水中氨氮污染脱除技术研究进展

第44卷第7期2015年7月化工技术与开发Technology＆DevelopmentofChemicalIndustryVo1．44No．7Ju1．2015水中氨氮污染脱除技术研究进展何瑞，荆肇乾，杨凯华，茅尖，董向芸，陈硕(南京林业大学土木工程学院，江苏南京210037)摘要：氨氮污染是导致江河湖泊水体富营养化的主要因素。从全国范围来看，主要水体的污染有逐年加重的趋势。能否有效地控制点源和面源氮素污染，已经成为遏制目前水体污染加剧形势的关键所在。近年来对氨氮控制的研究很多，但是利用自然基质碳源对氨氮脱除的研究却极少。本文介绍了氨氮污染的现状，探讨了目前各类脱氮技术的优缺点及未来脱氮技术的发展方向。关键词：富营养化；氨氮污染；自然基质；脱氮技术中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1670-9905(2015)07．0036．031我国氨氮污染现状目前，我国氨氮污染排放量已远远超出受纳水体的环境容量，这一问题成为地表水体氨氮超标的主要原因，氨氮指标已超过COD指标成为影响地表水水环境质量的首要指标】。2007年，氨氮成为长江、黄河、海河和辽河的首要污染物。2008年重点流域水污染防治专项规划考核结果表明，海河、辽河、三峡库区及其上游、黄河中上游等流域大部分断面氨氮超标，太湖、巢湖、滇池等流域氨氮达标率也偏低。2008年全国地表水河流断面中氨氮劣V类断面占19．2％，全部断面氨氮平均浓度为1．9mg·L～，仅达V类标准水平。2010年，滇池、巢湖、太湖、洞庭湖和鄱阳湖等流域重点调查统计企业7131家，接纳氨氮4．4万t，其中生活氨氮3．2万t，比上年增加3．2％。据2010年《中国环境统计年报》显示，全国废水中的氨氮排放总量为120-3万t，相当于受纳水体环境容量的4倍左右口]。氨氮污染对环境的影响已引起国家的高度重视。2011年中央一号文件明确提出：“十二五”期间基本完成重点中小河流(包括大江大河支流、独流人海河流和内陆河流)重要河段治理；基本建成水资源保护和河湖健康保障体系，主要江河湖泊水功能区水质明显改善，城镇供水水源地水质全面达标”f3】。在未来的一段时间我国经济仍将处于工业化和城市化以及城乡一体化发展阶段，污染物排放增量压力巨大，这些都需要我们能够提高氨氮废水处理技术水平。2国内外脱氮技术研究现状在水体污染领域中，氨氮已逐渐上升为主要污染物，大量的含氨氮废水，未经处理或处理不完全就排入水体，引起水体的富营养化[4-6]o水体中某些藻类过度繁殖，会影响到其它生物的生长，从而破坏水生生态系统，导致水质恶化并影响到其使用功能，这对水体的健康有着相当大的危害。因此，氨氮的去除是当前废水处理领域中亟需解决的难题之一『7]。脱氮技术的研究和应用引起了人们的广泛关注。近年来，国内外学者对污水生物脱氮工程实践中暴露出的问题和现象进行了大量理论和试验研究，并提出了一些新的观点和方法，如新型生物脱氮工艺、离子交换法、折点氯化法、液膜法、电渗析法、催化湿式氧化法等。然而，这些技术的成本往往比较高，难以普及和应用。如何找到高效又节能，操作简单又节约成本的脱氮技术是当前需要解决的一大难题。基金项目：2013年国家级大学生创新创业训练计划项目(201302980312)；江苏省“十二五”重点建设专业项目资助作者简介：何瑞(1992．)，男，主要从事给排水工程技术研究通讯联系人：荆肇乾(1975一)，男，博士，副教授。作者通讯处：南京林业大学土木工程学院，邮编210037；E-mail：carljing@163eom，电话：025—85427691；传真：025—85427763收稿13期：2015．04．27第7期何瑞等：水中氨氮污染脱除技术研究进展373目前各种脱氮方法及其优缺点3．1传统生物脱氮法传统生物脱氮技术是目前应用最广的废水脱氮技术。传统生物脱氮工艺通常由硝化工艺和反硝化工艺组成。硝化工艺虽然能把氨氮转化为硝酸盐，消除氨氮的污染，但不能彻底消除氮污染。而反硝化工艺虽然能根除氮素的污染，但不能直接去除氨氮。由于参与的菌群不同和工艺运行参数不同，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。传统生物脱氮途径就是人为创造出硝化菌、反硝化菌的生长环境，使硝化菌和反硝化菌成为反应池中的优势菌种。由于对环境条件的要求不同，硝化、反硝化这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。传统生物脱氮技术是通过氨化、硝化、反硝化以及同化作用来完成J。传统生物脱氮的工艺成熟，脱氮效果较好，但存在工艺流程长、占地多、常需外加碳源、能耗大、基建成本及运行费用高、系统抗冲击能力较弱、可能造成二次污染等缺点。3．2新型生物脱氮工艺目前研