高浓度氨氮废水的危害及主要治理技术

1、 高浓度氨氮废水的危害及主要治理技术摘要： 高浓度氨氮废水排放量大、成分复杂、毒性强，因此对环境的危害极大。本文从总结高浓度氨氮废水的来源和特性入手，分析高浓度氨氮废水的危害性，提出高浓度氨氮废水的主要治理技术。关键词： 高浓度氨氮废水； 主要特性； 危害； 治理技术the dangers of high concentration ammonia nitrogenwastewater and wastewater treatment technologyhan jing（jinzhou environmental science research institute，liaoning 121

2、000） abstract： high concentrations ammonia nitrogen wastewater is extremely harmful to the environment, because of its characteritics, such as large volume wastewater、complex indegrents、strong toxicity.from the summing up of source and feature of high concentration ammonia nitrogen in this paper, an

3、alyzing harmfulness of high concentrations of ammonia nitrogen wastewater and proposed key treatment technology.key words： high concentration ammonia nitrogen wastewater； key property； danger； treatment technology高浓度氨氮废水主要来自于石油化工、有色金属化学冶金、化肥、味精、肉类加工和养殖等行业生产排放的废水以及垃圾渗滤液等1。由于其排放量大，成分复杂，毒性强，对环境危害大, 处理难

4、度又很大, 使得高浓度氨氮废水的治理一直受到各国环保领域的高度重视。1 高浓度氨氮废水的来源及主要特性1.1 焦化废水及其特性焦化废水是由原煤的高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的。焦化废水的成分较为复杂，其水质随原煤的组成和炼焦工艺而变化。焦化废水中氨氮浓度较高，一般为200700mg/l。1.2 煤气废水及其特性煤气废水主要产生于洗涤、冷却、净化过程中。煤气废水中codcr及氨氮浓度较高，codcr为12001400mg/l，bod5为400500mg/l，氨氮浓度为200250mg/l。1.3 味精废水及其特性味精生产过程中产生的废水可分为高、中、低三种浓度的有机废水，高浓度的废

5、水即谷氨酸母液，具有酸性强、高cod、高氨氮、高酸性、高硫酸根等一系列特点2。谷氨酸母液s为3500065000mg/l，经硅藻土吸附、聚合硫酸锅混凝处理后，codcr仍高达2000030000mg/l，氨氮浓度在50006000mg/l左右。1.4 垃圾渗滤液及其特性垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度废水。垃圾渗滤液具有氨氮含量高的特点，氨氮浓度随填埋时间的延长而升高，最高可达1700mg/l。1.5 养殖废水及其特性集约化、规模化养殖业迅速崛起的同时，使得畜禽养殖污染成为了不

6、容忽视的问题。规模化养殖场排放的大量粪尿与废水现已成为许多城市和农村的新兴污染源。养殖废水具有典型的“三高”特征，codcr高达300012000mg/l，氨氮高达8002200mg/l，ss超标数十倍。另外，化肥废水也属于高浓度氨氮废水。化肥废水中氨氮质量浓度为500700mg/l，部分高达10002000mg/l，codcr为400500mg/l。2 高浓度氨氮废水的危害过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。2.1 氨氮的危害氨氮是构成环境中氮循环的组分之一，根据国内外研究学者研究结果表明：氮磷元素是造成水体富

7、营养化主要原因。水体富营养化，是指湖泊、水库和海湾等封闭性或半封闭性水体以及某些河流水体内的氮磷营养要素的富集，水体生产力提高，某些特殊性藻类（主要为兰藻、绿藻）异常增殖，使水质恶化的过确良程，即通常所指的淡水水体的“水华”、海水的“赤潮”现象。水体富营养化将导致水体的物理、化学以及生物性质发生变化，最后造成水中溶解氧下降，水中生物大量死亡，并产生腐臭气味，不仅给环境造成极大危害，也给经济和社会造成巨大损失。2.2 多环杂环芳烃化合物的危害焦化废水、煤气废水中除含有酚、氰等物质，还含有多种多环及杂环芳烃类化合物（简称pah），其中已被公认的具有致癌性的多环芳烃类化合物有3、4苯并芘、苯并萤蒽，

