摘 要：通过对不同行业氨氮废水的处理方法进行介绍，总结了氨氮浓度从1000～5000 mg/L废水的物化法和生物法去除效果，并对各处理工艺的原理、研究现状、所需条件、存在问题等进行介绍。
关键词：高浓度 氨氮废水 物化 生化
氮是造成水体富营养化和环境污染的重要污染物质，氨氮污染主要产生于化工废水、化肥废水、焦化废水、味精废水、垃圾渗滤液、养殖废水等。一般而言，对生活污水和食品加工厂废水等低浓度氨氮废水，主要采用生化法处理，对大多数中等浓度氨氮的工业废水，根据废水实际情况和处理要求，可选择物理方法或生物硝化法处理。
1 物理法
1.1 吹脱法
吹脱法是目前国内用于处理高浓度氨氮废水较多的方法，吹脱出的氨可以回收利用。吹脱法适合处理高浓度氨氮废水，主要缺点是温度影响比较大，在北方寒冷季节效率会大大降低。孙业涛[1]等采用自制吹脱装置，对炉粉煤制气工艺产生的1716.2 mg/L的高浓度氨氮废水进行了研究，考察了温度、pH值、曝气量和吹脱时间对试验的影响，在氨氮吹脱过程中，温度对吹脱效果的影响最大，确定了适宜条件为温度25 ℃、pH值为11、曝气量1 m3/h、吹脱时间150 min，该条件下出水的氨氮脱除率可达99.52%，氨氮浓度为8.28 mg/L，达到污水综合排放标准一级排放标准。但须注意国内对吹脱出的氨有效利用不高，仅仅是将氨从水体转移至空气中，氨的污染问题并未得到妥善解决。
1.2 沉淀法
化学沉淀法是通过向含氨氮废水中加入含Mg2+和PO43-离子的药剂，与废水中的NH4+反应生成MgNH4PO4·6H2O复合盐（俗称鸟粪石），从而将氨氮从废水中去除。该方法在去除废水中氨氮的同时，得到了一种许多农作物所需的复合肥料MgNH4PO4·6H2O，而且同时也可去除废水中的磷，是一种变废为宝、经济可行的高浓度氨氮废水处理技术。罗领先等[2]以浓度为1520 mg/L的模拟高浓度氨氮废水为实验用水，研究了温度对反应速率的影响，然后又结合动力学条件对该反应pH的影响进行了探讨。结果表明，温度对化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的影响并不显著，而pH值的影响却很明显，一般要求反应的pH值控制在8～10之间，氨氮去除率可达到93%以上。
1.3 吸附法
沸石是一类以硅酸盐为主，具有阳离子交换性和较大吸附能力的矿物，其结构中含有碱金属或碱土金属离子，如Na+、Ca2+、Mg2+等。这些离子极易与周围水溶液中的阳离子发生交换作用，交换后的沸石晶格骨架结构不被破坏，并可再生，从而使沸石具有离子交换树脂的特性。近年来，国内许多学者利用沸石处理废水中的氨氮，研究表明沸石对氨氮具有很强的选择性离子交换能力；沸石作为极性吸附剂也是一种理想的生物载体。当废水浓度为200 mg/L，对氨氮的对数吸附等温线符合Freundlich方程，直线的斜率在0.1～0.5之间，可以作为高浓度氨氮废水的吸附剂使用。
2 生物法
近年来出现的新型脱氮工艺都力求缩短生物脱氮中氮元素的转化途径，其共同点是在脱氮过程中仅先将氨氮氧化成亚硝酸氮，然后进行短程反硝化或同步反硝化，与传统工艺相比，短程硝化反硝化需氧量减少25%，碳源需求减少40%，污泥产量减少300%。这一过程大大节约了碳源、能耗以及基建和运行费用。
2.1 半程硝化法
半短程硝化就是在微氧环境下将进水氨氮的一半氧化为亚硝酸氮，使出水NO2-N/NH3-H（质量浓度之比）为1∶1。李小霞[3]以自配制的高氨氮废水为进水，以硝化反硝化污泥为种，在SBR反应器中采用消化污泥驯化启动自养半短程硝化系统，试验过程说明，硝酸细菌始终存在于反应器中，只要条件适宜，都有可能繁殖生长，所以要严格控制自养半短程硝化系统的条件，防止短程硝化系统的转变。
2.2 同步硝化反硝化
当硝化与反硝化反应在同一个反应器中同时进行时，称为同时硝化反硝化。目前，对同步硝化反硝化的机制研究主要集中在微生物学、生物化学和物理学等方面，且多是考察在低DO条件下全程硝化的SND现象，吕宏德等[4]以垃圾渗滤液的UASB处理出水为研究对象，考察了在较高DO条件下，氨氮废水短程硝化反应器中SND现象及各影响因素之间的相互关系。当DO为2～5 mg/L时，SND对TN的去除率为5%～30%，30%，去除的TN大致等于硝化过程中减少的TKN与产生的NOx-N的差值。C/N是影响SND去除总氮的决定性因素，随着C/N比的提高，对TN的去除率增加。
