P071913977-李超-環(huán)境工程一班-高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的研究進展(合格) - 副本2

摘要 1ABSTRACT 21.緒論 32.高濃度氨氮廢水的來源 43.高濃度氨氮廢水的危害 54.高濃度氨氮廢水處理的技術(shù) 64.1.物理、化學技術(shù)處理高濃度氨氮廢水 64.1.1.吹脫法及汽提法 64.1.2折點加氯法 84.1.3.離子交換法 94.1.4化學沉淀法（MAP) 94.1.5.催化濕式氧化法 114.1.6.液膜法 114.1.7電解法 124.2生物技術(shù)處理高濃度氨氮廢水 134.2.1.傳統(tǒng)活性污泥法工藝 134.2.2.好氧生物處理技術(shù) 134.2.3.厭氧生物處理技術(shù) 144.2.4.傳統(tǒng)生物脫氮法 144.2.5.生物短程硝化反硝化處理技術(shù) 154.2.6.生物膜處理技術(shù) 165.高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的研究進展 185.1有機復合脫氮劑處理工藝 185.2.好氧顆粒污泥處理工藝 195.3.生化和物化方法結(jié)合的處理工藝(PACT工藝) 196.結(jié)語 21參考文獻 22答謝 23-PAGE1-榆中縣地下水砷含量監(jiān)測姓名：馬剛班級：08環(huán)境工程（2）班指導老師：曾亮摘要砷是具有蓄積作用的有毒有害元素，如果水體受到砷的污染，會通過食物鏈富集到植物和動物體中，最終危害人畜健康。[1]因此，砷作為毒性元素是環(huán)境監(jiān)測的必測項目。關(guān)鍵詞地下水砷ABSTRACTAmmonianitrogenwastewatercost-effectivepollutioncontroliscurrentlyfacingamajorissue.Thispaperdescribesthesourceofhighconcentrationammonianitrogenwastewaterhazards,describesseveralconventionalwastewatertreatmenttechnologywithhighconcentrationammonianitrogenandhighconcentrationammonianitrogenwastewatertreatmenttechnologyresearchprogress.Thehighconcentrationammonianitrogenonthemainwastewatertreatmenttechnologiesareanalyzedandcompared,anddescribeditsdevelopmenttrend,thehighconcentrationammonianitrogenwastewatertreatmenttechnologytoprovideareference.Keywords:HighConcentration，AmmonianitrogenWastewater，TreatmentTechnology，Progress1.緒論我國現(xiàn)行各級各類醫(yī)院可分為綜合性醫(yī)院、傳染病醫(yī)院、結(jié)核病醫(yī)院、精種病醫(yī)院以及腫瘤醫(yī)院等，根據(jù)慣例，肝炎醫(yī)院可納入傳染病醫(yī)院，而中醫(yī)院、婦女兒童醫(yī)院可納入綜合性醫(yī)院系統(tǒng)。其它?？菩葬t(yī)院，如口腔醫(yī)院、整形醫(yī)院等。各類型醫(yī)院的污水，應根據(jù)污水的污染程度，由衛(wèi)生監(jiān)督單位和有關(guān)部門具體確定。