近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源尤其是稀土資源產(chǎn)生了巨大需求。然而，稀土冶煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量高氨氮廢水。我國已將氨氮納入了“十二五”環(huán)境污染物約束性控制指標(biāo)，對(duì)冶煉行業(yè)廢水排放制定了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定從2012年開始，鉛鋅行業(yè)廢水氨氮直接排放標(biāo)準(zhǔn)需控制在8mg/L以下。在此背景下，如何選用經(jīng)濟(jì)的方法對(duì)其進(jìn)行處理，已成為水污染控制工程技術(shù)研究方向。

目前，工業(yè)氨氮廢水處理的方法主要有物理化學(xué)方法和生物方法，其中，常用的吹脫法、吸附法、膜技術(shù)、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法屬于物理化學(xué)方法。生物方法可分為傳統(tǒng)硝化反硝化法和新型的短程硝化反硝化法、同時(shí)硝化反硝化法、厭氧氨氧化法等。

但是由于水質(zhì)指標(biāo)的不同和工藝條件的限制，針對(duì)不同類別的廢水，采用的處理技術(shù)有很大差異，如在高濃度氨氮廢水處理過程中常采用吹脫-生物法、吹脫-折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀-生物法等;而在低濃度氨氮廢水處理中考慮到成本和效益問題常采用吸附法、生物法等。將對(duì)含氨氮廢水不同處理技術(shù)及其效果等進(jìn)行分析和總結(jié)，為其工業(yè)化處理過程中在選擇工藝方法和設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)提供參考。

一、高濃度氨氮廢水處理技術(shù)

高濃度氨氮廢水是指氨氮質(zhì)量濃度大于500mg/L的廢水。伴隨石油、化工、冶金、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，工業(yè)廢水和城市生活污水中氨氮的含量急劇上升，呈現(xiàn)氨氮污染源多、排放量大，并且排放的濃度加大的特點(diǎn)。目前針對(duì)高氨氮廢水的處理技術(shù)主要使用吹脫法、化學(xué)沉淀法等。

1、吹脫法

將空氣通入廢水中，使廢水中溶解性氣體和易揮發(fā)性溶質(zhì)由液相轉(zhuǎn)入氣相，使廢水得到處理的過程稱為吹脫。

吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質(zhì)速度理論。將氨氮廢水pH調(diào)節(jié)至堿性，此時(shí)，銨離子轉(zhuǎn)化為氨分子，再向水中通入氣體，使其與液體充分接觸，廢水中溶解的氣體和揮發(fā)性氨分子穿過氣液界面，轉(zhuǎn)至氣相，從而達(dá)到去除氨氮的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為空氣吹脫，后者稱為蒸汽吹脫。

蒸汽吹脫法效率較高，氨氮去除率能達(dá)到百分之九十以上，但能耗較大，一般應(yīng)用在煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè)，其優(yōu)點(diǎn)是可回收利用氨，經(jīng)過吹脫處理后可回收到氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)百分之三十以上的氨水?？諝獯得摲ǖ男孰m比蒸汽法的低，但能耗低、設(shè)備簡單、操作方便。在氨氮總量不高的情況下，采用空氣吹脫法比較經(jīng)濟(jì)，同時(shí)可用硫酸作吸收劑吸收吹脫出的氨氮，生成的硫酸銨可制成化肥。但是在大規(guī)模的氨吹脫-汽提塔生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生水垢是較棘手的問題。通過安裝噴淋水系統(tǒng)可有效解決軟質(zhì)水垢問題，可是對(duì)于硬質(zhì)水垢，噴淋裝置也無法消除。此外，低溫時(shí)氨氮去除率低，吹脫的氣體形成二次污染。因此，吹脫法一般與其他氨氮廢水處理方法聯(lián)合運(yùn)用，用吹脫法對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行預(yù)處理。

許多學(xué)者對(duì)吹脫法用于不同的氨氮廢水處理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分別得到吹脫工藝條件。

通過對(duì)比分析可以得出：

（1）吹脫法普遍適宜的pH在11附近；

（2）考慮經(jīng)濟(jì)因素，溫度在30~40℃附近較為可行，且處理率高；

（3）吹脫時(shí)間為3h左右；

（4）氣液比在5000∶1左右效果較好，且吹脫溫度越高，氣液比越小；

（5）吹脫后廢水的濃度可降低到中低濃度；

（6）脫氮率基本保持百分之九十以上。盡管吹脫法可以將大部分氨氮脫除，但處理后的廢水中氨氮仍然高達(dá)100mg/L以上，無法直接排放，還需要后續(xù)深度處理。

2、化學(xué)沉淀法（磷酸銨鎂沉淀法）

化學(xué)沉淀法的原理，是向氨氮污水中投加含Mg2+和PO43-的藥劑，使污水中的氨氮和磷以鳥糞石（磷酸銨鎂）的形式沉淀出來，同時(shí)回收污水中的氮和磷。