8、这些物质通过与细胞和亚细胞的结合，产生致癌作用，对人体的健康构成严重威胁。2.3 酚的危害焦化废水含有大量的酚，酚是剧毒物质，当酚的浓度为0.10.2mg/l时，水中的鱼肉就会有酚味，低浓度的酚能使蛋白质变性，高浓度酚能使蛋白质沉淀，并对各种细胞都有直接危害，长期饮用被酚污染的水可引起头昏、出疹、骚痒、贫血和各种神经系统症状。2.4 氰化物的危害氰对许多生物有害，只要0.1mg/l氰就能杀死虫类，0.3mg/l能杀死水体赖以自净的微生物，0.30.5mg/l剂量即可对人致死。2.5 耗氧物质耗氧物质是指大量消耗水体中的溶解氧的物质，以codcr来指示其浓度，这类物质主要是：含磷有机物（醛、醋、

9、酸类），含氮化合物（有机氮、氨、亚硝酸盐），化学还原性物质（亚硫酸盐、硫化物、亚铁盐）。耗氧物质由于消耗水中的溶解氧造成水中溶解氧下降，水质恶化，水中生物死亡。3 高浓度氨氮废水的主要治理技术目前对高浓度氨氮废水治理技术可以分为物理化学法、生物法治理技术两大类。3.1 物理化学法治理技术由于高浓度氨氮废水中污染物浓度一般很高，为了减轻废水有机污染负荷和回收废水中有用物质，如氨、h2s、酚、吡啶和酮类物质等，已经开发了众多的回收和治理技术。常用的物理化学方法有蒸馏、萃取、吹脱和化学氧化等。溶解和分散在煤转化废水中的焦油和其它油类物质是一种有害的杂质。焦油和油能抑制微生物的活性，使生物处理率降低甚

10、至失效。常用的脱除废水中焦油和油类物质的方法有沉淀，过滤和气浮。常用的回收酚的方法有蒸汽脱酚和溶剂脱酚法。由于蒸汽脱酚法具有酚的回收率低，碱耗大等缺点，逐渐为溶剂所代替。为了有效去除废水中的自由氨和固定氮，工业上通常采用二级蒸汽吹脱法对废水进行处理，即先用蒸汽吹脱出废水中的自由氨，然后加碱使固定氨游离，再进行二次吹脱，吹出的nh3用软水或稀硫酸吸收后，综合利用，经过蒸氨后，氨氮浓度可降至几百或几十毫克/升。化学氧化法虽然可以取得很高的处理效率，但一般处理费用都很昂贵，很难在实际生产中推广应用。3.2 生物净化方法高浓度氨氮废水中的绝大多数有机物、氰化物、硫氰化合物、氨氮等可以通过生物方法去除，

11、与物理化学方法相比，生物净化方法具有污染物去除范围广，运行管理方便、运行费用低等优点。3.2.1 传统的生物处理方法 传统方法主要包括两段活性污泥法、塔滤法、强氧化好氧生物处理法和厌氧生物处理法。3.2.1.1 两段活性污泥法 两段活性污泥法处理焦化废水、煤气废水能有效地去除有机物和氨氮，其中第二级处于延时曝气阶段，停留时间在36h左右，污水浓度在2000mg/l以下，可不排泥或减少排泥量，从而降低污泥处理费用。3.2.1.2 塔滤法 塔滤池具有较高的高度，它同时起到冷却部分挥发性物质和codcr去除的作用。早期滤池都采取自然通氧方式，原废水必须进行大量稀释，稳定运行要求进水bod5在2200