醫(yī)院污水處理的首要任務是消毒，使各類醫(yī)院，尤其是傳染病院、結(jié)核病院和綜合醫(yī)院傳染病房排出的污水中含有大量的病菌、病毒、寄生蟲卵得到有效的殺滅。從處理工藝上來說，為了提高消毒效率，降低消毒劑的耗損，醫(yī)院行水任消毒之放必須進行預處理。預處理的目的在于改善污水的物理、化學及生物學指標，降低在消毒過程巾各種尋：擾物質(zhì)的含量，使排放的污水達到受納水體的衛(wèi)生和環(huán)境要求。領(lǐng)處理大致可分為一級預處理和二級領(lǐng)處理：一級預處理(即物理處理)主要是用機械的物理的方法去除污水中的懸浮物質(zhì)，二級預處理(即生物處理)則是用生物化學的方法去除污水中熔解的膠狀有機物質(zhì)。此外，在排放水域要求很高的情況下，如風景區(qū)、生活飲用水源地，則要對污水進行深度處理，即在物理處理和生物處理的基礎上，再用物理化學的方法，將河水徹底凈化。可用酌方法有：離子交換法、混凝過濾、活性砍吸附等。在醫(yī)院污水處理的工作個，還應重視對醫(yī)院特種污水酌單獨處理和污泥的無宙化處理。醫(yī)院污水處P：程度的確定：在我國目前的條件下，對所有的醫(yī)院污水6p進行．二級處則是不可能的，有時也是沒有必要的。因此，醫(yī)院污水處理進度的確定應注意如下原則。2.高濃度氨氮廢水的來源高濃度氨氮廢水(濃度大于500mg/L)一般來源于冶金、化工、化肥、石化、煉焦、煉油、制藥、食品等生產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢水,以及垃圾滲濾液和生活污水等,這些廢水均以含有較高濃度的氨氮為主要特征,一般氨氮濃度在200～6000mg/L,高濃度氨氮廢水的大量排放產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問題，其中水生物是高濃度氨氮廢水污染的最大的受害者，因為氨氮廢水中的氨氮很容易溶解在水體環(huán)境中，造成水體富營養(yǎng)化。3.高濃度氨氮廢水的危害高濃度氨氮廢水成分復雜、難降解、毒性強,因此它對環(huán)境的危害性極大,當大量的高濃度氨氮廢水排入到水體中時,特別是流動較為緩慢的湖泊、海灣,極易容引起水體中的藻類及其它微生物大量繁殖，造成水體的富營養(yǎng)化,嚴重時可以使水中溶解氧含量迅速下降,魚類大量死亡,甚至會導致湖泊中動植物的滅亡。在給水消毒及工業(yè)循環(huán)水殺菌處理過程中高濃度氨氮廢水的存在增大了處理過程中的加氯量，增大了處理成本。高濃度氨氮廢水還對金屬具有很強的腐蝕性。當污水回用時,再生的水中的微生物能促進輸水管和用水設備中微生物的大量繁殖,形成微生物絮凝體,容易造成輸水管道及用水設備堵塞,影響水的換熱效率。此外,高濃度氨氮廢水中含有的大量的有機污染物又具有很強的致癌性質(zhì)。4.高濃度氨氮廢水處理的技術(shù)高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的選擇主要取決于氨氮廢水水的本身性質(zhì)（氨氮濃度）、要求處理具有高效性、經(jīng)濟性和環(huán)保性。高濃度氨氮廢水處理技術(shù)可分為：物理、化學處理技術(shù)和生物處理技術(shù)兩大類。一、理化處理技術(shù)主要包括：吹脫法及汽提法、折點加氯法、離子交換法、化學沉淀法、催化濕式氧化法、液膜法、電解法等方法；二、生物處理技術(shù)主要包括：傳統(tǒng)活性污泥法工藝、好氧生物處理技術(shù)、厭氧生物處理技術(shù)、生物脫氮技術(shù)、短程硝化反硝化處理技術(shù)、生物膜處理技術(shù)等。4.1.物理、化學技術(shù)處理高濃度氨氮廢水4.1.1.吹脫法及汽提法采用吹脫法及汽提法處理高濃度氨氮廢水，都需要將高濃度的氨氮廢水的pH值調(diào)節(jié)到呈堿性,才可以將氨氮廢水中的離子態(tài)的銨轉(zhuǎn)化成為分子態(tài)的氨,然后將處理過程中收集得到的廢氣與與氣體相接觸,使氨氮由液相轉(zhuǎn)移到氣相。