近年來(lái)，環(huán)保行業(yè)對(duì)氨氮污水處理方面開(kāi)展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝，國(guó)家對(duì)氨氮廢水處理的要求也越來(lái)越高，本文要講的就是處理高濃度氨氮廢水的技術(shù)。(氨氮濃度質(zhì)量大于500mg/L屬于高濃度氨氮廢水)

一、高濃度氨氮廢水怎么來(lái)的?

高氨氮廢水主要來(lái)源于垃圾滲濾液、味精生產(chǎn)、煤化工、有色金屬冶煉等行業(yè)，其氨氮含量達(dá)到1000~10000mg/L。

二、高濃度氨氮廢水怎么處理?

高氨氮廢水成分復(fù)雜，毒性強(qiáng)，不能采用生物法、土壤灌溉法處理，主要處理技術(shù)如下。

1、磷酸銨鎂沉淀法

a、原理

在弱堿的情況下，向含高濃度氨氮的廢水中加入含Mg2+ 和PO43-的藥劑， 使污水中的氨氮和磷以鳥(niǎo)糞石(磷酸銨鎂)的形式沉淀出來(lái)，同時(shí)回收污水中的氮和磷。其反應(yīng)過(guò)程如下：

Mg2++NH4++HPO42-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O+H+(KSP=2.5×10-13，25℃)

理論上，每去除1gNH4+-N就有17.5gMgNH4PO4·6H2O沉淀生成。

b、該反應(yīng)主要的影響因素有：合適的鎂鹽、磷酸鹽、適當(dāng)?shù)膒H。

多選用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O作為沉淀劑，磷酸銨鎂為堿性鹽，在pH>9.5的溶液環(huán)境中，結(jié)晶會(huì)溶解。因此控制好反應(yīng)pH至關(guān)重要。

c、高濃度氨氮廢水特點(diǎn)

目前MAP法多研究用于垃圾滲濾液的預(yù)處理，其不受溫度影響，操作簡(jiǎn)單，投資設(shè)計(jì)成本較低，可應(yīng)用于各種濃度氨氮廢水的處理。

運(yùn)行成本主要是添加的鎂鹽和磷酸鹽，若企業(yè)能因地取材，尋找到廉價(jià)的沉淀劑，如含鎂或者含磷廢水，以廢制廢，綜合利用，則可大大降低處理成本。

若單獨(dú)添加沉淀劑，廢水沉淀后多余的鎂和磷殘留，不僅處理成本增加，而且引入磷污染物，容易造成二次污染。而生成的磷酸銨鎂沉淀物因有可能夾帶廢水中的有機(jī)物、重金屬，可否作為復(fù)合肥料使用還需進(jìn)一步研究，其應(yīng)用價(jià)值還有待開(kāi)發(fā)。

因此，MAP法要廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中必須解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

廉價(jià)的沉淀劑

凈化磷酸銨鎂沉淀物，達(dá)到復(fù)合肥料的使用標(biāo)準(zhǔn)，推廣應(yīng)用

汽提精餾法

基于吹脫與簡(jiǎn)單的汽提方法處理氨氮廢水存在二次污染，運(yùn)行成本高等問(wèn)題，現(xiàn)階段多家環(huán)保設(shè)備研發(fā)機(jī)構(gòu)通過(guò)改良，采用精餾塔蒸氨回收氨水方法，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中處理氨氮廢水。

a、原理

氨與水分子相對(duì)揮發(fā)度存在差異，通過(guò)在精餾塔內(nèi)進(jìn)行多次氣液相平衡，將氨氮以分子氨的形式從水中分離，然后以氨水或液氨的形式從塔頂排出，并被冷凝器冷卻到常溫成為高純濃度氨水進(jìn)行回收，可回用于生產(chǎn)或直接銷(xiāo)售。

塔釜出水pH控制在10以上，脫氨后的廢水氨氮濃度可降至10mg/L以下，可直接排放或處理后回用于生產(chǎn)。

b、汽提精餾回收氨水法成本

投資成本：120~600萬(wàn)元，回收的氨水濃度：16%~22%濃氨水。運(yùn)行成本：5~10元/噸，運(yùn)行成本受原水氨氮濃度、pH影響較大，高氨氮高pH的廢水，回收的氨水越多，運(yùn)行成本越低。

c、優(yōu)缺點(diǎn)