2.3 短程硝化反硝化
短程硝化反硝化的新型脱氮途径，具有节约能源、碳源，减少污泥产量和占地面积省等几个大优点，因此自开发以来成为国内外污水处理专家的重视，并成为污水生物脱氮研究领域的热点。王厦[5]等着重研究了短程硝化对于高浓度氨氮废水的去除，并对相关因素进行了动力学分析。研究结果表明，经过驯化培养的活性污泥对高浓度氨氮废水有很强的降解能力，进水氨氮容积负荷最高时达到3.2 g/（L·d），远高于普通硝化反应的负荷。不同的温度、溶解氧浓度对氨氮降解有显著影响，35 ℃是合适的反应温度，溶解氧浓度控制在1 mg/L。同时，废水中有少量的有机物有利于氨氮降解，但是大量的有机物浓度会抑制亚硝化反应。
2.4 改进SBR
IMO-SBR工艺是结合了固定化微生物技术与SBR工艺的一种全新污水处理工艺，充分利用了固定化微生物和SBR的优点，既保留了固定化微生物，又较好地利用了成熟的SBR工艺。在30 ℃下，氨氧化菌具有较快的生长速率，氨氧化速率较快。系统对有机物有较高的去除效率，有机物浓度较高时对氨氧化菌的生长有一定的影响。合适的有机物浓度能提高系统的脱氮能力。系统对pH的变化有较强的适应性，即使较高的游离氨浓度对系统的影响也较小，但合适的pH能提高系统的脱氮能力。
参考文献
[1] 孙业涛，郭瓦力，单译，等.吹脱法处理粉煤制气工艺高浓度氨氮废水[J].化学工业与工程，2010，27（6）：487-489.
[2] 罗领先，崔喜军.化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的动力学研究[J].广东农业科，2010，6：203-204.
[3] 李小霞，解庆林，游少鸿，等.高浓度氨氮废水自养半短程硝化试验[J].桂林工学院学报，2009，29（4）：543-547.
[4] 吕宏德，张树军，王伟，等.A/O短程硝化反应器处理高浓度氨氮废水的SND[J].中国给水排水，2008，24（13）：89-92.
[5] 王厦，冯晓西，项吴定.高浓度氨氮废水的短程硝化研究[J].化学世界，2005：152-154.
关键词：高浓度 氨氮废水 物化 生化
氮是造成水体富营养化和环境污染的重要污染物质，氨氮污染主要产生于化工废水、化肥废水、焦化废水、味精废水、垃圾渗滤液、养殖废水等。一般而言，对生活污水和食品加工厂废水等低浓度氨氮废水，主要采用生化法处理，对大多数中等浓度氨氮的工业废水，根据废水实际情况和处理要求，可选择物理方法或生物硝化法处理。
1 物理法
1.1 吹脱法
吹脱法是目前国内用于处理高浓度氨氮废水较多的方法，吹脱出的氨可以回收利用。吹脱法适合处理高浓度氨氮废水，主要缺点是温度影响比较大，在北方寒冷季节效率会大大降低。孙业涛[1]等采用自制吹脱装置，对炉粉煤制气工艺产生的1716.2 mg/L的高浓度氨氮废水进行了研究，考察了温度、pH值、曝气量和吹脱时间对试验的影响，在氨氮吹脱过程中，温度对吹脱效果的影响最大，确定了适宜条件为温度25 ℃、pH值为11、曝气量1 m3/h、吹脱时间150 min，该条件下出水的氨氮脱除率可达99.52%，氨氮浓度为8.28 mg/L，达到污水综合排放标准一级排放标准。但须注意国内对吹脱出的氨有效利用不高，仅仅是将氨从水体转移至空气中，氨的污染问题并未得到妥善解决。
1.2 沉淀法
化学沉淀法是通过向含氨氮废水中加入含Mg2+和PO43-离子的药剂，与废水中的NH4+反应生成MgNH4PO4·6H2O复合盐（俗称鸟粪石），从而将氨氮从废水中去除。该方法在去除废水中氨氮的同时，得到了一种许多农作物所需的复合肥料MgNH4PO4·6H2O，而且同时也可去除废水中的磷，是一种变废为宝、经济可行的高浓度氨氮废水处理技术。罗领先等[2]以浓度为1520 mg/L的模拟高浓度氨氮废水为实验用水，研究了温度对反应速率的影响，然后又结合动力学条件对该反应pH的影响进行了探讨。结果表明，温度对化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的影响并不显著，而pH值的影响却很明显，一般要求反应的pH值控制在8～10之间，氨氮去除率可达到93%以上。
