（环境工程专业论文）磷酸铵镁循环结晶沉淀法处理高浓度氨氮废水.pdf

导师： 压j 合肥工业大学副教授 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金胆王些太堂或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签字形佟即 签字日期：如，年仁月砑日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆工些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。 本人授权 金起工些太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：私 ；日 导师签名： 毒蘼j f l 签字日期：7 o - 年年月硒日 签字日期：知- 1 年4 月谚日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 磷酸铵镁循环结晶沉淀法处理高浓度氨氮废水 摘要 改革开放以来，我国经济水平迅猛发展，人民生活水平日益提高，污染物 的排放也随之增加，导致环境问题日益突出。在众多环境问题中，水污染问题 尤为严重。受污染的水体不仅影响水体中动植物的生存，也直接影响人类的身 体健康。 在各种水污染事件中，氨氮含量的超标较为常见，产生的危害也比较严重。 科学工作者的研究发现，一旦过量氨氮进入水体可导致水体缺氧，滋生有害水 生物，导致鱼虾贝类中毒，并且人类在食用此种鱼类后，有可能会有轻度中毒 状，甚至死亡。除此之外，氨氮还会影响鱼鳃的氧气传递，浓度较高时甚至导 致鱼类死亡。大量的氨氮废水排入江河湖海，给工业用水的处理带来了困难。 在用氯消毒时，氨氮会与氯气作用生成氯胺，明显降低氯的消毒效率，大大增 加了氯的需要量；氨转化为硝酸，又由饮用水引发婴儿的高铁血红蛋白症，危 害巨大。 鉴于氨氮含量超标对水体危害之大，长期以来，各国研究学者都致力于对 高氨氮废水治理方法的研究。主要有生物脱氮法、物理化学法、化学沉淀法。 各种处理高氨氮废水的方法均弊利共存，本课题主要是对当前较为兴起的化学 沉淀法进行了研究，在总结前人研究成果的基础之上，考察了化学沉淀法中各 项因素对氨氮去除率的影响，并对实验产物的某些特性进行了初步分析，取得 了以下实验性的结论： ( 1 ) 在四种备选组合药剂中，m g c l 2 6 h 2 0 与n a 2 h p 0 4 1 2 h 2 0 的沉淀效果最好， 氨氮去除率最高。 ( 2 ) 正交试验的结果表明：p h 值对反应结果的影响最大，n - m g 摩尔比影响 次之，初始氨氮浓度对反应结果的影响较小，n ：p 摩尔比的影响最小。 ( 3 ) 通过单因素优化试验分析，确定了最佳p h 值范围为9 - - 9 5 ：最佳n ：p 摩尔比为1 ：1 1 ；最佳n ：m g 摩尔比为l ：1 1 ；反应时间对氨氮去除率影响 不大，但是有资料显示反应时间的延长有助于磷酸铵镁晶体颗粒的生长。 ( 4 ) 水溶实验结果表明磷酸铵镁晶体中的营养元素在静置水溶液中( 室温) 可 以缓慢释放。p h 值对晶体营养元素的释放有影响。 ( 5 ) 热解实验考察了加碱量、热解时间和热解温度对氨氮去除效果的影响，并 得到最佳热解条件：加碱量o h 。：n h 4 + 摩尔比值为1 ；热解时间2 h ；热解温度 9 0 。 ( 6 ) p h 值对沉淀产物的纯度影响重大，当p h 值为9 9 5 时，磷酸铵镁纯度最 高，p h 值超过1 0 时，即开始产生副产物m 9 3 ( p 0 4 ) 2 ，p h 值达到1 1 时，产生副 产物m g ( o h ) 2 。 ( 7 ) 对沉淀产物进一步做显微镜分析，并与进口磷酸铵镁样品相比较，发现磷 酸铵镁晶体形状随着p h 值的增加( p h = 9 1 1 ) 而由斜方形向针形转变；对比磷 酸镁显微镜结果，发现当反应条件p h 1 0 时，沉淀产物中即开始出现针形物质 ( 可能为m 9 3 ( p 0 4 ) 2 和m g ( o h ) 2 ) 。 根据本课题的研究成果，化学沉淀法不但去除了污染物，还回收了氨氮污 染物，得到的产物具有缓释肥的相关特性，最终达到了变废为宝的目的。也就 是说，在保证处理效果的同时，化学沉淀法不但可以节省运行费用，还能带来 巨大的环境效益和经济效益。 