污水中氨氮的主要去除方法

近20 年來, 對氨氮污水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝,目前氨氮處理實用性較好國內運用最多的技術為：生物脫氮法、氨吹脫汽提法、折點氯化法、化學沉淀法、離子交換法、液膜法、土壤灌溉法等。

一、生物法

1.生物法機理——生物硝化和反硝化機理

在污水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下,通過好氧硝化菌的作用 ,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽 ;然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從污水中逸出。因而,污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。生物脫氮工藝流程見圖1 。

硝化反應是將氨氮轉化為硝酸鹽的過程,包括兩個基本反應步驟 : 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應;由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。

在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌) 的作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N₂的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源) 。

生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%—95%,二次污染小且比較經濟,因此在國內外運用最多。但缺點是占地面積大,低溫時效率低。

2.傳統生物法

目前, 國內外對氨氮污水實際處理中應用較成熟的生物處理方法是傳統的前置反硝化生物脫氮,如A/O、A₂/O工藝等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。傳統生物脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段,硝化和反硝化反應分別由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于對環境條件的要求不同,這兩個過程不能同時發生,而只能序列式進行,即硝化反應發生在好氧條件下,反硝化反應發生在缺氧或厭氧條件下。由此而發展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區與好氧區分開,形成分級硝化反硝化工藝,以便硝化與反硝化能夠獨立地進行。1932 年,Wuhrmann利用內源反硝化建立了后置反硝化工藝(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工藝(pre-denitrification),1973年Barnard 結合前面兩種工藝又提出了A/O工藝,以及后又出現了各種改進工藝如Bardenpho、Phoredox (A₂/ O) UCT、JBH、AAA 工藝等,這些都是典型的傳統硝化反硝化工藝。

3. A/O系統

A/O脫氮除磷系統，即缺氧、好氧脫氮除磷系統。它是70年代主要由美國、南非等國開發的具有去除廢水中氮污染物的工藝，同時對脫磷亦有一定的效果^[13]。其工藝流程是讓廢水依次經歷缺氧、好氧兩個階段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統，簡稱A/O系統。A/O系統流程簡單、運行管理方便，且很容易利用原廠改建，從而提高了出水水質。近年來已得到了越來越廣泛的應用。A/O法工藝如圖2所示。

4.缺氧/ 好氧工藝(簡稱A₂/O法)

A₂- O 法處理工藝是在好氧條件下,污水中NH₃和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO₂^-—N和NO₃^-—N,然后在缺氧條件下,通過反硝化反應將NO₂^-—N和NO₃^-—N還原成N₂,達到脫氮的目的。A₂/O是目前普遍采用的工藝，它是在法A/O法的基礎上增加一個厭氧段和一個缺氧段，傳統A₂/O工藝流程如圖3所示。