高濃度氨氮廢水常用蒸汽吹脫法進行處理。處理過程中回收利用的氨的價值可以抵消較高的一部分處理費用,其抵消掉的處理費用的比例取決于廢水中氨氮的濃度及回收的效率。經(jīng)過吹脫法處理的氨氮廢水回收得到的氨氮可以達到30%以上。一般采用堿石灰處理高濃度氨氮廢水，提高其pH值,在處理過程中易發(fā)生結(jié)垢，用蒸汽代替空氣、用苛性鈉代替堿石灰能大大減輕結(jié)垢現(xiàn)象,但處理成本也將增大。在蒸汽吹脫法去除氨氮的處理過程中影響去除效率的主要因素有:1、蒸汽吹脫的裝置的設計;2、氨氮廢水的流量控制;3、通入的蒸汽的量;4、吹脫時的溫度;5、廢水的pH值;6、氣液分離的空間的大小;7、氨的冷凝系統(tǒng)的效率。雖然空氣吹脫法的處理效率比較低,但其處理過程能耗較小,設備要求較低,操作簡便,在處理的高濃度氨氮廢水總量較少時,采用該處理技術(shù)比較經(jīng)濟實惠。蔣林時、張洪林等人分析了高濃度氨氮廢水的主要成份,將其中含有的硫廢水按一定的比例進行了調(diào)配,使廢水中含有的污染物質(zhì)Zn2+離子發(fā)生沉淀反應，進而過濾出來。Zn2+離子的除去效率非常高達到了99.99%[1]。王有樂等人經(jīng)過超聲波吹脫技術(shù)處理高濃度氨氮廢水試驗后發(fā)現(xiàn):采用超聲波輻射處理高濃度氨氮廢水以后,氨氮的去除效率明顯增加,與傳統(tǒng)的吹脫技術(shù)相比,氨氮的去除率增加了16.4%—17%[2]。胡允良等人通過制藥廢水的氨氮吹脫試驗的研究發(fā)現(xiàn):某制藥廠在生產(chǎn)乙胺碘呋酮時產(chǎn)生了一部分高濃度的氨氮廢水(NH3-N7200～7500mg/L)。通過實驗得出該氨氮廢水最經(jīng)濟合理的吹脫pH值為11,溫度為40℃。在此最佳吹脫條件下,最合理的吹脫時間為2h,吹脫效率為96%。吹脫后的廢水氨氮濃度大大降低,可以進入生化處理系統(tǒng)進行處理[3]該處理方法常用于高濃度氨氮廢水的處理。在實際采用吹脫法及汽提法處理技術(shù)時存在著處理效率低,容易出現(xiàn)水垢進而影響操作效果,耗能和操作維護工作量較大及處理過程中容易造成二次污染所以在處理過程中需考慮直接排到大氣中游離氨總量是否符合氨的大氣排放標準,以避免造成大氣的二次污染。所以在采用吹脫法及汽提法處理技處理高濃度氨氮廢水時需要從簡化操作流程、擴大應用范圍提高吹脫效率,降低成本,增加氨氮的回收再利用率及減少二次污染等方面入手改進吹脫法及汽提法工藝技術(shù)。4.1.2折點加氯法折點加氯法處理高濃度氨氮廢水是將過量的氯或次氯酸鈉投加到廢水中，利用氯或次氯酸鈉將廢水中氨完全氧化為N2或硝酸鹽的方法[4]，可用以下反應式表示：（1）NH4++HOCl→NH2Cl+H3O+；（2）NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O；（3）NHCl2+HOCl→NCl3+H2O.一氯胺被次氯酸進一步氧化成氮（N2）：2NH2Cl+HOCl→N2+H2O+3H++3Cl-二氯胺再經(jīng)下列反應氧化生成硝酸鹽：（1）NHCl2+H2O→NH（OH）Cl+H++Cl-；（2）NH（OH）Cl+2HOCl→NO3-+4H++3Cl-折點加氯法在處理高濃度氨氮廢水的處理過程中處理效率很高，可以達到90%--100%，處理效果穩(wěn)定，不易受水溫條件的影響、操作簡便、投資成本小，但其在高濃度氨氮廢水的處理過程中投藥量大，運行費用很高。若是先采用吹脫法處理高濃度氨氮廢水降低氨氮廢水中的氨氮濃度，再用此法處理方法處理氨氮廢水，可以減少加氯量大大地降低處理成本。此外采用氨閉路吹脫鹽酸液吸收回收NH4Cl與折點加氯法聯(lián)合處理[5]，高濃度氨氮廢水也已經(jīng)應用于工業(yè)生產(chǎn)中。