关键词：化学沉淀法；磷酸铵镁；高氨氮废水；热解；缓释性能 2 t r e a t m e n to nh i g hc o n c e n t r a t i o na m m o n i aw a s t e w a t e r b yc y c l eo fc r y s t a l l i z a t i o no fm a g n e s i u ma m m o n i u m p h o s p h a t ep r e c i p i t a t i o n a b s t r a c t w i t hc h i n a se c o n o m i c a lr a p i d l yd e v e l o p m e n ta n dt h ei m p r o v e m e n to f p e o p l e sl i v i n g s t a n d a r d ss i n c er e f o r ma n do p e n i n g , t h ep o l l u t a n t sh a v ei n c r e a s e d ，f u r t h e r m o r et h e e n v i r o n m e n t a lp r o b l e r n sh a v eb e c o m ei n c r e a s i n g l yo u t s t a n d i n g w a t e rp o l l u t i o np r o b l e mi s p a r t i c u l a r l ys e r i o u sa m o n gt h em a n ye n v i r o n m e n t a li s s u e s c o n t a m i n a t e dw a t e rn o to n l y a f f e c t st h es u r v i v a lo f p l a n t sa n da n i m a l si nw a t e r , b u ta l s od i r e c t l ya f f e c t sh u m a n h e a l t h i nav a r i e t yo fw a t e rp o l l u t i o ni n c i d e n t s ，t h ea m m o n i an i t r o g e nc o n t e n ts u p c r s c a l ew a s c o m p a r a t i v e l yc o m m o na n dm o r eh a r m f u l i tw a ss h o w ni ns c i e n t i s t sr e s e a r c ht h a to n c et h e e x c e s sa m m o n i ag o ti n t ot h ew a t e r , w a t e rb o d yh y p o x i a , t h eh a r m f u la q u a t i co r g a n i s m s b r e e d i n ga n df i s h a n ds h e l l f i s h p o i s o n i n gw o u l dh a p p e n , t h e nr e s u l t i n g i nm i l d p o i s o n i n g - l i k ee v e nd e a t ha f t e rh u m a n sc o n s u m p t i o no fs u c hf i s h a d d i t i o n a l l y , t h e a m m o n i aa l s oa f f e c tt h eg i l l o x y g e nt r a n s f e r a n do v e nc o u l dr e s u l ti nf i s hd e a t h 勰 c o n c e n t r a t i o ni sh i 【9 1 1 d u et oal a r g ea m o u n to fa m m o n i aw a s t e w a t e rd i s c h a r g e di n t or i v e r s a n dl a k e s ，i tb r i n g sd i f f i c u l t i e st oi n d u s t r i a lw a t e rt r e a t m e n t w h e nu s i n gt h e c h l o r i n e d i s i n f e c t i o n , a m m o n i ar e a c t e dw i t