氨氮廢水化學(xué)法處理技術(shù)

　　鹵水一碳銨法是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)氧化鎂的方法之一，它以鹵水為原料，以碳銨和氨水為沉淀劑生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂。其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，易于操作控制，投資小，特別適合中小規(guī)模生產(chǎn)。廢水中氨氮處理引起了人們的普遍關(guān)注，氨氮廢水中氨氮外排標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。

　　1、氨氮概述

　　氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。一般以NH3-N表示。氨氮廢水通常指含NH3和NH4+的廢水。

　　人類(lèi)生產(chǎn)生活的諸多方面導(dǎo)致氨氮廢水的產(chǎn)生，如人類(lèi)本身的吃喝拉撒、垃圾滲濾液等；農(nóng)業(yè)方面的畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)田尾水；工業(yè)方面的冶金、化工、化肥、煤氣、煉焦、柔革、味精、肉類(lèi)加工等作業(yè)，都涉及到氨氮廢水。

　　氨氮的危害：氨氮廢水中逸出來(lái)氨氣對(duì)人的眼、鼻、氣管都有強(qiáng)烈的刺激作用。進(jìn)入血液中的氨對(duì)人體的腦、心臟、肝臟、腎臟都會(huì)造成傷害;水體中的氨氮濃度過(guò)高，會(huì)造成富營(yíng)養(yǎng)化，從而導(dǎo)致湖泊出現(xiàn)水華現(xiàn)象，海洋出現(xiàn)赤潮現(xiàn)象，進(jìn)而危及水生動(dòng)植物的生存;供水水源中氨氮濃度過(guò)高會(huì)引起供水管網(wǎng)的堵塞和腐蝕;飲用水中存在氨氮有可能轉(zhuǎn)變成對(duì)人體毒害較大的NO2-N和NO3-N。

　　2、化學(xué)沉淀法原理

　　化學(xué)沉淀法是向廢水中投加某些化學(xué)物質(zhì)時(shí)，廢液中待去除的組分與之反應(yīng)生成沉淀，從而降低其濃度的方法。化學(xué)沉淀法脫除氨氮的基本原理是溶液中NH4+、Mg2+、PO₄^3-三者的離子積大于MgNH4PO4的溶度積常數(shù)時(shí)，會(huì)自發(fā)生成沉淀。所以當(dāng)向廢水中投加一定量的鎂鹽和磷酸鹽時(shí)，廢水中的NH4+與之反應(yīng)生成難溶性物質(zhì)MgNH4PO4.6H2O(簡(jiǎn)稱(chēng)MAP)結(jié)晶，在重力作用下MAP從廢水中分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)去除廢水中氨氮的目的。

　　化學(xué)沉淀法可以處理各種濃度的氨氮廢水，尤其適于處理高濃度的氨氮廢水。其產(chǎn)物MAP是一種緩釋肥料，俗稱(chēng)鳥(niǎo)糞石。磷酸銨鎂經(jīng)提純后用途廣泛，可以應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、造紙、涂料行業(yè)等?；瘜W(xué)沉淀法是一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的污水處理方法，如果能進(jìn)一步開(kāi)發(fā)MAP作為肥料的價(jià)值，化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水的前景將更廣闊。

　　3、研究現(xiàn)狀

　　目前用于吸附氨氮的材料主要有沸石、生物炭、膨潤(rùn)土、粉煤灰等。而對(duì)于氨氮吸附機(jī)理的研究主要是對(duì)氨氮吸附熱動(dòng)力學(xué)研究，利用相關(guān)分析手段對(duì)分子基團(tuán)層面的吸附機(jī)理研究較少。

　　目前用于吸附氨氮的材料主要有沸石、生物炭、膨潤(rùn)土、粉煤灰等。而對(duì)于氨氮吸附機(jī)理的研究主要是對(duì)氨氮吸附熱動(dòng)力學(xué)研究，利用相關(guān)分析手段對(duì)分子基團(tuán)層面的吸附機(jī)理研究較少。

　　3.1 沸石

　　沸石因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征、價(jià)格低廉以及分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)成為氨氮廢水吸附材料的研究熱點(diǎn)。沸石內(nèi)表面積很大，其晶格內(nèi)部有很多大小均勻的孔穴跟孔道，其體積約為沸石晶體總體積的1/2左右，因而沸石具有良好的吸附性能。針對(duì)沸石改性研究以及吸附再生是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。

　　3.2 片沸石

　　王文超以改性后的片沸石顆粒為吸附劑，研究其對(duì)氨氮廢水的去除效果以及解吸率，結(jié)果表明，對(duì)于初始濃度為200mg/L的氨氮廢水，其出水可達(dá)國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，解吸率可達(dá)91.29%。靳薛凱以濃度為0.1mol/L氫氧化鈉作為再生劑，研究了沸石再生對(duì)氨氮去除效果的影響，發(fā)現(xiàn)再生沸石對(duì)氨氮的平均去除率仍然可達(dá)91%，通過(guò)表征分析發(fā)現(xiàn)，飽和片沸石再生后可恢復(fù)沸石原有的孔隙結(jié)構(gòu)，且保持不變，新鮮的片沸石對(duì)氨氮的去除率和吸附量分別為75.65%和7.56mg/g。