但是該方法處理氨氮廢水的反應過程中有副產(chǎn)物氯胺及氯代有機物產(chǎn)生，將會對環(huán)境造成二次污染。4.1.3.離子交換法離子交換法是污水處理中軟化和除鹽的主要方法之一。離子交換的實質(zhì)是不溶性的離子化合物（離子交換劑）上的交換離子和溶液中的其他同性離子的交換反應，是一種特殊的吸附過程。離子交換法處理高濃度氨氮廢水時，通常選用對離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂,利用沸石中的陽離子與氨氮廢水中的NH4+進行選擇交換從而達到處理氨氮的目的。蔣建國等人研究了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。其試研究的結(jié)果表明，沸石對氨氮具有很強的吸附能力，每克的沸石能吸附大約15.5mg氨氮。當沸石粒徑為30—16目時，氨氮的去除率為78.5%，且在停留吸附時間、投加藥劑量和沸石的粒徑相同的條件下，其吸附的速率與廢水中的的氨氮濃度成正比，沸石作為交換樹脂對高濃度氨氮廢水中的氨氮進行交換是可行的[6]。離子交換法處理高濃度的氨氮廢水時處理效率較高,但是處理過程中樹脂再生非常頻繁從而造成操作比較困難，運行的費用較高,再生液的氨氮濃度較高,仍需進一步處理。因此，該處理技術(shù)仍需進一步的研究發(fā)展。4.1.4化學沉淀法（MAP)化學沉淀法（MAP)處理高濃度氨氮廢水是近年來興起的一種新的有效的方法。化學沉淀法處理高濃度氨氮廢水是通過向氨氮廢水中投加化學藥劑,使藥劑與氨氮廢水中某些可溶解性的污染物質(zhì)發(fā)生化學反應,生成難溶性的鹽類沉淀,進而降低水中的溶解性的污染物的濃度的方法。化學沉淀法處理高濃度氨氮廢水的基本原理是：向含氨氮廢水中投加鎂離子和磷酸根離子,三者反應生成MgNH4PO4·6H2O(簡稱MAP)沉淀。謝煒平用化學沉淀劑(Mg(OH)2+HPO4)去除廢水中的氨氮,并得到Mg2NHPO4復合肥。此處理方法處理高濃度氨氮廢水的工藝及設備要求低,處理費用小,產(chǎn)生物可以回收利用,是一種較為經(jīng)濟實用的高濃度氨氮廢水處理技術(shù)[7]。尹先清等人利用化學混凝沉淀法處理合成氨廢水中的氨氮,可以使高濃度氨氮廢水中的氨氮的濃度從開始時的511.6mg/L降低到113mg/L,該處理方法的工藝的流程簡單,易于和其它的氨氮處理技術(shù)聯(lián)合處理高濃度氨氮廢水[8]。趙慶良等對香港新界西垃圾滲濾液做了研究發(fā)現(xiàn)在pH為8.6時投加MgCl2·6H2O和Na2HPO·12H2O,可將氨氮濃度從5618mg/L降低到65mg/L。在同樣的條件下,投加MgO與HPO4,可將氨氮的濃度從5404mg/L降低到1688mg/L。顯然在同樣條件下用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O作沉淀劑處理高濃度氨氮廢水比后者效果要好很多,但該處理方法處理氨氮的同時也將大量的氯離子引入到廢水中,將會對后面生化處理過程造成負面影響[9]。化學沉淀法處理高濃度氨氮廢水的不僅工藝簡單、操作簡便,而且在沉淀反應過程中處理效率不受溫度、反應物毒性的限制,具有處理效率高，且處理過程中產(chǎn)生的可氨氮沉淀物可以作為肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但其投加的藥劑量大,費用高,尋找一種高效價廉且無污染的藥劑代替目前的投加藥劑是解決該處理方法廣泛應用的關(guān)鍵。4.1.5.催化濕式氧化法催化濕式氧化法是在20世紀80年代國際上發(fā)展起來的一種處理高濃度氨氮廢水的新技術(shù)。當在一定的溫度、壓力及催化劑條件作用下,氨氮在空氣中被濕式氧化,可以使氨氮廢水中的有機物和氨被氧化分解成為CO2,N2和H2O等無害的物質(zhì)，進而排放到大氣中,沒有二次污染物的產(chǎn)生，從而達到凈化高濃度氨氮廢水的目的。