hc h l o r i n ea n dg e n e r a t e dc h l o r a m i n e sw h i c hw o u l d r e d u c ed i s i n f e c t i o ne f f i c i e n c yo fc h l o r i n ea n dg r e a t l yi n c r e a s et h ec h l o r i n er e q u i r e m e n t , w h i l et h ew a t e rl e dt oi n f a n tm e t h e m o g l o b i n e m i ab e c a u s ea m m o n i at u r n e di n t on i t r i ca c i d t h en a t i o n a lr e s e a r c hs c h o l a r sc o m m i t t e dt ot h es t u d yo fh i g l la m m o n i aw a s t e w a t e r t r e a t m e n ti nv i e wo ft h eh a z a r do fe x c e s s i v ea m m o n i ac o n t e n ti nt h ew a t e r t h em e t h o d s i n c l u d e db i o l o g i c a ln i t r o g e nr e m o v a l ，p h y s i c a lc h e m i s t r ya n dc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o n b e n e f i t sa n dd i s a d v a n t a g e sc o e x i s t e di nv a r i o u sm e t h o d so fh i g ha m m o n i an i t r o g e n t r e a t m e n t t h i sd i s s e r t a t i o nm a i n l yd e v o t e dt ot h er e s e a r c ho fi m r o v i n gc u r r e n tc h e m i c a l p r e c i p i t a t i o nm e t h o d b a s e do ns u m m a r yo f r e s u l t si np r e v i o u ss t u d i e s ，v a r i o u sf a c t o r so n a m m o n i an i t r o g e nr e m o v a lr a t ew e r ei n v e s t i g a t e da n dc e r t a i nc h a r a c t e r i s t i c so f e x p e r i m e n t a lp r o d u c tw e r ep r e l i m i n a r i l ya n a l y z e d ，t h e nt h ef o l l o w i n ge x p e r i m e n t a lf i n d i n g s w e r e g o t ： ( 1 ) a m o n gf o u rc o m b m a t e da g e n t s ，m g c l 2 6 h 2 0a n dn a 2 h p 0 4 1 2 h e og o tt h eb e s t p r e c i p i t a t i o ne f f e c ta n dt h eh i g h e s ta m m o n i an i t r o g e nr e m o v a l r a t e ( 2 ) i ti ss h o w nb yt h eo r t h o g o n a lt e s tt h a tp hv a l u eh a st h em o s ti m p a c to nt h er e s u l t ， n ：m gm o l a rr a t i oo nt h es e c o n d ，t h ei n i t i a la m m o n i ac o n c e n t r a t i o nh a sl i t t l ee f f e c to nt h e 3 r e a