氨的处理

氨气无色，有毒，易反应，具有腐蚀性，并有强烈异味。氨气会刺激人的眼睛及呼吸管道，在高浓度的条件下甚至能在几分钟内使人致死。气态氨产生的主要来源有，家畜饲养，石化工业，金属制造设备，食品业，造纸业，纺织设备，废水处理设备，淤泥处理及堆肥设备。

生物过滤除氨气

生物过滤的原理非常简单：含污染物的气体，通过某多孔填料床，其中含有固定的微生物，通过这些微生物的降级作用，实现对污染物的生物处理。当异味污染气体通过介质时，气流中的污染物被生物膜吸收，氧化生成CO2, H2O, NO3, 及SO4。与传统的方法相比，生物过滤技术在处理低浓度污染气体方面具有相当优势。并且该技术还具有高效，低投入费用和运行费用，安全操作，低能源消耗，不产生副产品，能将许多无机物和有机物转化成无害的氧化物的特点。

生物过滤系统

主体是三层结构的床式生物过滤器，主要结构为一个高1.5 m，直径80 mm的金属圆柱容器。该容器中含有堆肥，城市下水道淤泥，及PVC。其中三者的混合比例为，3－2－1。在过滤系统的每一层都装有混合后的填料介质，由金属滤网支撑。在每一层的进口与出口处，都装有气体取样端口。另外，每层还装有介质取样端口，用于从填充材料中取样。在每个过滤床中部安装了温度计，用于日常温度测量。为了使过滤器中有稳定的温度，在系统中安装了电子温度调节装置。

测量方法

采用靛酚法确定氨气浓度。利用酒精玻璃温度计测量温度，该温度计测量范围为0到100摄氏度。气体流速则使用流量计进行测量，单位为l/min。利用水压力计测量压降数值。

入口氨气浓度对除氨效率的影响

另外需要研究的就是通过生物过滤系统能够达到什么样的除氨效果。为了取得需要的结果，系统做第二阶段的83天的实验，其中废气流速为6.48 l/min，废气的停留时间(EBRT)为一分钟。在运行开始阶段，进口浓度为10 ppmv，然后逐渐增加到大约236ppmv。在最初几天，处于驯化阶段，除氨率比较低，然后就有迅速的提高。经观察系统系统能处理的氨气浓度上限是236 ppmv，而能够达到99.9%以上的除去效率。当入口的氨气浓度为10 to 236ppmv时，出口气体中氨气的浓度低于0.1 ppmv。然而，当入口氨气浓度超过236时，除氨率将下降，且系统变的不稳定。经观察，10 - 236 ppmv的入口氨气浓度范围内，最大的氨气转载量为9.86 g-NH3 /m3h。

容器内压降

容器内气体阻力大小决定风扇的能量消耗，也就是系统的主要能源消耗。在实验过程中，压降数据主要通过水压力计进行测量。经观察，在最初几天压力就大，过段时间后，压力数据主要与介质的湿度有联系。平均的压力为43.55 Pa。没有发现压力与氨气转载量之间有直接的关联。

过滤材料潮湿度对系统的影响

过滤器中介质的潮湿度是非常重要的操作参数，因为它将直接影响系统的除氨效率，

以及气体压降。最佳的潮湿度是在40%和60%。为了维持理想的稳定的介质湿度，需在系统中增加湿度调节装置。

温度控制

系统中的温度是需要日常控制的，因为温度对于微生物的生长影响非常大。对于细菌最理想的温度是30 °C 左右，因此在操作过程中都要争取将温度控制在30 °C 左右。

在氨气的生物过滤过程中， 微生物将氨转化成硝酸盐。整个过程是有两种微生物完成的，首先是亚硝化单胞菌将NH4+转化成NO2-，然后由硝化细菌将NO2-转化成NO3-。在与氨气物质接触前，过滤介质中的微生物数量是不变化的。在驯化阶段以后，微生物聚集成块，一定数量以后围绕到过滤介质周围形成生物膜。 污染物质经扩散从气态到进入到含微生物的固定生物膜中，从从氨被氧化成无害的硝酸盐。

传统的生化法主要用于低浓度氨氮废水处理，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮转变为氮气。中高浓度氨氮废水通常具有氨氮高、C/N比低的特点，有些生产废水甚至不含COD，因此采用生物脱氮的方式处理，需要加入碳源，运行成本很高。常见工艺有A/O（或A2/O）和SBR工艺。其缺点是处理过程对温度和工业废水中某些组分的干扰非常敏感，需要的反应器体积比较大，而且反硝化过程中会产生N2O，易转化为其它影响臭氧层的氮氧化物，反硝化把NH4＋这种有价值的物质转化成N2逸入空气，造成浪费。

