高浓度氨氮废水处理技术

第22卷第2期2004年3月北京工商大学学报(自然科学版)JournalofBeijingTechnologyandBusinessUniversity(NaturalScienceEdition)Vol122No12Mar12004文章编号:167121513(2004)0220005204高浓度氨氮废水处理技术冯旭东,王葳,董黎明,汪苹(北京工商大学化学与环境工程学院,北京100037)摘要:综述了几种高浓度氨氮废水处理技术,介绍了它们各自的优势和适用范围,报道了高氨氮废水处理的研究进展,指出了各种技术在今后研究中需要解决的问题Ζ关键词:氨氮;废水;处理;进展中图分类号:X70311文献标识码:A收稿日期:20031113作者简介:冯旭东(1971-),男,河北文安人,讲师,博士,主要从事水处理技术和分离技术方面的研究Ζ随着我国社会经济的高速发展,各种污染物的排放量急剧增加,对环境尤其是水体造成了严重污染,水资源的短缺已成为制约我国可持续性发展的重要因素Λ根据环境监测总站的报道,我国城市地表水的主要污染物是氨氮、酚等Λ氨氮废水的超标排放是水体富营养化的主要原因Λ另外,氨氮还会增大给水消毒和工业循环水杀菌处理的用氯量;对某些金属,特别是对铜具有腐蚀性;当污水回用时,再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,并影响换热效率[1]Λ氨氮废水已引起环保领域和全球范围的重视,近一、二十年来,国内外在氨氮废水处理方面开展了较多的研究Λ其研究范围几乎涉及物理、化学、生物法的各种处理工艺,新的技术不断出现,在氨氮废水处理的工业应用方面展露出诱人的前景Λ1氨氮废水的来源钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业,均排放高浓度的氨氮废水Λ其中,某些工业自身会产生氨氮污染物,如钢铁工业及肉类加工业等Λ而另一些工业将氨用作化学原料,如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃Λ此外,皮革、孵化、动物排泄物等新鲜废水中氨氮初始含量并不高,但由于废水中有机氮的脱氨基反应,在废水积存过程中氨氮浓度会迅速增加[2]Λ不同种类的工业废水中氨氮浓度千变万化,即使同类工业不同工厂的废水中其浓度也各不相同Λ以某化工厂香兰素生产废水为例,其氨氮浓度高达6～7×104mg�LΛ为了彻底治理污染,除对生产工艺进行必要的改造外,必须寻找合适的氨氮废水处理技术,降低废水处理的成本Λ2氨氮废水处理技术研究与应用现状目前,氨氮废水的处理技术可以分为两大类:一类是物化处理技术,包括吹脱(或汽提)、沉淀、膜吸收、湿式氧化等,其中吹脱和膜吸收技术都需要氨氮尽可能以氨分子形态存在;另一类技术是生物脱氮技术Λ211物化处理技术依据NH3的质量分数与pH的关系,见图1,如果氨氮的去除形态为氨气,为达到较高的去除率,就必须调节溶液的pH在11以上Λ这类技术包括吹脱、汽提、膜吸收等Λ在处理氨氮废水的过程中,需要消耗大量碱,但可以回收部分氨Λ21111吹脱(汽提)法吹脱法是将废水pH值调节至碱性,然后在填料塔中通入空气或蒸汽,通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气或蒸汽中Λ采用蒸汽可以提高废5©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.图1NH3的质量分数与pH的关系水温度,从而提高一定pH值时被吹脱氨的比例Λ一般情况下,如果采用吹脱法去除98%以上的氨氮,需将pH调节至11以上Λ王卓等采用汽提技术对对硝基苯胺废水进行了处理,在pH大于11的条件下,废水中的氨氮由3150mg�L下降为187mg�L,去除率为93%[3]Λ低浓度废水通常在常温下用空气吹脱,而炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱Λ但是这种方法一般要采用NaOH调节废水的pH值,药剂和能源消耗比较大Λ为了降低药剂成本,采用Ca(OH)2调节pH,结果表明,吹脱速率和吹脱效率要远小于NaOH,而且在汽提过程中容易结垢,使得操作运行困难Λ这种技术的另一个关键在于保证填料塔内的气液充分接触,有效防止沟流、液泛等非正常操作Λ因此,填料的选择和填充至关重要Λ除较高的能耗与碱耗外,利用吹脱技术处理氨氮的不足还在于使氨氮由液相转移至气相,如果没有相应的回收技术,很容易导致大气的二次污染Λ此技术主要用于高浓度氨氮废水的预处理Λ21112膜吸收技术膜吸收过程是将膜分离和吸收相结合而出现的一种新型膜过程,它使用微孔膜将气、液两相分隔开来,利用膜孔提供气、液两相间传质的场所Λ膜吸收法处理含氨废水的原理为:疏水性微孔膜(聚丙烯、聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯)把含氨废水和H2SO4吸收液分隔于膜两侧,通过调节废水的pH值,使废水中离子态的NH+4转变为分子态的挥发性NH3Λ在膜两