c t i o n , n ：pm o l a rr a t i ow a st h el e a s tf a c t ( 3 ) 髓er e s u l t sg e t t i n gf r o ma n a l y s i so fs i n 舀ef a c t o re x p e r i m e n tr e v e a lt h a tt h e o p t i m u mp hv a l u er a n g eo f9t o9 5 ，t h eb e s tn ：pm o l a rr a t i oo f1 ：1 1 ，t h eb e s tn ：m g m o l a rr a t i oo f1 ：1 1a n dr e a c t i o nt i m eo nt h ea m m o n i ar e m o v a lh a sl i t t l ee f f e c t ( 4 ) t h ew a t e r - s o l u b l ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a tn u t r i e n ti n m a g n e s i u m a m m o n i u mp h o s p h a t e c r y s t a l s c a nb e s l o w l y r e l e a s e di ns t a t i cs o l u t i o n ( a tr o o m t e m p e r a t u r e ) p hv a l u eh a si m p a c to nt h er e l e a s eo fn u t r i e n t si nc r y s t a l ( 5 ) p y r o l y s i se x p e r i m e n ti n v e s t i g a t e dt h ee f f e c to fa l k a l ic o n t e n t ，p y r o l y s i st i m ea n d t e m p e r a t u r eo nr e m o v i n ga n a m o n i aa n dt h eb e s tp y r o l y s i sc o n d i t i o n sw e r eg o t ：o h ：n 1 - 1 4 + m o l a rr a t i oo f1 ；p y r o l y s i st i m eo f 2 ha n dp y r o l y s i st e m p e r a t u r eo f9 0 。c ( 6 ) p hv a l u eh a sam a j o ri m p a c to nt h ep u r i t yo ft h ep r e c i p i t a t e ，t h eh i g h e s tp u r i t y m a g n e s i u ma m m o n i u mp h o s p h a t ew a sg o ta tt h ep hv a l u eo f9t o9 5 ，b y - p r o d u c t s m 9 3 ( p 0 4 ) 2b e g a nt ob ep r o d u c e dw h e np i - iv a l u ew a sm o r et h a n10 ，a n da n o t h e rb y - p r o d u c t m g ( o h ) 2b e g a nt ob ep r o d u c e da sp hv a l u ew a sr e a c h i n gt o1 1 ( 7 ) f u r t h e rm i c r o s c o p i ca n a l y s i so ft h ep r e c i p i t a t ew a sw o r k e da n dc o m p a r e dw i t h i m p o r t e dm a g n e s i u m a m m o n i u mp h o s p h a t e ，s t m v i t e c r y s t a ls h a p e s w o r ef o u n d r h o m b u s s h a p e dt on e e d l e 丽也p hv a l u e si n c r e 舔e h 9 11 ) ，c o m p a r i n g 、) l ，i t l lm a g n e s