在线氨氮分析仪——氨氮超标的危害及处理方法 （下）

2、物化除氮

物化除氮常用的物理化学方法有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法、液膜法、电渗析法和催化湿式氧化法等。

(1)  折点氯化法

不连续点氯化法是氧化法处理氨氮废水的一种，利用在水中的氨与氯反应生成氮气而将水中氨去除的化学处理法。该方法还可以起到杀菌作用，同时使一部分有机物无机化，但经氯化处理后的出水中留有余氯，还应进一步脱氯处理。

在含有氨的水中投加次氯酸HClO，当pH值在中性附近时，随次氯酸的投加，逐步进行下述主要反应：

　　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(简称Cl/N)在5.07以下时，首先进行①式反应，生成一氯胺(NH2Cl)，水中余氯浓度增大，其后，随着次氯酸投加量的增加，一氯胺按②式进行反应，生成二氯胺(NHCl2)，同时进行③式反应，水中的N呈N2被去除。其结果是，水中的余氯浓度随Cl/N的增大而减小，当Cl/N比值达到某个数值以上时，因未反应而残留的次氯酸(即游离余氯)增多，水中残留余氯的浓度再次增大，这个*小值的点称为不连续点(习惯称为折点)。此时的Cl/N比按理论计算为7.6；废水处理中因为氯与废水中的有机物反应，C1/N比应比理论值7.6高些，通常为10。此外，当pH不在中性范围时，酸性条件下多生成三氯胺，在碱性条件下生成硝酸，脱氮效率降低。

   在pH值为6——7、每mg氨氮氯投加量为10mg、接触0.5——2.0h的情况下，氨氮的去除率为90%——100%。因此此法对低浓度氨氮废水适用。

   处理时所需的实际氯气量取决于温度、pH及氨氮浓度。氧化每mg氨氮有时需要9——10mg氯气折点，氯化法处理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2进行反氯化，以除去水中残余的氯。虽然氯化法反应迅速，所需设备投资少，但液氯的安全使用和贮存要求高，且处理成本也较高。若用次氯酸或二氧化氯发生装置代替液氯，会更安全且运行费用可以降低，目前国内的氯发生装置的产氯量太小，且价格昂贵。因此氯化法一般适用于给水的处理，不太适合处理大水量高浓度的氨氮废水。

(2) 化学沉淀法

   化学沉淀法是往水中投加某种化学药剂，与水中的溶解性物质发生反应，生成难溶于水的盐类，形成沉渣易去除，从而降低水中溶解性物质的含量。当在含有NH4+的废水中加入PO43-和Mg2+离子时，会发生如下反应：

NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成难溶于水的MgNH4PO4沉淀物，从而达到去除水中氨氮的目的。采用的常见沉淀剂是Mg(OH)2和H3PO4，适宜的pH值范围为9.0——11，投加质量比H3PO4/Mg(OH)2为1.5——3.5。废水中氨氮浓度小于900mg/L时，去除率在90%以上，沉淀物是一种很好的复合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的价格比较贵，成本较高，处理高浓度氨氮废水可行，但该法向废水中加入了PO43-，易造成二次污染。

(3)  离子交换法

   离子交换法的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与废水中的其它同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。沸石是一种天然离子交换物质，其价格远低于阳离子交换树脂，且对NH4+-N具有选择性的吸附能力，具有较高的阳离子交换容量，纯丝光沸石和斜发沸石的阳离子交换容量平均为每10 0g相当于213和223mg物质的量(m.e)。但实际天然沸石中含有不纯物质，所以纯度较高的沸石交换容量每10 0g不大于20 0m.e，一般为10 0——150m.e。沸石作为离子交换剂，具有特殊的离子交换特性，对离子的选择交换顺序是：Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。工程设计应用中，废水pH值应调整到6——9，重金属大体上没有什么影响；碱金属、碱土金属中除Mg以外都有影响，尤其是Ca对沸石的离子交换能力影响比Na和K更大。沸石吸附饱和后必须进行再生，以采用再生液法为主，燃烧法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于废水中含有Ca2+，致使沸石对氨的去除率呈不可逆性的降低，要考虑补充和更新。

(4) 吹脱法

   吹脱法是将废水调节至碱性，然后在汽提塔中通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气中。通入蒸汽，可升高废水温度，从而提高一定pH值时被吹脱的氨的比率。用该法处理氨时，需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准，以免造成二次污染。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱，而炼钢、石油化工、化肥、有机化工有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。

(5) 液膜法

   自从1986年黎念之发现乳状液膜以来，液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的*二代分离纯化技术，尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是：氨态氮NH3-N易溶于膜相油相，它从膜相外高浓度的外侧，通过膜相的扩散迁移，到达膜相内侧与内相界面，与膜内相中的酸发生解脱反应，生成的NH4+不溶于油相而稳定在膜内相中，在膜内外两侧氨浓度差的推动下，氨分子不断通过膜表面吸附、渗透扩散迁移至膜相内侧解吸，从而达到分离去除氨氮的目的。

(6) 电渗析法

   电渗析是一种膜法分离技术，其利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。在电渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电压，当进水通过多对阴阳离子渗透膜时，铵离子及其他离子在施加电压的影响下，通过膜而进入另一侧的浓水中并在浓水中集，因而从进水中分离出来。

(7) 催化湿式氧化法

   催化湿式氧化法是20世纪80年代国际上发展起来的一种治理废水的新技术。在一定温度、压力和催化剂作用下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质，达到净化的目的。该法具有净化效率高(废水经净化后可达到饮用水标准)、流程简单、占地面积少等特点。经多年应用与实践，这一废水处理方法的建设及运行费用仅为常规方法的60 %左右，因而在技术上和经济上均具有较强的竞争力。