氨氮废水化学法处理技术

　1、氨氮概述

　　氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮。一般以NH3-N表示。氨氮废水通常指含NH3和NH4+的废水。

　　人类生产生活的诸多方面导致氨氮废水的产生，如人类本身的吃喝拉撒、垃圾渗滤液等；农业方面的畜禽养殖和农田尾水；工业方面的冶金、化工、化肥、煤气、炼焦、柔革、味精、肉类加工等作业，都涉及到氨氮废水。

　　氨氮的危害：氨氮废水中逸出来氨气对人的眼、鼻、气管都有强烈的刺激作用。进入血液中的氨对人体的脑、心脏、肝脏、肾脏都会造成伤害;水体中的氨氮浓度过高，会造成富营养化，从而导致湖泊出现水华现象，海洋出现赤潮现象，进而危及水生动植物的生存;供水水源中氨氮浓度过高会引起供水管网的堵塞和腐蚀;饮用水中存在氨氮有可能转变成对人体毒害较大的NO2-N和NO3-N。

　　2、化学沉淀法原理

　　化学沉淀法是向废水中投加某些化学物质时，废液中待去除的组分与之反应生成沉淀，从而降低其浓度的方法。化学沉淀法脱除氨氮的基本原理是溶液中NH4+、Mg2+、PO₄^3-三者的离子积大于MgNH4PO4的溶度积常数时，会自发生成沉淀。所以当向废水中投加一定量的镁盐和磷酸盐时，废水中的NH4+与之反应生成难溶性物质MgNH4PO4.6H2O(简称MAP)结晶，在重力作用下MAP从废水中分离出来，实现去除废水中氨氮的目的。

　　化学沉淀法可以处理各种浓度的氨氮废水，尤其适于处理高浓度的氨氮废水。其产物MAP是一种缓释肥料，俗称鸟粪石。磷酸铵镁经提纯后用途广泛，可以应用于医药卫生、造纸、涂料行业等。化学沉淀法是一种技术可行、经济合理的污水处理方法，如果能进一步开发MAP作为肥料的价值，化学沉淀法处理氨氮废水的前景将更广阔。

　　3、研究现状

　　目前用于吸附氨氮的材料主要有沸石、生物炭、膨润土、粉煤灰等。而对于氨氮吸附机理的研究主要是对氨氮吸附热动力学研究，利用相关分析手段对分子基团层面的吸附机理研究较少。

　　目前用于吸附氨氮的材料主要有沸石、生物炭、膨润土、粉煤灰等。而对于氨氮吸附机理的研究主要是对氨氮吸附热动力学研究，利用相关分析手段对分子基团层面的吸附机理研究较少。

　　3.1 沸石

　　沸石因其独特的结构特征、价格低廉以及分布广泛等优点成为氨氮废水吸附材料的研究热点。沸石内表面积很大，其晶格内部有很多大小均匀的孔穴跟孔道，其体积约为沸石晶体总体积的1/2左右，因而沸石具有良好的吸附性能。针对沸石改性研究以及吸附再生是当前研究热点。

　　3.2 片沸石

　　王文超以改性后的片沸石颗粒为吸附剂，研究其对氨氮废水的去除效果以及解吸率，结果表明，对于初始浓度为200mg/L的氨氮废水，其出水可达国家一级排放标准，解吸率可达91.29%。靳薛凯以浓度为0.1mol/L氢氧化钠作为再生剂，研究了沸石再生对氨氮去除效果的影响，发现再生沸石对氨氮的平均去除率仍然可达91%，通过表征分析发现，饱和片沸石再生后可恢复沸石原有的孔隙结构，且保持不变，新鲜的片沸石对氨氮的去除率和吸附量分别为75.65%和7.56mg/g。