i u m p h o s p h a t em i c r o s c o p i cf i n d i n g s ，t h ep r e c i p i t a t eb e g a nt oa p p e a ri nt h en e e d l em a t e r i a la t r e a c t i o nc o n d i t i o n sp h 1 0 ( p o s s i b l ym 9 3 ( p 0 4 ) 2a n dm g ( o h ) 2 ) a c c o r d i n gt or e s e a r c hi nt h i sp a p e r , c h e m i c a lp r e c i p i t a t i o nm e t h o dn o to n l yr e m o v e s a m m o n i an i t r o g e np o l l u t a n t sb u ta l s or e c o v e r e dt h e m ，t h ep r o d u c th a st h er e l e v a n t c h a r a c t e r i s t i c so fs l o w r e l e a s ef e r t i l i z e r , a n du l t i m a t e l ya c h i e v e dt h ep u r p o s eo ft u r n i n g w a s t ei n t ot r e a s u r e i no t h e rw o r d s ，w h i l ee n s u r i n gt h et r e a t m e n te f f e c t , p r e c i p i t a t i o n m e t h o dc a nn o to n l ys a v eo p e r a t i n gc o s t sb u ta l s ob r i n gh u g ee n v i r o n m e n t a la n de c o n o m i c b e n e f i t s k e yw o r d s ：c h e m i c a lp r e c i p i t a t i o nm e t h o d ；s t r u v i t e ；h i g h c o n c e n t r a t i o na m m o n i a w a s t e w a t e r ；p y r o l y s i s ：s l o wr e l e a s e 4 致谢 三年的硕士生涯已接近尾声，对于我熟悉并深爱的母校一合工大，纵然我 有万万千千的不舍，如今却不得不说再见。学生时代始终是人生最美好、最难 忘的阶段，而工大又是我告别学生生涯最后的舞台。在这块让人奋发、给予希 望的土地上，我学习了太多，成长了太多。工大的三年，极大的丰富了我的人 生，借此机会，我向教育我、帮助我、我认识的以及不认识的所有工大师生们 致以最真诚的感谢! 首先，感谢我的导师崔康平副教授。崔老师在学术研究以及英文学习方面 的博学令人钦佩。是崔老师给予我参与国家水专项课题研究的机会，这对于我 整个研究生期间小论文的发表，大论文的撰写，英语读写能力的提升，以及专 业知识的拓展都至关重要。感谢崔老师对我的信任，给予我多次参与国内大型 学术会议的机会，让我开阔了眼界、丰富了阅历。感谢崔老师的慷慨大方，引 进许多先进的设备方便我们实验，给我们发放生活补贴改善我们生活，遇到重 大的节日还组织大家聚餐给我们以家的温暖。崔老师对我们不仅仅是尽到责任， 更是付出真心。 此外，更要重点感谢深受广大学生喜爱的、我们敬爱的孙世群副教授。孙 老师也是我研一时期的导师。孙老师以他渊博的知识、丰富的阅历、独特的人 格魅力征服了每一位学生。他总是站在学生的角度去帮助学生解决不同阶段的 问题，完成不同阶段的任务，他总能帮助我们解决最头疼得问题，给予我们极 大的方便。学术上，孙老师治学严谨，正是由于孙老师对我不厌其烦的指正， 才使得我能够在研一期间就在校报完成小论文的发表；生活中，孙老师平易近 人，和孙老师在一起，我们可以毫无顾忌的畅谈人生。 感谢我的同学，我的课题合作伙伴孔殿超。人的一生朋友可以有很多，但 是知己却难得能有一个。能够与他并肩完成自己的研究生学业也使我倍感荣耀 与自豪。祝贺他即将成为工大的博士，对他给予我在学习和生活中方方面面的 支持和理解再一次表示感谢! 感谢方红卫、施帆君、姜栋栋、韩宁宁、李继、丁飞等兄弟姐妹们，正是 由于你们的存在，才使我的研究生生涯如此精彩。 