在A/O工艺中，为了促使反硝化反应顺利进行，一般要求C/N大于3，对于山东绿霸化工股份有限公司高氨氮废水中不含有碳源，必须补充碳源才能保证反硝化进行，甲醇是常见的碳源，综合考虑甲醇投加量约为18kg甲醇/m3废水。较大的回流比和大量补充甲醇使构筑物的容积大幅增加，处理费用大幅增加。

空气吹脱法是使废水作为不连续相与空气接触，利用废水中氨的实际浓度与平衡浓度之间的差异，使氨氮由液相转移至气相而达到废水脱氨的目的。

在空气吹脱过程中，废水pH、水温、水力负荷及气水比对吹脱效果有非常大的影响。一般来说，pH 要提高至10.8-11.5、水温一般不能低于20℃、水力负荷为2.5-5m3/(m2·h)、气水比为2500-5000m3/m3，当废水处理要求更高时甚至达到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串联操作方可满足工艺要求。

空气吹脱法所需空气量大，而空气吹脱塔因为受到塔设备空塔气速的限制，一般体积非常庞大，占地面积大。另外，空气吹脱法需要在系统中引入第三种介质——空气，氨自废水进入空气中，因为空气量很大，氨在空气中的浓度很低，必须再采用酸对含氨空气进行洗涤，而酸洗塔同样体积非常庞大，而且在吸收不够充分的情况下，容易造成二次污染，即水污染转化为空气污染。

空气吹脱法一级除氨效率一般为85％左右，要达到更高的处理要求，则需要多级串连操作。另外，因为废水中氨的平衡浓度受温度影响非常大，因此水温低时采用空气吹脱效率很低，一般不太适合在寒冷的冬季使用。

在空气吹脱工艺中，如果将废水及空气进行加热，提高操作温度，可以提高脱氨效率，但是由于系统热量无法实现综合回收利用，会导致其废水处理单耗显著增加，其经济性将受到很大的影响。通常认为空气吹脱法比较适用于1000mg/L以下的较低浓度氨氮废水的处理。

蒸汽汽提法

蒸汽汽提法是用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出，其处理机理与吹脱法基本相同，也是一个气液传质过程，即在高pH值时，使废水与蒸汽密切接触，从而降低废水中氨浓度的过程。传质过程的推动力是气相中氨的分压与废水中氨的浓度对应的平衡分压之间的差值。

蒸汽汽提法由于采用的工作介质是蒸汽，氨自废水进入蒸汽中，然后在塔顶精馏成为浓氨水回收，因此无需增加后处理工序。

蒸汽汽提所需蒸汽体积要比空气吹脱法中所需空气体积小得多，因此设备体积较小，占地面积较少。

汽提法比较适用于处理1000mg/L以上的高浓度氨氮废水，对氨氮的去除率可达99％以上，效率高，技术成熟度好。

但是，常规的汽提废水脱氨技术蒸汽消耗量大，处理废水单耗比较高。蒸汽汽提废水脱氨技术的普及推广应用需要在节能降耗方面加大研究开发的力度。

折点加氯法

折点加氯法是通过投加过量的氯或次氯酸钠，将废水中的氨完全氧化为N2的方法。为了保证完全反应，氧化1kg氨氮需要10kg的氯气。折点氯化法的出水在排放前需用活性炭或与O2进行反氯化，以去除水中的残余氯。折点氯化法的处理效果稳定，不受水温影响，投资较少。其突出优点是通过正确控制加氯量和对流量进行均化，使废水的全部氨氮降为零,同时使废水达到消毒目的，对于低浓度氨氮废水的处理，此法较经济因此常用作深度处理。但运营成本高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。因本工程氨氮含量

偏高、需大量的氯气和NaOH，故处理成本也很高（15-20元/m3），而且氯气在贮存、运输等方面存在不安全因素。

离子交换法

离子交换法适用于氨离子浓度在10～100mg/L的废水。其原理是选用阳离子交换树脂，将水中的铵离子与树脂上的钠离子交换，从而达到去除铵的目的。沸石具有从含钠、镁和钙等离子的溶液中有选择地去除氨离子的特点，因而选其作为交换树脂也叫有选择性的离子交换法，穿透的树脂要用2%的氯化钠溶液再生，再生液经过去氨处理后再循环使用，达一定的循环率后排放。离子交换除氨法树脂的再生操作复杂，设备及管道的腐蚀严重，再生下来的氨回用价值不高，因此工业型规模应用很少。