1.3 吸附法
沸石是一类以硅酸盐为主，具有阳离子交换性和较大吸附能力的矿物，其结构中含有碱金属或碱土金属离子，如Na+、Ca2+、Mg2+等。这些离子极易与周围水溶液中的阳离子发生交换作用，交换后的沸石晶格骨架结构不被破坏，并可再生，从而使沸石具有离子交换树脂的特性。近年来，国内许多学者利用沸石处理废水中的氨氮，研究表明沸石对氨氮具有很强的选择性离子交换能力；沸石作为极性吸附剂也是一种理想的生物载体。当废水浓度为200 mg/L，对氨氮的对数吸附等温线符合Freundlich方程，直线的斜率在0.1～0.5之间，可以作为高浓度氨氮废水的吸附剂使用。
2 生物法
近年来出现的新型脱氮工艺都力求缩短生物脱氮中氮元素的转化途径，其共同点是在脱氮过程中仅先将氨氮氧化成亚硝酸氮，然后进行短程反硝化或同步反硝化，与传统工艺相比，短程硝化反硝化需氧量减少25%，碳源需求减少40%，污泥产量减少300%。这一过程大大节约了碳源、能耗以及基建和运行费用。
2.1 半程硝化法
半短程硝化就是在微氧环境下将进水氨氮的一半氧化为亚硝酸氮，使出水NO2-N/NH3-H（质量浓度之比）为1∶1。李小霞[3]以自配制的高氨氮废水为进水，以硝化反硝化污泥为种，在SBR反应器中采用消化污泥驯化启动自养半短程硝化系统，试验过程说明，硝酸细菌始终存在于反应器中，只要条件适宜，都有可能繁殖生长，所以要严格控制自养半短程硝化系统的条件，防止短程硝化系统的转变。
2.2 同步硝化反硝化
当硝化与反硝化反应在同一个反应器中同时进行时，称为同时硝化反硝化。目前，对同步硝化反硝化的机制研究主要集中在微生物学、生物化学和物理学等方面，且多是考察在低DO条件下全程硝化的SND现象，吕宏德等[4]以垃圾渗滤液的UASB处理出水为研究对象，考察了在较高DO条件下，氨氮废水短程硝化反应器中SND现象及各影响因素之间的相互关系。当DO为2～5 mg/L时，SND对TN的去除率为5%～30%，30%，去除的TN大致等于硝化过程中减少的TKN与产生的NOx-N的差值。C/N是影响SND去除总氮的决定性因素，随着C/N比的提高，对TN的去除率增加。
2.3 短程硝化反硝化
短程硝化反硝化的新型脱氮途径，具有节约能源、碳源，减少污泥产量和占地面积省等几个大优点，因此自开发以来成为国内外污水处理专家的重视，并成为污水生物脱氮研究领域的热点。王厦[5]等着重研究了短程硝化对于高浓度氨氮废水的去除，并对相关因素进行了动力学分析。研究结果表明，经过驯化培养的活性污泥对高浓度氨氮废水有很强的降解能力，进水氨氮容积负荷最高时达到3.2 g/（L·d），远高于普通硝化反应的负荷。不同的温度、溶解氧浓度对氨氮降解有显著影响，35 ℃是合适的反应温度，溶解氧浓度控制在1 mg/L。同时，废水中有少量的有机物有利于氨氮降解，但是大量的有机物浓度会抑制亚硝化反应。
2.4 改进SBR
IMO-SBR工艺是结合了固定化微生物技术与SBR工艺的一种全新污水处理工艺，充分利用了固定化微生物和SBR的优点，既保留了固定化微生物，又较好地利用了成熟的SBR工艺。在30 ℃下，氨氧化菌具有较快的生长速率，氨氧化速率较快。系统对有机物有较高的去除效率，有机物浓度较高时对氨氧化菌的生长有一定的影响。合适的有机物浓度能提高系统的脱氮能力。系统对pH的变化有较强的适应性，即使较高的游离氨浓度对系统的影响也较小，但合适的pH能提高系统的脱氮能力。
参考文献
[1] 孙业涛，郭瓦力，单译，等.吹脱法处理粉煤制气工艺高浓度氨氮废水[J].化学工业与工程，2010，27（6）：487-489.
[2] 罗领先，崔喜军.化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的动力学研究[J].广东农业科，2010，6：203-204.
[3] 李小霞，解庆林，游少鸿，等.高浓度氨氮废水自养半短程硝化试验[J].桂林工学院学报，2009，29（4）：543-547.
[4] 吕宏德，张树军，王伟，等.A/O短程硝化反应器处理高浓度氨氮废水的SND[J].中国给水排水，2008，24（13）：89-92.
[5] 王厦，冯晓西，项吴定.高浓度氨氮废水的短程硝化研究[J].化学世界，2005：152-154.