感谢师兄、师姐、师弟、师妹们对我的大力帮助。 感谢我的父母，我的哥哥姐姐，是你们给予了我一切，也是你们包容了我 一切，更是你们支持了我一切。我永远爱你们! 最后，再次衷心感谢所有帮助和关心过我的领导，老师和同学 作者：杨阳 2 0 1 1 年4 月 目录 第1 章绪论1 1 1 研究背景1 1 2 高氨氮废水处理的国内外研究现状2 1 2 1 国内研究状况2 1 2 2国外研究状况3 1 3 高浓度氨氮废水处理技术综述3 1 3 1生物脱氮法4 1 3 2 物理化学法7 1 3 3 化学沉淀法9 1 4 主要研究内容及意义1 1 1 4 1 课题来源与研究内容1 l 1 4 2 研究意义1 2 第2 章实验方案及设计1 3 2 1 实验内容及目的：1 3 2 1 1 磷酸铵镁生成实验1 3 2 1 2 水溶实验1 3 2 1 3 热解循环实验：1 3 2 1 4 纯度分析实验1 3 2 2 实验原理1 3 2 2 1 磷酸铵镁生成实验1 3 2 2 2 水溶实验1 3 2 2 3 热解循环实验1 3 2 2 4 纯度分析实验1 4 2 3 实验步骤1 4 2 3 1 磷酸铵镁生成实验1 4 2 3 2 水溶实验1 5 2 。3 3 热解循环实验：1 5 2 4 实验装置及材料1 5 2 5 实验分析方法1 6 第3 章实验结果分析与讨论1 7 3 1 磷酸铵镁生成实验1 7 3 1 1 药剂选择实验结果与分析1 7 3 1 2 正交实验结果与分析1 7 3 1 3 单因素实验结果与分析1 8 6 3 2 水溶实验：2 1 3 3 热解循环实验2 2 3 3 1 加碱量对热解产物去除氨氮效果的影响2 2 3 3 2 热解时间对热解产物去除氨氮效果的影响2 4 3 3 3 热解温度对热解产物去除氨氮效果的影响2 5 3 4 纯度分析及产物晶形分析2 6 3 4 1 纯度分析结果2 6 3 4 2 显微镜镜检结果2 6 3 5 本章小结2 7 第4 章化学沉淀法主要理论及机理探讨2 9 4 1 结晶动力学机理与磷酸铵镁的形成2 9 4 1 1 榜e 述2 9 4 1 2 溶解度2 9 4 1 3 过饱和一3 0 4 1 4 晶核形成3 1 4 1 5 诱导时间3 l 4 1 6 晶体生长3 2 4 2 化学平衡理论3 3 4 2 1 化学平衡的本质及特征3 3 4 2 2 化学平衡常数3 4 4 2 3 外界因素对平衡的影响3 4 第5 章磷酸铵镁用途经济评估3 6 5 1 运行费用估算3 6 。5 1 1 药剂费3 6 5 1 2 沉淀产物回收经济分析3 6 5 1 3 沉淀产物热解循环经济分析3 6 5 2 综合效益分析3 7 第6 章结论与展望3 8 6 1 结论3 8 6 2 展望3 9 参考文献4 1 攻读硕士学位期间发表的论文4 7 7 插图清单 图2 1 实验装置图l 图3 1p h 值对反应结果的影响1 8 图3 2 初始氨氮浓度对反应结果的影响1 9 图3 3n ：p 摩尔比对反应结果的影响1 9 图3 4n ：m g 摩尔比对反应结果的影响2 0 图3 5 反应时间对结果的影响2 0 图3 6n 、p 溶出性能一2 2 图3 7 加碱量对实验结果的影响2 3 图3 8 热解时间对实验结果的影响2 4 图3 9 热解温度对实验结果的影响：2 5 图3 1 0 实验产物光学显微镜图片2 7 表格清单 表1 1 含氨氮废水的主要参数统计表1 表2 1 药剂投加量：1 4 表2 2 实验仪器1 6 表3 1 反应药剂选择实验1 7 表3 2 正交实验表1 7 表3 3 反应时间对n h 。+ 、m 9 2 + 和h p 0 4 2 - 去除率的影响2 1 表3 4 纯度分析结果2 6 表5 1 经济分析表3 6 9 第1 章绪论 1 1 研究背景 我国地大物博，水资源丰富，但是由于人口众多，使得水资源人均占有量 仅为世界人均占有量的1 4 。改革开放以来，社会发展迅速，国民经济水平日 益提高，但是经济发展与环境保护之间的矛盾却日益突出。各种自然灾害频发， 人为造成的污染事件也时有发生，在各类环境问题中，水污染闯题最为严重， 受人们的关注程度也最高，成为阻碍我国加快现代化进程的制约因素之一【i 叫1 。 在各类水污染事件中，由n 、p 元素含量超标导致的水体富营养化现象较 为普遍【3 1 。容易引起富营养化的城市废水主要包括：垃圾渗滤液废水、生活污 水、食品工业废水、石化炼油废水、畜禽养殖业废水、某些制药厂废水及钢铁、 无机化工、玻璃制造、化肥、铁合金、肉类加工和饲料生产等排放废水。有关 含氨氮废水的水质指标见表1 1 。 