12、mg/l以下。这种塔滤由于受充氧能力的限制，只适应于低负荷废水处理，而且由于塔身较高，基建和运行费用也相对较高，由于塔滤出水污染物浓度仍较高，因此，实际中，塔滤一般与活性污泥法联合使用。3.2.1.3 强氧化好氧生物处理 由于高浓度氨氮废水生物毒性大，降解性能差，一般的活性污泥法都难以取得较好的处理效果。从上世纪70年代起人们开始把生化和物化方法结合起来处理焦化废水，并取得了良好的效果，典型的有粉末活性炭生物法（pact工艺）和生物铁法。粉末活性炭生物法的主要特点是向曝气池内投加粉末活性炭（pac），利用粉末炭极为发达的微孔结构和更大的吸附能力，使溶解氧和营养物质在其表面富集，为吸附在pac上

13、的微生物提供良好的生活环境，从而提高有机物降解速率。生物铁法是经活性污泥池中加入一定量的氢氧化铁，使生成生物铁絮凝物的一种强化的活性污泥法。3.2.1.4 厌氧生物处理 分为酸性发酵和碱性发酵两个阶段，就是在厌氧条件下,利用微生物对有机物进行降解的过程。酸性发酵的作用是在生产酸细菌的作用下使复杂的有机物转化为简单的有机酸，而碱性发酵则是由另一类细菌完成的，将有机酸分解为最终的气态产物。传统生物处理技术，虽然对酚氰等污染物具有较高的去除率，但是对氨氮的去除效果去不显著，因此，经处理后的出水一般codcr与氨氮浓度仍然很高，无法达到国家排放标准，并对环境构成危害。因此，生物脱氮技术成为高浓度氨氮废

14、水处理技术的方向。3.2.2 生物脱氮技术3.2.2.1 厌氧好氧工艺（以下简称a-o法） a-o法处理工艺是在好氧条件下，废水中nh3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成no2-n和no3-n，然后在厌氧条件下，通过反硝化反应将no2-n和no3-n还原成n2，达到脱氮的目的。其工艺流程见图1。氨氮废水与从硝化池出来的回流水混合后，先进入反硝化池，再进入硝化池，废水经硝化脱氮后，大部分回流至反硝化池，小部分进入机械搅拌澄清池中，进行絮凝处理，上清液经计量槽计量后排入水体中，污泥经浓缩、脱水成为干污泥待用。此流程的特点是先进行厌氧反硝化后进行好氧硝化，废水回流，这样可以利用废水中有机物作为反硝化脱氮

15、所需的碳源，而脱氮过程中产生的碱液可为硝化反应阶段利用。3.2.2.2 厌氧缺氧好氧工艺（以下简称a1-a2/o工艺）a1-a2/o工艺和a2/o工艺同属于硝化反硝化为基本流程的生物脱氨工艺，所不同的是a1-a2/o工艺是在a2/o工艺基础上增加了一级预处理段厌氧段（a1），目的在于通过水解（酸化）的预处理，改变焦化废水中难降解物质的分子结构，提高其可生化性，强化脱氮效果。a1-a2/o法处理工艺流程见图2。图1 a/o-絮凝法处理焦化废水工艺流程图2 a1-a2/o处理工艺流程根据国内学者研究结果表明，a1-a2/o工艺处理高浓度氨氮废水的效率优于a2/o工艺。在相同负荷条件下，a1-a2/o工艺出水codcr平均低于1030mg/l，nh3-n平均低于25.8mg/l。在系统抗冲击负荷能力和稳定性上，a1-a2/o工艺均优于a2/o工艺，其根本原因在于厌氧段的水解酸化作用3。锦州市环境科学研究院结合锦州市煤气公司扩建工程污水处理工程，在室内小试、中试的基础上，将a1-a2/o法处理高浓度氨氮废水研究成果直接应用于该项治理工程中，并完成了工艺性试验，研究结果表明，a1-a2/o工艺在codcr、nh3-n去除率，抗冲击负荷能力，系统稳定性等方面均具有明显优势。4