化学沉淀法

化学沉淀法是通过向水中投加化学药剂，使氨反应生成不溶于水的沉淀，从而达到废水脱氨的目的。一般所用的化学药剂为镁盐和可溶性磷酸盐。化学沉淀法的氨氮脱除率一般为80%-90％。工艺比较简单、设备投资较少。但是由于需要向废水中投加国家严格控制排放的磷酸盐（国家一级标准要求磷<0.5mg/L），后续除磷要求很高。因此该工艺一般只适用于氨氮和磷同时存在的场合。

膜分离法

采用膜分离技术处理氨氮废水是近几年来研究比较多的废水脱氨技术之一。膜分离技术处理氨氮废水的处理效果比较好，条件温和。但是由于氨氮废水中往往有较多的固体悬浮物及易于结垢的盐类，考虑到膜的阻塞及再生问题，膜分离技术对水质的要求非常高，

其长周期运行问题尚需进一步研究。

反渗透法和电渗析法

反渗透法和电渗析法的投资和运行费用都比较高。而且，电渗析的预处理要求高，反渗透膜的使用寿命短，目前在国内应用极少。

高浓度氨氮废水处理技术

技术机理

氨氮在水中主要以铵盐（NH4+）和游离氨（NH3）的形式存在，NH4+和NH3之间的平衡关系受PH值的制约，PH值≤7时，氨氮多以NH4+的形式存在；而当PH值大于7以后，氨氮则多以NH3的形态存在。国内外用“物化法”去除氨氮都离不开“强化絮凝（化学沉淀）”或“汽提吹脱（氨分离）”两种形式。如我们1999年通过国家级科技成果鉴定的处理方法，就是釆用“强化絮凝”的手段，将氨水中的铵盐絮凝成渣的形式去除的。它的优点是不需要特意去调高PH值，但它也只能处理500mg/l以下的中低浓度氨氮废水。要处理几千、几万甚至十几万以上的高浓度和超高浓度氨氮废水，用强化絮凝的方法显然是做不到的。

《高浓度氨氮废水处理方法》，就是从NH3-N的另一种形态（气态）开始研究的。要解决的关键技术问题有两个：①如何将废水中的固态氨（铵盐）最大限度地转化成气态氨（游离氨）？②如何最大限度地把气态氨从水中分离出来加以利用或者予以回收？在研发中我们应用了传统的吹脱法的基本原理，即通过加碱提高废水的PH值，使固定铵尽量转化成游离氨，然后借助空气的力量将游离氨分离出来。但传统的吹脱法只能去除70%左右

的氨氮，最新研究成果，采用多级吹脱再加上超声波超重力等新技术，去除率也只能达到90%左右，最终达标还要续接A/0法。同时传统吹脱法的气水比高达5000:1以上，能耗大，成本高，工业化应用难度大；同时用几千上万倍的空气稀释了的氨气也无法回收，只能任其向大气中转移二次污染。

我们在高浓度、超高浓度氨氮废水处理技术上主要有两大突破：一是研发出了一种高效稳定的复合脱氮剂，它含有大量的O、H、OH、CH、CH2等自由基和活性基团，在碱性或酸性条件下，几乎能够百分之百地将大部份有机胺和全部无机铵转化成游离氨，并高效断掉氨分子和水分子之间的氢键，使氨分子彻底摆脱水分子的结合力，从而百分之百的以游离氨的形态从水中分离出来。二是开发出了多种高效节能的气液分离设备——氨分离反应器和脱氮塔（立式、卧式两种）。它们的创新之处在于：①效率高，能够彻底地将氨气从水中分离出来，保证出水处理一次到位，达到国家一级排放标准以下；②能耗低，气水比只有传统吹脱法的三分之一以下。正因如此，我们才保证了数千、数万乃至十几万以上的高浓度、超高浓度氨氮废水也能一次处理到位，去除率高达99.9%以上。

工艺基理：

在废水加脱氮剂将废水中的铵（胺）盐最大限度地转化成游离氨，减少废水中氨和其他混合气体中氨的分压，加快游离氨从剩余氨水中释出的解吸过程和传递速率，使转化的游离氨能够快速充分地与水分离。

脱氮剂有强氧化还原性，对废水进行硝化与反硝化，使氨氮生成氮气从水中逸出。

有物理吹脱功能和化学氧化还原反应，大大提高了氨氮去除率。

工艺技术特点：

一次吹脱就可达标排放，废水量大、浓度高可进行回收利用。

●可用于含有酚、氰废水的预处理

●对COD也有较高的去除效率。

●处理成本低。