該方法具有較高凈化效率、流程操作簡單、裝置占地面積小等特點。在經(jīng)過多年實踐研究應用,此處理方法在建設及運行費用很小，僅是一些常規(guī)處理技術(shù)的60%左右，因而該方法在技術(shù)及經(jīng)濟上都具有很強的競爭能力。濕式氧化法的缺點就在于處理過程中投加的催化劑的大量流失以及處理設備及裝置的腐蝕。4.1.6.液膜法自從1986年乳狀液膜被發(fā)現(xiàn)以來,乳狀液膜得到了廣泛的研究和應用，它在當時被為是最具有可能成為繼萃取法之后的第二代的高效的分離技術(shù)。液膜法去除高濃度氨氮廢水中的氨氮的原理為:氨態(tài)氮(NH3-N)具有易溶于膜油相的性質(zhì),它能從膜相外具有高濃度氨氮的一側(cè),經(jīng)過膜相的擴散和遷移,進而到達膜相內(nèi)低濃度的一側(cè)與內(nèi)相界面。李可彬等人研究的用乳狀液膜法去除廢水中的氨氮[10]的實驗中,觀察了各種條件因素對氨氮廢水中氨氮的去除效率的影響,液膜法體系可以處理氨氮濃度達到1×103mg/L以上的高濃度氨氮廢水,經(jīng)過一級處理氨氮的凈化處理效率在97%以上。但是液膜技術(shù)處理廢水存在著一對矛盾:為了使液膜有較大的比表面積,顆粒越小越容易提高氨氮的去除效率;同時,顆粒越小,越容易發(fā)生顆粒的乳化,使得油水分離非常困難,進而使得廢水的COD濃度增大。特別是在當在水中有親油性有機物的存在時,將會使得液膜有機相的再生困難。在今后研究液膜法處理高濃度氨氮廢水，防止乳化及減少對廢水過程處理中產(chǎn)生的二次污染將是液膜分離技術(shù)發(fā)展重點研究的方向。4.1.7電解法電解法脫氮技術(shù)處理高濃度氨氮廢水是利用電解槽中的陽極具有氧化性將NH3-N氧化,電解槽中加入適量NaCl溶液,反應生成的ClO-具有強氧化性,可以間接氧化高濃度氨氮廢水中的氨氮。王鵬等人提出的用電化學間接氧化法去除氨氮，氧化氨氮濃度為1480mg/L的垃圾滲濾液,氨氮去除率可以達100%。最佳的處理工藝條件為初始的pH值為9.0，氯離子投加量為2000mg/L,使Cl-的總含量不小于4000mg/L,電流密度32.3mA/cm2水樣循環(huán)流速0.10cm/s。但該處理方法的耗電量較大(以COD計為55kW·h/kg)[11]。電解法處理高濃度氨氮廢水目前已經(jīng)等到了廣泛的關(guān)注和研究,電解法處理高濃度氨氮廢水的優(yōu)勢在于處理過程中產(chǎn)生的二次污染物的量比較少,操作過程簡易,能夠有效的去除廢水中的氨氮及其他污染物。但該方法同樣也存在消耗的電能大,成本較高等缺點,其在處理高濃度氨氮廢水的領(lǐng)域中的廣泛應用需要針對其問缺點進一步研究和攻關(guān)。4.2生物技術(shù)處理高濃度氨氮廢水4.2.1.傳統(tǒng)活性污泥法工藝自從阿爾敦（Arden）與洛凱特（Locket）認識到了在處理污水中污水長時間曝氣會產(chǎn)生污泥的重要性，在留下該污泥時，對污水的處理效果比將污泥清洗干凈的效果更好，水質(zhì)得到了明顯改善。因此他們將該污泥稱之為活性污泥，并在1914年英國化學工程年會發(fā)表了活性污泥法的論文，之后活性污泥法成為了一種廣泛應用且行之有效的傳統(tǒng)生物處理污廢水的方法[12]。傳統(tǒng)活性污泥法處理高濃度氨氮廢水是采用人工曝氣的手段，使棲息有大量微生物群的絮狀的活性污泥分散并懸浮在反應器曝氣池之中，與高濃度氨氮廢水充分地接觸。在有溶解氧的條件下，微生物利用氨氮廢水中所含的有機物進行同化合成和異化分解的代謝活動，使有機物質(zhì)得以降解除去，同時不斷合成新的有機物。由于常規(guī)的活性污泥法工藝過程中硝化作用不完全，反硝化作用則幾乎不發(fā)生，氮的轉(zhuǎn)化效率很低。因此第二階段，延時曝氣階段的停留時間在36h左右，污水濃度在2g/L以下，可不排泥或減少排泥量，從而降低污泥處理費用。