　　3.3 其他吸附材料

　　郭?t閣等使用一種天然高分子材料殼聚糖吸附水中氨氮，對(duì)氨氮去除率可達(dá)74.35%。Couto等比較了改性黏土和改性沸石對(duì)氨氮廢水的去除效果，改性后黏土對(duì)氨氮去除率達(dá)到96%，改性沸石可達(dá)81%。Wei等以二甲基二烯丙基氯化銨和丙烯酸為交聯(lián)劑，在可溶性淀粉上交聯(lián)制備兩性水凝膠用于吸附廢水中氨氮，吸附容量可達(dá)33.98mg/g。Zhang等以碳化硅酸鹽為原料，采用碳化、活化、水熱轉(zhuǎn)化的方法制備了X型活性炭復(fù)合材料，用于水溶液中氨氮的脫除，結(jié)果表明X型活性炭復(fù)合材料是一種有效的氨氮去除吸附劑。Chen等對(duì)磷酸銨鎂熱分解產(chǎn)物對(duì)氨氮的吸附效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)磷酸銨鎂熱解后可將氨及水全部脫除，熱解產(chǎn)物對(duì)氨氮的最大吸附量可達(dá)72.5mg/g，對(duì)于初始氨氮濃度為800mg/L的氨氮廢水，去除率可達(dá)95%以上，再生研究表明，熱解產(chǎn)物可以循環(huán)用于吸附氨氮廢水。

　　4、化學(xué)法處理氨氮廢水

　　4.1 化學(xué)沉淀法

　　應(yīng)用化學(xué)沉淀法來(lái)進(jìn)行廢水脫氨氮，即向含氨氮廢水投加適量的Mg2+與PO₄^3-藥劑，促使其與廢水內(nèi)含有的NH4+反應(yīng)生成難溶復(fù)鹽磷酸氨鎂MgNH4PO4?6H2O結(jié)晶沉淀，最后對(duì)廢水中剩余的氮磷進(jìn)行回收處理。一般此種方法適用于高濃度氨氮廢水的處理，可以保證至少90%的脫氮效率。并且，在確認(rèn)廢水內(nèi)無(wú)毒害物質(zhì)的條件下，沉淀脫除得到的磷酸氨鎂可以作為一種緩釋復(fù)合肥料使用?；瘜W(xué)沉淀法在實(shí)際應(yīng)用中工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，反應(yīng)過(guò)程穩(wěn)定性高，受外界因素的干擾小，具有比較強(qiáng)的抗沖擊能力，且可以保證較高脫氮效果。但是在實(shí)際操作中還需要注意控制藥劑投加量，提前確定沉淀物應(yīng)用方向，并且反應(yīng)后廢水中氨氮?dú)埩魸舛容^高，均需要采取相應(yīng)的措施處理應(yīng)對(duì)。

　　4.2 鳥(niǎo)糞石結(jié)晶法

　　20世紀(jì)60年代以來(lái)，人們開(kāi)始研究應(yīng)用化學(xué)沉淀法去除廢水中的氨氮，并將其應(yīng)用在實(shí)際廢水處理中。

　　一般的化學(xué)沉淀法去除氨氮廢水需要用到鎂鹽和磷酸鹽兩種藥劑，后期處理成本較高，其應(yīng)用受到一定的限制。而鹵水碳銨法生產(chǎn)輕質(zhì)氧化鎂行業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有的大量的MgCl2，用化學(xué)沉淀法去除氨氮時(shí)，只需往廢水中添加磷酸鹽及少量的鎂鹽即可，這樣就節(jié)省了大部分鎂鹽的費(fèi)用，運(yùn)行成本得以降低，副產(chǎn)物鳥(niǎo)糞石還可回收、制備高效緩釋肥。鳥(niǎo)糞石中含N、P、Mg三種元素，可以用作緩釋肥。二十世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)鳥(niǎo)糞石中的五氧化二磷比磷酸鈣中的五氧化二磷更易被植物吸收。因?yàn)橹参镌谏L(zhǎng)過(guò)程中，其根部會(huì)不斷分泌檸檬酸等酸性物質(zhì)，這樣就增大了鳥(niǎo)糞石的溶解度，有利于農(nóng)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的吸收，可以充分發(fā)揮鳥(niǎo)糞石結(jié)晶的肥效;而且鳥(niǎo)糞石不吸附重金屬，作農(nóng)肥時(shí)不會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生危害，被稱(chēng)作新世紀(jì)的肥料。鳥(niǎo)糞石結(jié)晶是一種優(yōu)異的緩/控釋肥。國(guó)外已成功地將鳥(niǎo)糞石結(jié)晶推向了市場(chǎng)。鳥(niǎo)糞石結(jié)晶在澳大利亞的市售價(jià)為200美元左右，在日本則約為500美元，在一些國(guó)家甚至達(dá)到了二千美元。

　　4.3 電滲析技術(shù)

　　通過(guò)設(shè)置外加直流電場(chǎng)，基于離子交換膜選擇透過(guò)性特點(diǎn)，促使電解質(zhì)溶液將離子分離出來(lái)。就整體應(yīng)用效果來(lái)看，電滲析技術(shù)可以將廢水中的氨氮高效的分離出來(lái)，且前期所需投入較小，所消耗的能量與藥劑少，工藝整體操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)后也不會(huì)產(chǎn)生二次污染副產(chǎn)物，在實(shí)際應(yīng)用中具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，化學(xué)沉淀法處理氨氮運(yùn)行成本低，反應(yīng)周期短，管理方便;反應(yīng)不受溫度的限制，不受毒物的干擾。技術(shù)進(jìn)步永無(wú)止境，科研探索從來(lái)停歇。理想的氨氮處理技術(shù)應(yīng)不斷向高效、徹底、清潔、易控制、低成本、適應(yīng)性廣等方向而努力。(來(lái)源：遼寧北方環(huán)境檢測(cè)技術(shù)有限公司)