該方法投資成本及運(yùn)行成本處于中等水平，但是回收的氨水濃度較高，可根據(jù)企業(yè)情況選擇回用于生產(chǎn)，也可以外售。其氨水回用或者外售盈利的錢(qián)基本可以抵消工藝設(shè)備的運(yùn)行成本，且出水效果較好，氨氮濃度可降至10mg/L以下，省去為了達(dá)標(biāo)排放而進(jìn)行二次脫氨的投資和運(yùn)行成本。

其缺點(diǎn)就是為了保證出水達(dá)標(biāo)，其出水pH必須控制在10以上，造成堿的浪費(fèi)，還必須加酸回調(diào)至中性，才能達(dá)標(biāo)排放。另外，此方法尤其適用于氨氮濃度7000mg/L以上的高濃度氨氮堿性廢水，否則氨氮濃度低，同等條件下其回收的氨水較少，氨水回用或外賣(mài)的效益低，整體的運(yùn)行成本就會(huì)上升。

吹脫法/汽提法

a、原理

吹脫法已廣泛應(yīng)用于化肥廠廢水、垃圾滲濾液、石化、煉油廠等含氨氮廢水。吹脫法用于脫除水中氨氮。

即將氣體通入水中，使氣液相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過(guò)氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除氨氮的目的。

常用空氣作載體(若用水蒸氣作載體則稱(chēng)汽提)。

吹脫塔常采用逆流操作，塔內(nèi)裝有一定高度的填料，以增加氣—液傳質(zhì)面積從而有利于氨氣從廢水中解吸。

常用填料有拉西環(huán)、聚丙烯鮑爾環(huán)、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填料塔的塔頂，并分布到填料的整個(gè)表面，通過(guò)填料往下流，與氣體逆向流動(dòng)，空氣中氨的分壓隨氨的去除程度增加而增加，隨氣液比增加而減少。

pH是影響游離氨在水中百分率的主要因素之一。當(dāng)pH大于10時(shí)，離解率在80%以上，當(dāng)pH達(dá)11時(shí)，離解率高達(dá)98%。

b、主要影響因素

控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是水溫，氣液比、pH。

在水溫25℃，吹脫的氣液比控制在3000~3800左右，pH控制在10.5，可使吹脫效率大于90%，為了保證出水質(zhì)量，吹脫法適用于處理氨氮為500~1000mg/L的廢水。

溫度也會(huì)影響吹脫效率，吹脫法水溫低時(shí)處理效率很低，不適合在寒冷的冬天使用，廢水溫度升高，游離氨的比例增加，其處理效率升高。

因此汽提法是吹脫法的改進(jìn)版。其采用蒸汽為載體，提高氨氮處理效率。汽提塔更適用于處理氨氮為2000~4000mg/L的廢水。但汽提塔運(yùn)行一段時(shí)間后，汽提塔內(nèi)會(huì)結(jié)垢，從而影響處理效率。

c、優(yōu)缺點(diǎn)

吹脫法、汽提法其工藝簡(jiǎn)單，效果穩(wěn)定，投資較低;但能耗大，處理成本高，處理成本約20~30元/噸水。出水氨氮大約為50~200mg/L，無(wú)法達(dá)到排放要求，必須增加后續(xù)的深度處理才能達(dá)標(biāo)排放。

其吹脫出的氨氣采用水淋洗吸收，氨水濃度低(1%左右)，回用價(jià)值低，易揮發(fā)，容易造成二次污染;使用硫酸等酸性溶液吸收，生成硫酸銨等其他銨鹽，需做進(jìn)一步的處理，工藝流程較長(zhǎng)，必定增加投資成本，且最終生產(chǎn)的硫酸銨產(chǎn)品，價(jià)格低廉，銷(xiāo)售困難。

氣態(tài)膜法

氣態(tài)膜，又稱(chēng)支撐膜，膜吸收。目前已應(yīng)用于水溶液中的揮發(fā)性反應(yīng)性溶質(zhì)如NH3、CO2、SO2、H2S、Cl2、Br2、I2、HCN、胺、苯酚的脫除，回收富集和純化。