傳統(tǒng)活性污泥法處理高濃度氨氮廢水操作簡便，處理的效率高、但處理成本較高。4.2.2.好氧生物處理技術(shù)在傳統(tǒng)好氧生物處理技術(shù)處理氨氮廢水的傳統(tǒng)脫氮的理論中，反硝化菌為兼性厭氧菌，在有氧條件下進行處理氨氮廢水，以氧氣為最終的電子受體，而在缺氧條件下處理氨氮廢水將以硝酸根為最終的電子受體。所以人們長期認為進行反硝化反應時，反應必須在缺氧的環(huán)境下進行。但是近年來，好氧反硝化現(xiàn)象的被發(fā)現(xiàn)，打破人們原有認知。被分離出來的一些好氧反硝化細菌已經(jīng)有些可以同時進行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化過程。好氧生物處理氨氮廢水的反應速率較快，處理過程中二次污染小，但處理的效率低，常用于處理中低濃度的氨氮廢水。4.2.3.厭氧生物處理技術(shù)在沒有分子氧及化合態(tài)氧的存在條件下，厭氧及兼性反硝化細菌處理高濃度氨氮廢水過程可分為，酸性發(fā)酵階段和堿性發(fā)酵階段兩個階段,通過酸性發(fā)酵可以使有機物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,提高其生物降解性能使之易于好氧法處理。這種方法雖然處理過程不需要另外的電子受體、運行費用低但是處理過程中反應速率慢、時間長，此處理方法只能是氨氮廢水處理的預處理方法。4.2.4.傳統(tǒng)生物脫氮法生物脫氮技術(shù)是目前應用最廣泛的脫氮方法。高濃度氨氮廢水的生物脫氮處理過程中氨的轉(zhuǎn)化主要包括：氨化、硝化及反硝化作用。氨化反應是利用微生物對有機氮源的分解作用，在有氧或無氧的條件下將有機氮源分解、轉(zhuǎn)化成液態(tài)氨的作用。硝化反應是在有氧條件下利用亞硝化細菌與硝化細菌的作用，將液態(tài)氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽（NO2ˉ）與硝酸鹽（NO3ˉ）的過程。反硝化反應是在無氧或缺氧條件下，利用反硝化細菌，將亞硝酸鹽（NO2ˉ）與硝酸鹽（NO3ˉ）還原成氮氣的過程。根據(jù)傳統(tǒng)生物脫氮理論發(fā)展起來的傳統(tǒng)生物脫氮工藝通常是將硝化反應和反硝化反應階段作為兩個獨立的階段，分別在兩個不同的反應器中進行脫氮處理。在處理高濃高度氨氮廢水的工程應用的傳統(tǒng)生物脫氮方法主要有生物穩(wěn)定塘、A/O工藝、各種氧化溝以及SBR的各種改進型工藝處理氨氮廢水。但這些常規(guī)生物處理高濃度氨氮廢水有很大困難。例如：生物穩(wěn)定塘具有較好的脫氮功能,脫氮效率一般是40%—90%，但其僅適用于處理氨氮濃度低于300mg/L的氨氮廢水,而且受溫度、水質(zhì)等影響較大，因此該處理技術(shù)不適于北方寒冷地區(qū)以及處理較高濃度氨氮廢水。A/O具有很好的脫氮功能,但脫氮率很難達到90%。該工藝脫氮出水中含有一定量的氣體（NO2），很容易導致引起二沉池中的污泥上??；進水的氨氮濃度也不能太高，因此該方法不太適用于高濃度氨氮廢水的處理。傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)處理高濃度氨氮廢水的不利的原因主要就是在于廢水中的高濃度的氨氮對于微生物的活性具有很強抑制作用，在硝化過程中需要有大量的氧氣；而在反硝化過程中需要提供大量的碳源，而且需要通過增加回流比進而稀釋高濃度的氨氮廢水，才能使微生物能夠正常的生長代謝；還有在硝化過程需要大量氧氣與在反硝化過程中還需要大量的碳源的比一般需要在9以上（COD/TKN≥9）。這對于一些焦化、石化、化肥以及垃圾滲濾液等高濃度氨氮廢水的含有的碳源濃度較低，在傳統(tǒng)生物脫氮的處理過程中，就必須增加較多的外加碳源，才能對這些高濃度的氨氮廢水進行生物脫氮處理，因而使處理的成本大大增加。