3、生物法

生物法是指廢水中的氨氮在各種微生物作用下，通過硝化、反硝化等一系列反應(yīng)生成氮氣，從而達到去除的目的。

其脫氮途徑如圖2所示。對于可生化性高的廢水（BOD/COD>0.3），氨氮可通過生物法脫除。

用生物法處理含氨氮廢水時，有機碳的相對濃度是考慮的主要因素，維持科學的碳氮比也是生物法成功的關(guān)鍵之一。

生物法具有操作簡單、效果穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染且經(jīng)濟的優(yōu)點，其缺點為占地面積大，處理效率易受溫度和有毒物質(zhì)等的影響且對運行管理要求較高。同時，在工業(yè)運用中應(yīng)考慮某些物質(zhì)對微生物活動和繁殖的作用。此外，高濃度的氨氮對生物法硝化過程具有明顯作用，因此當處理氨氮廢水的初始質(zhì)量濃度<300mg>時，采用生物法效果較好。

J.Kim等采用小球藻處理美國俄亥俄州辛辛那提磨溪污水處理廠廢水中的氨氮，實驗結(jié)果表明，小球藻在經(jīng)歷24h的遲緩期后，在48h內(nèi)氨氮去除率可達百分之五十。

（1）生物硝化反硝化技術(shù)

傳統(tǒng)生物硝化反硝化脫氮處理過程包括硝化和反硝化兩個階段。硝化過程是指在好氧條件下，在硝酸鹽和亞硝酸鹽菌的作用下，氨氮可被氧化成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮;再通過缺氧條件，反硝化菌將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原成氮氣，從而達到脫氮的目的。

傳統(tǒng)生物硝化反硝化法中，較成熟的方法有A/O法、A2/O法、SBR序批式處理法、接觸氧化法等。它們具有效果穩(wěn)定、操作簡單、不產(chǎn)生二次污染、成本較低等優(yōu)點。但該法也存在一些弊端，如補充相應(yīng)的碳源來配合實現(xiàn)氨氮的脫除，使運行費用增加;碳氮比較小時，需要進行消化液回流，增加了反應(yīng)池容積和動力消耗;硝化細菌濃度低，系統(tǒng)投堿量大等。楊小俊等通過A/O膜生物反應(yīng)器處理某煉油廠氣浮池出水中的氨氮，實驗結(jié)果表明，當氨氮和COD容積負荷分別在0.04~0.08時，處理后水中氨氮質(zhì)量濃度小于5mg/L。

（2）新型生物脫氮技術(shù)

A、短程硝化反硝化技術(shù)。短程硝化反硝化是在同一個反應(yīng)器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，阻止亞硝酸鹽進一步氧化，然后直接在缺氧的條件下，以有機物或外加碳源作為電子供體，將亞硝酸鹽進行反硝化生成氮氣。

短程硝化反硝化與傳統(tǒng)生物脫氮相比具有以下優(yōu)點：對于活性污泥法，可節(jié)省供氧量，降低能耗;節(jié)省碳源，可提高總氮的去除率;提高了反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)時間，減少反應(yīng)器容積。但由于亞硝化細菌和硝化細菌之間關(guān)系緊密，每個影響因素的變化都同時影響到兩類細菌，而且各個因素之間也存在著相互影響的關(guān)系，這使得短程硝化反硝化的條件難以控制。目前短程硝化反硝化技術(shù)仍處在人工配水實驗階段，對此現(xiàn)象的理論解釋還不充分。

B、同時硝化反硝化技術(shù)。當硝化與反硝化在同一個反應(yīng)器中同時進行時，即為同時硝化反硝化（SND）。廢水中溶解氧受擴散速度限制，在微生物絮體或者生物膜的表面，溶解氧濃度較高，利于好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖，越深入絮體或膜內(nèi)部，溶解氧濃度越低，形成缺氧區(qū)，反硝化細菌占優(yōu)勢，從而形成同時硝化反硝化過程。

鄒聯(lián)沛等對膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的同時硝化反硝化現(xiàn)象進行了研究，實驗結(jié)果表明，當DO為1mg/L，C/N=30，pH=7.2時，升高或降低反應(yīng)器內(nèi)DO濃度后，TN去除率都會下降。

同時硝化反硝化法節(jié)省反應(yīng)器，縮短了反應(yīng)時間，且能耗低、投資省。但目前對于同步硝化反硝化的研究尚處于實驗室階段，其作用機理及動力學模型需做進一步的研究，其工業(yè)化運用尚難實現(xiàn)。

