在線氨氮分析儀——氨氮超標的危害及處理方法 （下）

2、物化除氮

物化除氮常用的物理化學方法有折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。

(1)  折點氯化法

不連續(xù)點氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種，利用在水中的氨與氯反應生成氮氣而將水中氨去除的化學處理法。該方法還可以起到殺菌作用，同時使一部分有機物無機化，但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯，還應進一步脫氯處理。

在含有氨的水中投加次氯酸HClO，當pH值在中性附近時，隨次氯酸的投加，逐步進行下述主要反應：

　　NH3 + HClO →NH2Cl + H2O ①

　　NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O ②

　　NH2Cl + NHCl2 →N2 + 3H+ + 3Cl- ③

   投加氯量和氨氮之比(簡稱Cl/N)在5.07以下時，首先進行①式反應，生成一氯胺(NH2Cl)，水中余氯濃度增大，其后，隨著次氯酸投加量的增加，一氯胺按②式進行反應，生成二氯胺(NHCl2)，同時進行③式反應，水中的N呈N2被去除。其結(jié)果是，水中的余氯濃度隨Cl/N的增大而減小，當Cl/N比值達到某個數(shù)值以上時，因未反應而殘留的次氯酸(即游離余氯)增多，水中殘留余氯的濃度再次增大，這個*小值的點稱為不連續(xù)點(習慣稱為折點)。此時的Cl/N比按理論計算為7.6；廢水處理中因為氯與廢水中的有機物反應，C1/N比應比理論值7.6高些，通常為10。此外，當pH不在中性范圍時，酸性條件下多生成三氯胺，在堿性條件下生成硝酸，脫氮效率降低。

   在pH值為6——7、每mg氨氮氯投加量為10mg、接觸0.5——2.0h的情況下，氨氮的去除率為90%——100%。因此此法對低濃度氨氮廢水適用。

   處理時所需的實際氯氣量取決于溫度、pH及氨氮濃度。氧化每mg氨氮有時需要9——10mg氯氣折點，氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進行反氯化，以除去水中殘余的氯。雖然氯化法反應迅速，所需設備投資少，但液氯的安全使用和貯存要求高，且處理成本也較高。若用次氯酸或二氧化氯發(fā)生裝置代替液氯，會更安全且運行費用可以降低，目前國內(nèi)的氯發(fā)生裝置的產(chǎn)氯量太小，且價格昂貴。因此氯化法一般適用于給水的處理，不太適合處理大水量高濃度的氨氮廢水。

(2) 化學沉淀法

   化學沉淀法是往水中投加某種化學藥劑，與水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反應，生成難溶于水的鹽類，形成沉渣易去除，從而降低水中溶解性物質(zhì)的含量。當在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時，會發(fā)生如下反應：

NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成難溶于水的MgNH4PO4沉淀物，從而達到去除水中氨氮的目的。采用的常見沉淀劑是Mg(OH)2和H3PO4，適宜的pH值范圍為9.0——11，投加質(zhì)量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5——3.5。廢水中氨氮濃度小于900mg/L時，去除率在90%以上，沉淀物是一種很好的復合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的價格比較貴，成本較高，處理高濃度氨氮廢水可行，但該法向廢水中加入了PO43-，易造成二次污染。

(3)  離子交換法

   離子交換法的實質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應，是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性化學吸附。沸石是一種天然離子交換物質(zhì)，其價格遠低于陽離子交換樹脂，且對NH4+-N具有選擇性的吸附能力，具有較高的陽離子交換容量，純絲光沸石和斜發(fā)沸石的陽離子交換容量平均為每10 0g相當于213和223mg物質(zhì)的量(m.e)。但實際天然沸石中含有不純物質(zhì)，所以純度較高的沸石交換容量每10 0g不大于20 0m.e，一般為10 0——150m.e。沸石作為離子交換劑，具有特殊的離子交換特性，對離子的選擇交換順序是：Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。工程設計應用中，廢水pH值應調(diào)整到6——9，重金屬大體上沒有什么影響；堿金屬、堿土金屬中除Mg以外都有影響，尤其是Ca對沸石的離子交換能力影響比Na和K更大。沸石吸附飽和后必須進行再生，以采用再生液法為主，燃燒法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于廢水中含有Ca2+，致使沸石對氨的去除率呈不可逆性的降低，要考慮補充和更新。

(4) 吹脫法

   吹脫法是將廢水調(diào)節(jié)至堿性，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。通入蒸汽，可升高廢水溫度，從而提高一定pH值時被吹脫的氨的比率。用該法處理氨時，需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標準，以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工有色金屬冶煉等行業(yè)的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。

(5) 液膜法

   自從1986年黎念之發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來，液膜法得到了廣泛的研究。許多人認為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的*二代分離純化技術，尤其適用于低濃度金屬離子提純及廢水處理等過程。乳狀液膜法去除氨氮的機理是：氨態(tài)氮NH3-N易溶于膜相油相，它從膜相外高濃度的外側(cè)，通過膜相的擴散遷移，到達膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面，與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應，生成的NH4+不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中，在膜內(nèi)外兩側(cè)氨濃度差的推動下，氨分子不斷通過膜表面吸附、滲透擴散遷移至膜相內(nèi)側(cè)解吸，從而達到分離去除氨氮的目的。

(6) 電滲析法

   電滲析是一種膜法分離技術，其利用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。在電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓，當進水通過多對陰陽離子滲透膜時，銨離子及其他離子在施加電壓的影響下，通過膜而進入另一側(cè)的濃水中并在濃水中集，因而從進水中分離出來。

(7) 催化濕式氧化法

   催化濕式氧化法是20世紀80年代國際上發(fā)展起來的一種治理廢水的新技術。在一定溫度、壓力和催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質(zhì)，達到凈化的目的。該法具有凈化效率高(廢水經(jīng)凈化后可達到飲用水標準)、流程簡單、占地面積少等特點。經(jīng)多年應用與實踐，這一廢水處理方法的建設及運行費用僅為常規(guī)方法的60 %左右，因而在技術上和經(jīng)濟上均具有較強的競爭力。