因此，研究對傳統(tǒng)生物脫氮工藝的經(jīng)濟性進一步研究具有重大現(xiàn)實意義。4.2.5.生物短程硝化反硝化處理技術(shù)生物硝化反硝化是目前應用最廣泛的脫氮處理方式。其中，生物短程硝化反硝化處理技術(shù)處理高濃度氨氮廢水就是一種很好的處理技術(shù)。生物短程硝化反硝化處理技術(shù)，即：將高濃度氨氮廢水中氨氮氧化呈亞硝酸鹽氮進行反硝化，不僅可以節(jié)省氨氧化需氧量而且可以節(jié)省反硝化所需炭源。在處理過程中氨氮廢水的pH值和氨氮濃度對脫氮效率具有很重要的影響，在處理高濃度的氨氮廢水過程中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。但在生物短程硝化反硝化處理技術(shù)處理高濃度氨氮廢水的處理過程中，其操作控制較為復雜，而且處理的成本較高，不利于該處理方法在高濃度氨氮廢水處理中的廣泛應用。4.2.6.生物膜處理技術(shù)生物膜是指：以附著在惰性載體上生長的，以微生物為主體，包括微生物及其產(chǎn)生的胞外多聚物及吸附在微生物表面上的無機物、有機物等組成，并具有較強的吸附和生物降解性能的結(jié)構(gòu)。生物膜處理技術(shù)是將生物膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生化處理技術(shù)中的二次沉淀池和沙沉池的處理技術(shù)。生物膜處理技術(shù)將分離工程中的膜技術(shù)應用于高濃度氨氮廢水的處理系統(tǒng)中,將有效的提高泥水分離的效率,而且因為曝氣池中的活性污泥的濃度大大增加及污泥中特效菌，（即具有優(yōu)勢的菌群）的出現(xiàn)，從而生化反應的速率大大提高了。同時，由于F/M比值的降低，剩余污泥的產(chǎn)生量也將為之減少，可以降至為零，進而基本上解決了傳統(tǒng)活性污泥法中所存在的比較突出問題。硝細化菌是自養(yǎng)型的細菌，生長繁殖周期較長。在常規(guī)的生物脫氮工藝過程中，為了保持在構(gòu)筑物中的硝化細菌的數(shù)量充足，保證生物的硝化作用的完成，在維持污泥齡較長的同時，構(gòu)筑物容積也得到了相應的增大。此外,因為硝化細菌的絮凝性質(zhì)較差，在二沉池中常常會被出水流帶出,從而影響硝化細菌的存在數(shù)量，降低了硝化細菌的硝化作用,進而影響了處理系統(tǒng)脫氮的效率。采用生物膜處理技術(shù)時，生物膜將所有的微生物進行截留,因此該處理技術(shù)可以有效的預防硝化細菌的流失,脫氮效率的降低。因此生物膜處理器是一種非常理想的硝化反應器，生物膜處理技術(shù)對高濃度氨氮廢水有較好的處理效果。李紅巖等人的研究表明[13]，在適宜的溶解氧、pH的條件下,容積的負荷控制在2kg/(m3·d)以下時,采用一體化膜生物反應器處理技術(shù)可以將濃度為2×103mg/L的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。雖然采用膜生物反應器技術(shù)處理高濃度氨氮廢水可以解決在傳統(tǒng)活性污泥法處理過程中存在的一些問題（硝化細菌的流失）,但是目前還沒有找到一種較好的解決膜污染問題的辦法。5.高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的研究進展隨著近年來的不斷的研究和實驗，高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的研究得到了較大的進展，各種新工藝的發(fā)現(xiàn)和改進為今后的高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的研究指明了方向。5.1有機復合脫氮劑處理工藝利用有機復合脫氮劑處理工藝處理高濃度氨氮廢水的原理是：氨氮廢水中的氨在水中主要以銨鹽和游離氨的的形式存在,而且銨鹽和游離氨之間在水中的平衡關(guān)系易受水中pH值與溫度的影響。