氨氮及危害，五種方法去除廢水中高氨氮

氨氮

氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮。 動物性有機物的含氮量一般較植物性有機物為高。同時，人畜糞便中含氮有機物很不穩定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高時指以氨或銨離子形式存在的化合氮。自然地表水體和地下水體中主要以硝酸鹽氮（NO3）為主，以游離氨（NH3）和銨離子（NH4+）形式存在的氮受污染水體的氨氮 叫水合氨，也稱非離子氨。非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而銨離子相對基本無毒。國家標準Ⅲ類地面水，非離子氨氮的濃度≤1毫克/升。氨氮是水體中的營養素，可導致水富營養化現象產生，是水體中的主要耗氧污染物，對魚類及某些水生生物有毒害。對人體健康的影響

水中的氨氮可以在一定條件下轉化成亞硝酸鹽，如果長期飲用，水中的亞硝酸鹽將和蛋白質結合形成亞硝胺，這是一種強致癌物質，對人體健康極為不利。

對生態環境的影響

氨氮對水生物起危害作用的主要是游離氨，其毒性比銨鹽大幾十倍，并隨堿性的增強而增大。氨氮毒性與池水的pH值及水溫有密切關系，一般情況，pH值及水溫愈高，毒性愈強，對魚的危害類似于亞硝酸鹽。

氨氮對水生物的危害有急性和慢性之分。慢性氨氮中毒危害為：攝食降低，生長減慢，組織損傷，降低氧在組織間的輸送。魚類對水中氨氮比較敏感，當氨氮含量高時會導致魚類死亡。急性氨氮中毒危害為：水生物表現亢奮、在水中喪失平衡、抽搐，嚴重者甚至死亡。

高氨氮廢水如何處理，著重介紹一下其處理方法：

一、物化法

1. 吹脫法

在堿性條件下，利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關系進行分離的一種方法，一般認為吹脫與溫度、PH、氣液比有關。

2. 沸石脫氨法

利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4+進行交換以達到脫氮的目的。應用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題，通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時，產生的 氨氣必須進行處理。

3.膜分離技術

利用膜的選擇透過性進行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便，氨氮 回收率高，無 二次污染。例如：氣水分離膜脫除氨氮。氨氮在水中存在著離解平衡，隨著PH升高，氨在水中NH3形態比例升高，在一定溫度和壓力下，NH3的氣態和液態兩項達到平衡。根據 化學平衡移動的原理即呂．查德里（A.L.LE Chatelier）原理。在 自然界中一切平衡都是相對的和暫時的。化學平衡只是在一定條件下才能保持“假若改變平衡系統的條件之一，如濃度、壓力或溫度，平衡就向能減弱這個改變的方向移動。”遵從這一原理進行了如下設計理念在膜的一側是高濃度氨氮廢水，另一側是酸性水溶液或水。當左側溫度T1>20℃,PH1>9,P1>P2保持一定的壓力差，那么廢水中的游離氨NH4+,就變為氨分子NH3,并經原料液側介面擴散至膜表面，在膜表面分壓差的作用下，穿越膜孔，進入吸收液，迅速與酸性溶液中的H+反應生成銨鹽。

4.MAP沉淀法

主要是利用以下化學反應：Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4

理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽，當[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13時可生成磷酸銨鎂（MAP），除去廢水中的氨氮。

5.化學氧化法

利用強氧化劑將氨氮直接氧化成氮氣進行脫除的一種方法。 折點加氯是利用在水中的氨與氯反應生成氨氣脫氨，這種方法還可以起到殺菌作用，但是產生的 余氯會對魚類有影響，故必須附設除余氯設施。