　　3.3 其他吸附材料

　　郭祎阁等使用一种天然高分子材料壳聚糖吸附水中氨氮，对氨氮去除率可达74.35%。Couto等比较了改性黏土和改性沸石对氨氮废水的去除效果，改性后黏土对氨氮去除率达到96%，改性沸石可达81%。Wei等以二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酸为交联剂，在可溶性淀粉上交联制备两性水凝胶用于吸附废水中氨氮，吸附容量可达33.98mg/g。Zhang等以碳化硅酸盐为原料，采用碳化、活化、水热转化的方法制备了X型活性炭复合材料，用于水溶液中氨氮的脱除，结果表明X型活性炭复合材料是一种有效的氨氮去除吸附剂。Chen等对磷酸铵镁热分解产物对氨氮的吸附效果进行了研究，发现磷酸铵镁热解后可将氨及水全部脱除，热解产物对氨氮的最大吸附量可达72.5mg/g，对于初始氨氮浓度为800mg/L的氨氮废水，去除率可达95%以上，再生研究表明，热解产物可以循环用于吸附氨氮废水。

　　4、化学法处理氨氮废水

　　4.1 化学沉淀法

　　应用化学沉淀法来进行废水脱氨氮，即向含氨氮废水投加适量的Mg2+与PO₄^3-药剂，促使其与废水内含有的NH4+反应生成难溶复盐磷酸氨镁MgNH4PO4·6H2O结晶沉淀，最后对废水中剩余的氮磷进行回收处理。一般此种方法适用于高浓度氨氮废水的处理，可以保证至少90%的脱氮效率。并且，在确认废水内无毒害物质的条件下，沉淀脱除得到的磷酸氨镁可以作为一种缓释复合肥料使用。化学沉淀法在实际应用中工艺设计简单，反应过程稳定性高，受外界因素的干扰小，具有比较强的抗冲击能力，且可以保证较高脱氮效果。但是在实际操作中还需要注意控制药剂投加量，提前确定沉淀物应用方向，并且反应后废水中氨氮残留浓度较高，均需要采取相应的措施处理应对。

　　4.2 鸟粪石结晶法

　　20世纪60年代以来，人们开始研究应用化学沉淀法去除废水中的氨氮，并将其应用在实际废水处理中。

　　一般的化学沉淀法去除氨氮废水需要用到镁盐和磷酸盐两种药剂，后期处理成本较高，其应用受到一定的限制。而卤水碳铵法生产轻质氧化镁行业产生的废水中含有的大量的MgCl2，用化学沉淀法去除氨氮时，只需往废水中添加磷酸盐及少量的镁盐即可，这样就节省了大部分镁盐的费用，运行成本得以降低，副产物鸟粪石还可回收、制备高效缓释肥。鸟粪石中含N、P、Mg三种元素，可以用作缓释肥。二十世纪，人们发现鸟粪石中的五氧化二磷比磷酸钙中的五氧化二磷更易被植物吸收。因为植物在生长过程中，其根部会不断分泌柠檬酸等酸性物质，这样就增大了鸟粪石的溶解度，有利于农作物对营养成分的吸收，可以充分发挥鸟粪石结晶的肥效;而且鸟粪石不吸附重金属，作农肥时不会对农作物产生危害，被称作新世纪的肥料。鸟粪石结晶是一种优异的缓/控释肥。国外已成功地将鸟粪石结晶推向了市场。鸟粪石结晶在澳大利亚的市售价为200美元左右，在日本则约为500美元，在一些国家甚至达到了二千美元。

　　4.3 电渗析技术

　　通过设置外加直流电场，基于离子交换膜选择透过性特点，促使电解质溶液将离子分离出来。就整体应用效果来看，电渗析技术可以将废水中的氨氮高效的分离出来，且前期所需投入较小，所消耗的能量与药剂少，工艺整体操作简单，反应后也不会产生二次污染副产物，在实际应用中具有较大的技术优势。

　　5、结语

　　综上所述，化学沉淀法处理氨氮运行成本低，反应周期短，管理方便;反应不受温度的限制，不受毒物的干扰。技术进步永无止境，科研探索从来停歇。理想的氨氮处理技术应不断向高效、彻底、清洁、易控制、低成本、适应性广等方向而努力。