氣態(tài)膜具有比表面積，高傳質(zhì)推動(dòng)力，操作彈性大，氨氮脫除效率高，無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)。

氣態(tài)膜脫氨技術(shù)采用疏水性的中空纖維微孔膜作為含氨廢水和吸收液的屏障，這時(shí)膜一側(cè)是待處理的氨氮廢水，另一側(cè)是酸性吸收液，疏水的微孔結(jié)構(gòu)在兩液相間提供一層很薄的氣膜結(jié)構(gòu)。

廢水中游離態(tài)的NH3在廢水側(cè)通過(guò)濃度邊界層擴(kuò)散至疏水微孔膜表面，隨后在膜兩側(cè)NH3分壓差的推動(dòng)下，NH3在廢水和微孔膜界面處氣化進(jìn)入膜孔，然后擴(kuò)散進(jìn)入吸收液側(cè)與酸性吸收液發(fā)生快速的不可逆的反應(yīng)，從而達(dá)到氨氮脫除的目的。

氣態(tài)膜脫氨一般用稀硫酸作為吸收劑，但是對(duì)于很多企業(yè)來(lái)講，生成的硫酸銨存在銷(xiāo)售價(jià)格低廉等問(wèn)題，并非理想回收產(chǎn)品，而很多企業(yè)更傾向于回收一定濃度的氨水自用或者銷(xiāo)售。

因此采用氣態(tài)膜+精餾技術(shù)組合受到關(guān)注，其原理主要是利用一種可再生吸收劑在膜兩側(cè)吸收氨，飽和的吸收劑采用精餾的方式進(jìn)行精餾回收15~18%氨水，出水氨氮可達(dá)到15mg/L以下，吸收劑可重復(fù)利用。

此方法最適用于廢水氨氮在3000~6000mg/L之間的處理，飽和吸收劑可將氨氮濃度提高到10000mg/L以上，精餾消耗的蒸汽大幅下降，處理成本較其他處理方法最低，其綜合效益最高。

而對(duì)于氨氮為8000mg/L以上的廢水，采用氣態(tài)膜的方法就沒(méi)有明顯的成本優(yōu)勢(shì)了。

但是由于廢水的復(fù)雜性、膜材料的研發(fā)更新?lián)Q代、可逆吸收劑的研發(fā)適用性以及后續(xù)副產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用等多種原因，氣態(tài)膜法脫氨工業(yè)化進(jìn)程很慢，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)例較少。

典型案例

(一)項(xiàng)目概況

某公司高濃度氨氮廢水(4000～6000mg/L)處理能力50t/h，污水來(lái)源于煉油催化劑裝置，2008年5月開(kāi)始工藝包設(shè)計(jì)，2008年12月完成工程設(shè)計(jì)，并于2009年2月整套裝置開(kāi)始建設(shè)。2010年5月裝置竣工并正式投產(chǎn)運(yùn)行，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并穩(wěn)定運(yùn)行至今。

(二)技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)催化劑齊魯分公司出具的標(biāo)定報(bào)告，項(xiàng)目裝置運(yùn)行平穩(wěn)，氨氮含量由2500～7500mg/L降至15mg/L以下，達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放要求(氨氮含量<15 mg/L);蒸汽耗量≤50kg/t廢水，較傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)省三分之二;電耗≤4kW·h/t廢水，運(yùn)行效果優(yōu)于進(jìn)口同類(lèi)裝置。

(三)投資費(fèi)用

該項(xiàng)目總投資約1830萬(wàn)元，其中設(shè)備投資850萬(wàn)元，基建投資628萬(wàn)元，其他投資352萬(wàn)元，噸水投資費(fèi)用為24.4萬(wàn)元。主體設(shè)備壽命15年。

(四)運(yùn)行費(fèi)用

根據(jù)2010年5月13日9:00～2010年5月19日9：00催化劑長(zhǎng)嶺分公司實(shí)際運(yùn)行標(biāo)定情況，以標(biāo)定期間物料價(jià)格為基準(zhǔn)，處理每噸高氨氮污水所需原材料成本16.98元、能耗成本7.25元、回收硫銨產(chǎn)生效益7.96元，即處理每噸高氨氮污水所需費(fèi)用為16.3元。