較高的pH值和較高的溫度都有促進銨鹽和氨的平衡關(guān)系向左移動的能力,從而使NH3在液相中的所占濃度的比例進一步增大。因此，在不同pH值和水溫條件下,NH4+和NH3所占的比例也不相同。當pH值小于7的條件下,氨多以NH4+的形式存在，但pH值超過7以后,隨著pH值的提高,氨多以NH3的形式存在。既然在較高pH值條件下主要以NH3形態(tài)存在,那就應該具有很高的吹脫效率,但實際上利用傳統(tǒng)吹脫工藝處理高濃度氨氮廢水的過程中,氨氮的去除率很難達到90%以上。這是由于氨在不同溫度下，在水中有不同的溶解度。有機復合脫氮劑處理技術(shù)處理高濃度氨氮廢水的原理是有機復合脫氮劑含有大量的自由基與活性基團,能破壞水分子與NH3分子間的結(jié)合力，使NH3分子徹底擺脫水分子的結(jié)合力,從而幾乎全部地從水中分離出來。在采用有機復合脫氮劑處理高濃度氨氮廢水的工藝是，脫氮率均能達到99.9%以上。復合脫氮劑不僅去除無機銨鹽,還可去除有機胺和各種含氮有機物中的氮,同時還可去酚、降氰、脫硫、除COD[14]。但用該處理工藝處理高濃度氨氮廢水過程中需要較為復雜的操作條件以及很高的處理費用。5.2.好氧顆粒污泥處理工藝生物硝化反硝化是目前應用最廣泛的脫氮方法。而好氧顆粒顆粒污泥外表和內(nèi)在的具有不同溶氧水平分別適合硝化細菌和反硝化細菌的生長,在好氧活性顆粒污泥體系中，內(nèi)層的活性污泥處于厭氧狀態(tài),外層處于好氧條件下,其對有機物的降解機理類似于生物膜對有機物的降解過程。因為好氧活性顆粒污泥的結(jié)構(gòu)功能對于生物硝化反硝化脫氮技術(shù)有很強的對應性，因此用該處理工藝處理高濃度氨氮廢水的過程中好氧活性顆粒污泥處理技術(shù)對氨氮具有很好的處理效果[15]。好氧活性污泥體系抗沖擊負荷能力強，對氨氮的有較高的處理效率,處理過程中要求的外部條件的不高。但是，得到好氧顆粒污泥種的過程是大量微生物在泥上聚集，所以培養(yǎng)氧活性顆粒污泥的難度較大、而且費用較高。5.3.生化和物化方法結(jié)合的處理工藝(PACT工藝)物化方法在處理高濃度氨氮廢水時不會因為氨氮濃度過高而受到限制，但是物化法處理高濃度氨氮廢水的處理效率不高，處理后廢水中的氨氮濃度不易于降低到100mg/L以下。而生物脫氮方法處理高濃度氨氮廢水，處理效率會因為高濃度氨氮廢水中的游離氨或者亞硝酸鹽對微生物的活性具有較強抑制作用而降低。所以實際處理高濃度氨氮廢水的過程中采用生化聯(lián)合的方法處理高濃度氨氮將大大提高氨氮廢水處理的效果。在生物脫氮處理前，先對高濃度氨氮的廢水進行物化處理，以降低廢水中的氨氮濃度，進而提高生物脫氮處理方法的處理效率。自從70年代起人們已經(jīng)開始把生化和物化方法相結(jié)合來處理高濃度氨氮廢水，并取得了良好的效果,典型的有粉末活性炭生物法(PACT工藝)。粉末活性炭生物法的主要優(yōu)點在于是向曝氣池內(nèi)投加的粉末活性炭(PAC)有極為發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)和更強大的吸附能力,能夠使廢水中的溶解氧、營養(yǎng)物質(zhì)及活性污泥與其結(jié)合,改善污泥絮凝體的結(jié)構(gòu)；提高了污泥沉淀的性能,降低了SVI,進而提高了二沉池固液分離能力;得益于粉末活性炭的吸附作用，能有效地去除高濃度氨氮廢水的氣味,減少曝氣池的發(fā)泡現(xiàn)象大大提高了對高濃度氨氮廢水的處理效果。但是由于PACT工藝中加于活性污泥曝氣池中的粉末活性炭,使得工藝產(chǎn)生的污泥密度較高，具有較強磨損性,對泵體、池體、等污泥處置設備都有較高的要求,故此在處理過程中極大的增加了運行的成本[16]。6.結(jié)語高濃度氨氮廢水處理的研究，目前在環(huán)境工程領(lǐng)域中的仍然