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(jiǎn)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，氨氮排放標準不斷提高。

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(lèi)生產(chǎn)生活的許多方面導致氨氮廢水的產(chǎn)生，如人類(lèi)自身的食物、飲料、垃圾滲濾液等；農業(yè)畜禽養殖和農田尾水；工業(yè)冶金、化肥、煤氣、煉焦、軟革、味精、肉類(lèi)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(huì )對人的大腦、心臟、肝臟和腎臟造成損害；水中氨氮濃度過(guò)高導致富營(yíng)養化，導致湖泊、海洋赤潮，危及水生動(dòng)植物的生存；供水中氨氮濃度過(guò)高會(huì )導致供水管網(wǎng)堵塞和腐蝕；飲用水中氨氮可轉化為對人體有毒的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(shí)，廢液中待去除的成分與其反應產(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，當溶液中的NH4+.Mg2+.PO43-離子積大于MgNH4PO4的溶度積常數時(shí)，會(huì )自發(fā)產(chǎn)生沉淀。因此，當在廢水中加入一定量的鎂鹽和磷酸鹽時(shí)，廢水中的NH4+與之反應，產(chǎn)生不溶性物質(zhì)MgNH4PO4.6H2O(以下簡(jiǎn)稱(chēng)MAP)結晶，MAP在重力作用下從廢水中分離出來(lái)，達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(chēng)為鳥(niǎo)糞石。磷酸銨鎂經(jīng)過(guò)凈化，可廣泛應用于醫療衛生、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(jià)值，化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水的前景將更廣闊。

3.研究現狀。

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。對氨氮吸附機理的研究主要是對氨氮吸附熱動(dòng)力學(xué)的研究，利用相關(guān)分析手段對分子基團層面的吸附機理的研究較少。

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。對氨氮吸附機理的研究主要是對氨氮吸附熱動(dòng)力學(xué)的研究，利用相關(guān)分析手段對分子基團層面的吸附機理的研究較少。

3.1沸石。

沸石因其獨特的結構特點(diǎn)而成為氨氮廢水吸附材料的研究熱點(diǎn)。沸石內表面積大，晶格內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前研究的熱點(diǎn)。

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。結果表明，對于初始濃度為200mg/L的氨氮廢水，其出水量可達到國家一級排放標準，解吸率可達91.29%。金雪凱研究了沸石再生對氨氮去除效果的影響，發(fā)現再生沸石對氨氮的平均去除率仍可達91%。通過(guò)表征分析，發(fā)現飽和片沸石再生后可恢復沸石原有的孔隙結構，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到96%，改性沸石的去除率達到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33.98mg/g。Zhang以碳化硅酸鹽為原料，采用碳化、活化、水熱轉化等方法制備了X型活性炭復合材料，用于去除水溶液中的氨氮。結果表明，X型活性炭復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+反應產(chǎn)生不溶性復鹽磷酸氨鎂MgNH4PO4.6H2O結晶沉淀，最后回收廢水中剩余的氮磷。一般來(lái)說(shuō)，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，在確認廢水中無(wú)毒物質(zhì)的情況下，沉淀去除的磷酸氨鎂可作為緩釋復合肥料使用?；瘜W(xué)沉淀法在實(shí)際應用中工藝設計簡(jiǎn)單，反應過(guò)程穩定性高，受外界因素干擾小，抗沖擊性強，脫氮效果高。但在實(shí)際操作中，還需要注意控制劑量，提前確定沉淀物的應用方向，并采取相應的措施處理廢水中的氨氮殘留濃度高。

4.2鳥(niǎo)糞石結晶法。

自20世紀60年代以來(lái)，人們開(kāi)始研究應用化學(xué)沉淀法去除廢水中的氨氮，并將其應用于實(shí)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(shí)，只需在廢水中加入磷酸鹽和少量鎂鹽，節省了大部分鎂鹽成本，降低了運行成本，副產(chǎn)品鳥(niǎo)糞石也可回收利用。制備高效緩釋肥料。鳥(niǎo)糞石含有三種元素：N.P.Mg，可用作緩釋肥。20世紀，人們發(fā)現鳥(niǎo)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(cháng)過(guò)程中，根部會(huì )不斷分泌檸檬酸等酸性物質(zhì)，從而增加鳥(niǎo)糞石的溶解度，有利于作物對營(yíng)養物的吸收，充分發(fā)揮鳥(niǎo)糞石結晶的肥料作用；此外，當鳥(niǎo)糞石不吸附重金屬作為新型作物時(shí)，它不會(huì )吸附重金屬。國外已成功將鳥(niǎo)糞石結晶推向市場(chǎng)。澳大利亞鳥(niǎo)糞石結晶的市場(chǎng)價(jià)格約為200美元，日本約為500美元，在一些國家甚至達到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(guò)設置外加直流電場(chǎng)，促進(jìn)電解質(zhì)溶液分離離子。從整體應用效果來(lái)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(jiǎn)單，反應后不會(huì )產(chǎn)生二次污染副產(chǎn)品，在實(shí)際應用中具有較大的技術(shù)優(yōu)勢。