二、生物脫氮法

傳統和新開發的脫氮工藝有A/O，兩段活性污泥法、強氧化好氧生物處理、短程硝化 反硝化、超聲吹脫處理氨氮法方法等。

1.A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養菌將 污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮 污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行 好氧處理時，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養菌將蛋白質、 脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的N或 氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+），在充足供氧條件下，自養菌的 硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的 反硝化作用將NO3-還原為分子態氮（N2）完成C、N、O在生態中的循環，實現污水無害化處理。其特點是 缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的 有機負荷， 反硝化反應產生的 堿度可以補償好氧池中進行硝化反應對堿度的需求。好氧在 缺氧池之后，可以使反硝化殘留的 有機污染物得到進一步去除，提高出水水質。BOD5的去除率較高可達90～95%以上，但 脫氮除磷效果稍差，脫氮效率70～80%，除磷只有20～30%。盡管如此，由于A/O工藝比較簡單，也有其突出的特點，目前仍是比較普遍采用的工藝。

2.兩段活性污泥法能有效的去除有機物和氨氮，其中第二級處于延時曝氣階段，停留時間在36小時左右，污水濃度在2g/l以下，可以不排泥或少排泥從而降低污泥處理費用。

3.強氧化好氧生物處理其典型代表有粉末活性炭法（PACT工藝）

粉末活性碳法的主要特點是向曝氣池中投加粉末活性炭（PAC）利用粉末活性炭極為發達的微孔結構和更大的吸附能力，使溶解氧和營養物質在其表面富集，為吸附在PAC 上的 微生物提供良好的生活環境從而提高有機物的降解速率。

近年來國內外出現了一些全新的脫氮工藝，為高濃度氨氮廢水的脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化 反硝化、好氧反硝化和 厭氧氨氧化等。

4. 短程硝化反硝化

生物硝化反硝化是應用最廣泛的脫氮方式，是去除水中氨氮的一種較為經濟的方法，其原理就是模擬自然生態環境中氮的循環，利用硝化菌和反硝化菌的聯合作用，將水中氨氮轉化為氮氣以達到脫氮目的。由于氨氮氧化過程中需要大量的氧氣， 曝氣費用成為這種脫氮方式的主要開支。短程硝化 反硝化是將氨氮氧化控制在亞硝化階段，然后進行反硝化，省去了傳統生物脫氮中由 亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，再還原成亞硝酸鹽兩個環節（即將氨氮氧化至 亞硝酸鹽氮即進行反硝化）。該技術具有很大的優勢：①節省25%氧供應量，降低能耗；②減少40%的碳源，在C/N較低的情況下實現 反硝化脫氮；③縮短反應歷程，節省50%的反硝化池容積；④降低 污泥產量，硝化過程可少產污泥33%~35%左右，反硝化階段少產污泥55%左右。實現短程硝化 反硝化生物脫氮技術的關鍵就是將硝化控制在 亞硝酸階段，阻止亞硝酸鹽的進一步氧化。

5. 厭氧氨氧化（ANAMMOX）和全程自養脫氮(CANON)

厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為 電子受體直接被氧化成氮氣的過程。

厭氧氨氧化（Anaerobicammoniaoxidation，簡稱ANAMMOX）是指在厭氧條件下，以Planctomycetalessp為代表的微生物直接以NH4+為 電子供體，以NO2-或NO3-為電子受體，將NH4+、NO2-或NO3-轉變成N2的生物氧化過程。該過程利用獨特的生物機體以 硝酸鹽作為電子供體把氨氮轉化為N2，最大限度的實現了N的循環厭氧硝化，這種耦合的過程對于從厭氧硝化的廢水中脫氮具有很好的前景，對于高氨氮低COD的污水由于硝酸鹽的部分氧化，大大節省了能源。目前推測 厭氧氨氧化有多種途徑。其中一種是羥氨和亞硝酸鹽生成N2O的反應，而N2O可以進一步轉化為 氮氣，氨被氧化為羥氨。另一種是氨和羥氨反應生成 聯氨，聯氨被轉化成 氮氣并生成4個 還原性[H]，還原性[H]被傳遞到 亞硝酸還原系統形成羥氨。第三種是：一方面 亞硝酸被還原為NO，NO被還原為N2O，N2O再被還原成N2；另一方面，NH4+被氧化為NH2OH，NH2OH經N2H4，N2H2被轉化為N2。 厭氧氨氧化工藝的優點：可以大幅度地降低 硝化反應的充氧能耗；免去 反硝化反應的外