（3）厭氧氨氧化技術(shù)。

厭氧氨氧化是指在缺氧或厭氧條件下，微生物以NH4+為電子受體，以NO2-或NO3-為電子供體進行的將NH4+、NO2-或NO3-轉(zhuǎn)化成N2的過程。

何巖等研究了SHARON工藝與厭氧氨氧化工藝聯(lián)用技術(shù)處理“中老齡”垃圾滲濾液的效果，實驗結(jié)果表明，厭氧氨氧化反應(yīng)器可在具有硝化活性的污泥中實現(xiàn)啟動;在進水氨氮和亞硝酸氮質(zhì)量濃度不超過250mg/L的條件下，氨氮和亞硝酸氮的去除率均有提高。目前，SHARON與厭氧氨氧化聯(lián)合工藝的研究仍處于實驗室階段，還需要進一步調(diào)整和優(yōu)化工藝條件，以提高聯(lián)合工藝去除實際高氨氮廢水中的總氮的效能。厭氧氨氧化技術(shù)可以大幅度地降低硝化反應(yīng)的充氧能耗，免去反硝化反應(yīng)的外源電子供體，可節(jié)省傳統(tǒng)硝化反硝化過程中所需的中和試劑，產(chǎn)生的污泥量少。但目前為止，其反應(yīng)機理、參與菌種和各項操作參數(shù)均不明確。

4、膜技術(shù)

（1）反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)是在高于溶液滲透壓的壓力作用下，借助于半透膜對溶質(zhì)的選擇截留作用，將溶質(zhì)與溶劑分離的技術(shù)，具有能耗低、操作維護簡便等優(yōu)點。

利用反滲透技術(shù)處理氨氮廢水的過程中，設(shè)備給予足夠的壓力，水通過選擇性膜析出，可用作工業(yè)純水，而膜另一側(cè)氨氮溶液的濃度則相應(yīng)增高，成為可以被再次處理和利用的濃縮液。在實際操作中，施加的反滲透壓力與溶液的濃度成正比，隨著氨氮濃度的升高，反滲透裝置所需的能耗就越高，而效率卻是在下降。

徐永平等以兗礦魯南化肥廠碳酸鉀生產(chǎn)車間含NH4Cl的廢水為研究對象，利用反滲透法對NH4Cl廢水的處理過程進行了研究，實驗裝置采用反滲透膜（70SWCS4）過濾機。結(jié)果表明，在用反滲透膜技術(shù)處理氨氮廢水的過程中，氯化銨質(zhì)量濃度適宜在60g/L以下，在該濃度條件下，設(shè)備脫氨氮效率較高，一般大于百分之九十七，各項技術(shù)指標合格，可以用于實際生產(chǎn)操作。

（2）滲析法

電滲析是在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使離子從電解質(zhì)溶液中分離出來的過程。電滲析法可有效分離廢水中的氨氮，并且該方法前期投入小，能量和藥劑消耗低，操作簡單，水的利用率高，無二次污染副產(chǎn)物。

唐艷等采用自制電滲析設(shè)備對進水電導(dǎo)率為2920μS/cm，氨氮質(zhì)量濃度為534.59mg/L的氨氮廢水進行處理，通過實驗得到在電滲析電壓為55V，進水流量為24L/h這一工藝參數(shù)條件下，可對實驗用水有效脫氮的結(jié)論，出水氨氮質(zhì)量濃度為13mg/L。

三、不同濃度工業(yè)含氨氮廢水的處理方法比較

不同氨氮廢水處理方法優(yōu)缺點比較見表4

通過對以上幾種不同方法的論述，可以看出目前針對工業(yè)廢水中高濃度氨氮的處理方法主要使用物理化學方法做預(yù)處理，再選擇其他方法進行后續(xù)處理，雖能取得較好的處理效果，但仍存在結(jié)垢、二次污染的問題。對低濃度的氨氮廢水較常用的方法為化學法和傳統(tǒng)生物法，其中化學法的一些處理技術(shù)還不成熟，未在實際生產(chǎn)中應(yīng)用，因此還無法滿足工業(yè)對低濃度氨氮廢水深度處理的要求;生物法能較好地解決二次污染問題，且能達到工業(yè)對低濃度氨氮廢水深度處理的要求，但目前對微生物的選種和馴化還不完全成熟。

四、結(jié)論

隨著對氨氮的排放標準要求的提高，工業(yè)氨氮廢水處理技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，中低濃度氨氮廢水處理技術(shù)還需進一步完善，多種脫氮技術(shù)聯(lián)用以及氨氮回收綜合利用將是今后的研究方向。