表1 1 含氨氮废水的主要参数统计表 t a b l e1 - 1t h em a i np a r a m e t e r so fw a s t e w a t e rc o n t a i n i n ga m m o n i an i t r o g e n 氨氮是引起水体富营养化的重要污染物之一。一旦氨氮进入水体可导致水 体缺氧，滋生有害水生物，导致鱼类中毒，并且人类在食用此种鱼类后，有可 能会有轻度中毒状，甚至死亡。此外，氨氮影响鱼鳃的氧气传递，浓度较高时 可直接导致鱼类缺氧死亡【1 9 】。大量的氨氮废水排入自然水体，给城市用水的处 理带来了困难。在用氯消毒时，氨氮会与氯气作用生成氯胺，明显降低氯的消 毒效率，大大增加了氯的需要量 2 0 j ；氨可转化为硝酸盐，又由饮用水引发婴儿 的高铁血红蛋白症；硝酸盐进一步被还原为亚硝酸盐，具有严重的“三致 作 用，给人类健康带来巨大危害。 本课题是针对氨氮处理中存在的实际问题进行研究，在原有理论基础上， 考察各项因素对氨氮污染物去除率的影响。根据本课题的研究成果，磷酸铵镁 循环结晶沉淀法不但去除了污染物，还回收了氮资源，得到的产物具有缓释肥 的相关特性，最终达到了变废为宝的目的。也就是说，在保证处理效果的同时， 化学沉淀法不但可以节省运行费用，还能带来巨大的环境效益和经济效益。 1 2 高氨氮废水处理的国内外研究现状 1 2 1 国内研究状况 在生物脱氮方面，国内学者做了大量工作 2 1 1 ，高瑞美将含有硝化细菌的活 性污泥包埋固定在海藻酸钙凝胶胶珠中处理氨氮废水，结果表明该种技术比采 用悬浮态生化时间短2 h ，总氮去除率比悬浮态高1 6 嘣2 2 】；李雅婕【2 3 】采用新型 一体式膜生物反应器处理高氨氮废水，指出进水c n 比对t n 去除效果影响最 大，其次是温度和水力停留时间( h r t ) ；吕锡武等【2 4 】人通过实验验证了好氧 反硝化存在于生物脱氮的反应之中，并对好氧反硝化的机理进行了初探；李汝 其等【2 5 1 人指出在曝气生物滤池同时存在厌氧、兼性和好氧微生物，因此可以同 时进行硝化和反硝化反应，并在处理生活污水的试验中得出氨氮、总氮去除率 分别为9 0 9 和8 4 7 。闰立龙等【2 6 】人采用生物活性炭滤池( b a c f ) 处理某石 化厂高浓度氨氮废水，考察了b a c f 对s s 、c o d 、氨氮等指标的去除效果，分 析了b a c f 出水电导率和p h 的变化，结果表明b a c f 效果良好，其出水指标 可满足低压锅炉迸水水质要求。 在物理化学法处理氨氮废水方面，淮阴钢铁集团公司自行开发研究出了利 用烟道气处理剩余氨水的技术。该技术主要特点是：采用特制的喷雾干燥塔， 使得焦化剩余氨水与塔内烟道气充分接触并发生物理化学反应，而废水中水分 则在烟道气热量的作用下全部汽化，经烟囱排出。主要反应产物硫氨及废水中 的其它杂质和煤粉经吸尘器收集后，可作锅炉燃料的助燃剂。该项技术目前在 国内相关行业处于前沿地位，具有广泛的应用前景。陈艺韵，陆少鸣【2 以广州 市珠江流溪河下游某水厂沉淀池出水为水源，采用g a c 石英砂滤池深度处理 沉淀池出水，研究了该工艺对原水氨氮的去除规律及影响因素，结果表明：g a c 一 石英砂滤池对氨氮去除效率比普通砂滤池要提高很多，滤后水氨氮平均值为 2 0 7 m g l ，去除量约为1 0 m g l ，去除率为3 3 8 。周健等【z 副人用水热法合成 了4 a 分子筛，对水溶液中氨氮进行吸附处理，结果表明：合成的4 a 分子筛去 2 除效果好于工业品4 a 分子筛，在1 0 0 m l 水溶液中( 氨氮浓度1 0 0 0 m g l ) ，沸 石的最佳投加质量是3 5 9 ，氨氮去除率可达7 7 8 。 胡允良【2 9 】等使用吹脱法处理高浓度制药氨氮废水，吹脱效率可达9 5 ；李 可彬【3 0 】等研究了采用乳状液膜去除氨氮的新方法；瞳久辉【3 1 】等人采用高铁酸盐 去除饮用水中的氨氮，并对影响结果的主要因素进行了分析；杜鸿章1 3 2 j 等人研 究了催化湿式氧化法去除焦化废水中的氨氮氨氮去除率达到9 8 。 钟理等 3 3 】人采用高级氧化技术氧化降解含氨氮的废水，实验研究了不同的 p h 、不同初始氧及h 2 0 2 浓度对反应过程的影响。研究结果表明氨氮的h 2 0 2 0 3 氧化过程与理论模型相吻合。谢炜平【3 4 】等利用化学沉淀剂 m g ( o h ) 2 + h 3 p 0 4 - 去 除废水中氨氮，并得到有用沉淀产物m g n h 4 p 0 4 ，并考察了各反应因素对氨氮 去除率的影响。 1 2 2国外研究状况 一 国外在污水生物脱氮方面成效显著，开发了新的脱氮技术和新型生物反应 器。