
的反应：
－
Br
+O
3
+H
+
→HBrO+O
2
，
NH
3
+H
BrO→NH
2
Br+H
2
O
，
NH
2
Br
+HBrO→NHBr
2
+H
2
O
，
NH
2
Br
+NHBr
2
→N
2
< br>+3Br
－
+3H
+
。
Yang
等
[11]
用一个有
效容积
32 L
的连续曝气柱对合成废水
(
氨氮
600 mg/L)
进
行试验研究，探讨
Br/N
、
pH
以及初始氨氮浓度对反应的影响，以确定去除最多
的氨氮并形成最少的
NO
3
-
的最佳反应条件。发现
NFR(
出水
NO
3
-
-N
与进水氨氮
之比
)
在对数
坐标中与
Br
-
/N
< br>成线性相关关系，
在
Br
-
/N>0.4
，
氨氮负荷为
3.6
～
4.0
3
kg/(m
·
d)
时，
氨氮负荷降低则
NFR
降低。
出水
pH
＝
6.0
时，
NFR
和
Br
O
－
-Br
（有
毒副产物）
最少。
BrO
－
-Br
可由
Na
2
SO
3
定量分解，
Na
2
SO
3
投加量可由
ORP
控制。
2
生化联合法
物化方法在处理高浓度氨氮废水时不会因为氨氮浓度过高而受
到限制，
但是
不能将氨氮浓度降到足够低（如
< br>100 mg/L
以下）。而生物脱氮会因为高浓度游
离
氨或者亚硝酸盐氮而受到抑制。
实际应用中采用生化联合的方法，
在生物处理
前先对含高浓度氨氮的废水进行物化处理。
卢平等
[
12]
研究采用吹脱
-
缺氧
-
好氧工艺处理含高浓度氨氮垃圾渗滤液。
结果<
/p>
表明，吹脱条件控制在
pH=9
5
、吹脱时间为
12 h
时，吹脱预处
理可去除废水中
60%
以上的氨氮，再经缺氧
< br>-
好氧生物处理后对氨氮（由
1400
mg/L
降至
19.4
mg/L
）和
COD
的去除率
>90%
。
Horan
等
[13]
用生物活性炭流化床处理垃圾渗滤液
（
COD
为
800
～
2700 mg/L
，
氨氮为
< br>220
～
800
mg/L
）。研究结果表明，在氨氮负荷
0.71 kg/(m
3
·
d)
时，
硝化去
除率可达
90
％以上，
COD
去除率达
70
％
，
BOD
全部去除。
Fikret
等
[14]
以石灰絮
凝沉淀
+
空气吹脱做为预处理手段提高渗滤液的可生化性，在
随后的好氧生化处
理池中加入吸附剂（粉末状活性炭和沸石），发现吸附剂在
0
～
5 g/L
时
COD
和
氨氮的去除效率均随吸附剂浓度增加
而提高。
对于氨氮的去除效果沸石要优于活
性炭。
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