化學(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：工藝設(shè)計(jì)操作相對(duì)簡單；反應(yīng)穩(wěn)定，受外界環(huán)境影響小，抗沖擊能力強(qiáng)；脫氮率高，生成的磷酸銨鎂可作為無機(jī)復(fù)合肥使用，因此解決了氮的回收和二次污染的問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

磷酸銨鎂沉淀法適用于處理氨氮濃度較高的工業(yè)廢水，總結(jié)了一些使用化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水的案例。

磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮廢水的適宜條件是：pH約為9.0，n（P）∶n（N）∶n（Mg）在1∶1∶1.2左右，磷酸銨鎂沉淀法的脫氮率能維持在較高水平，普遍能夠達(dá)到百分之九十以上。

二、低濃度氨氮工業(yè)廢水處理技術(shù)

由于技術(shù)和處理成本方面的原因，我國許多企業(yè)在排放污水時(shí)僅對(duì)COD進(jìn)行深度處理，而往往忽略了對(duì)低濃度氨氮的處理。廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機(jī)氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，對(duì)這類污水進(jìn)行回收利用時(shí)還會(huì)對(duì)管道中的金屬產(chǎn)生腐蝕作用，縮短設(shè)備和管道的壽命，增加維護(hù)成本。目前工業(yè)上常用于處理低濃度氨氮的技術(shù)主要有吸附法、折點(diǎn)氯化法、生物法、膜技術(shù)等。

1、吸附法

吸附是一種或幾種物質(zhì)（稱為吸附物）的濃度在另一種物質(zhì)（稱為吸附劑）表面上自動(dòng)發(fā)生變化的過程，其實(shí)質(zhì)是物質(zhì)從液相或氣相到固體表面的一種傳質(zhì)現(xiàn)象。

吸附法是處理低濃度氨氮廢水較有發(fā)展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固體作為吸附劑，根據(jù)吸附原理不同可分為物理吸附、化學(xué)吸附和交換吸附。處理低濃度氨氮廢水較為理想的是離子交換吸附法，它屬于交換吸附方法的一種，利用吸附劑上的可交換離子與廢水中的NH4+發(fā)生交換并吸附NH3分子以達(dá)到去除水中氨的目的，這是一個(gè)可逆過程，離子間的濃度差和吸附劑對(duì)離子的親和力為吸附過程提供動(dòng)力。

具有良好吸附性能且常用的吸附劑有：沸石、活性炭、煤炭、離子交換樹脂等，根據(jù)其吸附原理的不同，這些吸附材料對(duì)不同吸附物的吸附效果不同。

該法一般只適用于低濃度氨氮廢水，而對(duì)于高濃度的氨氮廢水，使用吸附法會(huì)因吸附劑更換頻繁而造成操作困難，因此需要結(jié)合其他工藝來協(xié)同完成脫氮過程。

供吸附法使用的吸附劑很多，但不同吸附劑對(duì)廢水中氨氮的吸附量卻有很大不同，表3對(duì)比了部分吸附劑的吸附效果。

由表3可以看出，對(duì)于傳統(tǒng)的吸附劑如沸石、交換樹脂等，其對(duì)氨氮的處理率較高，一般能達(dá)到百分之九十以上。

2、折點(diǎn)氯化法

折點(diǎn)氯化法是污水處理工程中常用的一種脫氮工藝，其原理是將通入氨氮廢水中達(dá)到某一臨界點(diǎn)，使氨氮氧化為氮?dú)獾幕瘜W(xué)過程，其反應(yīng)方程式為：

NH4++1.5HOCl→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

折點(diǎn)氯化法的優(yōu)點(diǎn)為：處理效率高且效果穩(wěn)定，去除率高;該方法不受鹽含量干擾，不受水溫影響，操作方便;有機(jī)物含量越少時(shí)氨氮處理效果越好，不產(chǎn)生沉淀;初期投資少，反應(yīng)迅速完全;能對(duì)水體起到殺菌消毒的作用。但是折點(diǎn)氯化法僅適用于低濃度廢水的處理，因此多用于氨氮廢水的深度處理。該方法的缺點(diǎn)是：消耗量大，費(fèi)用較高，且貯存和使用的要求較高，反應(yīng)副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。宋衛(wèi)鋒等針對(duì)含鈷廢水氨氮高、含鹽量高、難以生化處理等特征，采用折點(diǎn)氯化法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究和工程實(shí)踐。原水水質(zhì)采用的是西北某鎳鈷生產(chǎn)基地某車間生產(chǎn)的廢水，當(dāng)廢水中七成的氨氮經(jīng)吹脫工藝去除后，再經(jīng)折點(diǎn)氯化法處理，出水氨氮質(zhì)量濃度<15mg。

黃海明等在采用折點(diǎn)氯化法去除NH4+-N的研究過程中，采用模擬廢水和實(shí)際廢水相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行研究，結(jié)果表明針對(duì)不同初始濃度的廢水，當(dāng)pH=7，Cl-與NH4+質(zhì)量濃度比為7∶1，反應(yīng)時(shí)間為10~15min左右時(shí)，NH4+-N去除率高。