其中固定化细胞技术在氨氮工业废水处理领域应用前景广泛【35 1 。日本下水 道事业团用固定硝化菌技术在流化床反应器进行长达一年半的生产性实验，氨 氮的平均去除率达到9 0 t 36 1 。b j o m t 3 7 等开发了一种能在较低温度下有效脱氮 的浮动床生物膜反应器，该反应器在8 1 9o c 内对氨氮的去除效率可达到8 9 以上。 v a nd e rg r a a i f 3 9 】等的研究表明，在硝化反应中氨可以直接做为电子供体进 行反应，并成为厌氧氨生物氧化。与传统的硝化一反硝化相比，他们的研究结 果有防止二次污染、无需外加有机物做电子供体及降低能耗等优点。y u k a t a l ) 副 等开发出更为方便的电化学生物反应器。其脱氮原理是，将生物膜或酶固定于 反应器的阴极表面，通以电流，水电解产生氢，硝酸盐从溶液主体扩散至生物 膜，氢作为电子供体而进行反硝化反应。 此外，相关研究和报道表明，在有氧条件下同样可进行反硝化反应【4 旷引j 。 它突破了传统生物脱氮技术限制，利用一个生物反应器在一种条件即可下完成 反应，同步硝化和反硝化( s i m u l t a n e o u sn i t r i f i c a t i o nd e n i t r i f i c a t i o n ，s n d ) 技术可以 通过改变硝化和反硝化的基质的投加量或消耗量来实现【4 2 4 引。 现实中对氨氮废水的治理并没有特定的方法，通常是多种方法组合使用， 因为废水来源不同，性质差异较大，则影响治理方法的选择。但是无论采用何 种方法，都应该遵循以下原则：能否优化水的利用计划，良好的培训管理及可 能的副产品回收相结合；能否改进生产工艺和改变生产原料，以减少废水排放 量及降低氨氮含量；所选择的工艺能否经济、有效地去除废水中氨氮，且不产 生二次污染。 1 3 高浓度氨氮废水处理技术综述 3 1 3 1生物脱氮法 1 3 1 1 a o 工艺 。 a o 工艺又叫缺氧好氧工艺，开创于8 0 年代中期。主要特点是反硝化细 菌利用原废水中的有机物作为碳源，将回流混合液中大量的n o x - n 还原成n 2 ， 从而达到脱氮目的。在好氧池中同时进行生物氧化、氨化和硝化，因此，此工 艺流程简单，构筑物少，不需外加碳源。 浙江巨化集团公司污水处理厂对生产废水采用a o 工艺处理，在平均进水 浓度c o d c ，= 9 7 6 m g l 、n h 3 n = 2 1 0 m g l 时，c o d c ，去除率达到9 3 6 ，氨氮去 除率达到9 6 7 。 刘俊新等【4 4 】人主要通过小试实验，对a o 工艺处理高浓度氨氮废水生物过 程中的影响因素进行分析，提出了硝化、反硝化的最佳运行条件。 姜英杰等【4 5 】人在对黑龙江化工总厂废水处理实验的研究中发现，生物膜法 a o 工艺与活性污泥法a o 工艺对工厂废水均有良好的处理效果，可使废水达 标排放，但生物膜法a o 工艺对氨氮的去除效果更好一些。 王毓仁等【4 6 】在生物膜法a o 工艺处理化肥厂废水的试验中，开发应用碎红 砖填料升流式浸没型反硝化滤池，取得了良好的处理效果，同时也节省了费用。 郝祥超、王良等【4 7 】人例举了采用a o 工艺处理高氨氮废水的工程实例，洛 阳骏马化工有限公司以合成氨、尿素为主要产品，进水氨氮浓度3 6 0 m g l ，经 过a o - t 艺成功处理后出水浓度只有5 m g l ，达到国家行业排放标准。 a o 工艺的主要缺点是脱氮效率不高，一般为7 0 - - 8 0 。此外，如果沉 淀池运行不当，不及时排泥，沉淀池内会发生反硝化反应，造成污泥上浮，使 处理水水质恶化。要提高脱氮率，必须加大内循环回流比，这样做可能导致一 是运行费用高，二是内循环液带入大量溶解氧，是反硝化反应器内难以保持理 想的缺氧状态，影响反硝化进程。 1 3 1 2a a o 工艺 a a o - 1 - 艺是在缺氧好氧工艺前增加设置厌氧区的单级活性污泥脱氮系 统。增设的厌氧区可以促进菌胶团的细菌繁殖，并抑制丝状菌在缺氧池和好氧 池中繁殖，从而有利于生物脱氮。 z h a n gm i n t 4 8 】等采用固定膜a a o 工艺处理焦化废水，结果c o d 、n h 3 n 去除率分别达到分别达到9 1 7 和9 6 8 ，出水c o d 、n h 3 n 的质量浓度分别 为1 0 5 m g l 和9 5 m g l 。 杨晓奕等【4 9 】采用混凝+ a a o 工艺处理腈纶废水，进水氨氮浓度7 8 m g l ， 出水氨氮浓度未曾测出。 1 3 1 3亚硝酸硝化反硝化工艺 在硝化反应中，从氨向亚硝酸盐的转化过程被认作是硝化过程 ( n i t