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氨氮測量方法及低濃度氨氮污水處理工藝

氨氮污水的處理方法通常有化學法、物理法、物理化學以及生化法等。化學法有離子交換、折點加氯、含氨副產品焚燒、催化裂解、電滲析、電化學處理等；物理法有反滲透、土壤灌溉等；物理化學法有空氣吹脫法、蒸汽汽提法等；生物法有藻類養殖、生物硝化等。

根據國內外工程實例及資料介紹，目前在實際工程應用中主要有生物法、空氣吹脫法、蒸汽氣提法、折點加氯法、離子交換法、化學沉淀法、膜分離法、反滲透法和電滲析法等，分別介紹如下：

污水中氨氮的測定方法

一、原理

碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應生成淡黃棕色膠態化合物，其色度與氨氮含量成正比，通常可在波長410—425nm范圍內測其吸光度，計算其含量。本法最低檢出濃度為0.025mg/L（光度法），測定上限為2mg/L。

二、儀器

1．500mL全玻璃蒸餾器。

2．50mL具塞比色管。

3．pH計。

4．分光光度計。

三、試劑

配制試劑用水均應為無氨水。

1．1mol/L氫氧化鈉溶液。

2． 無氨水：可用一般純水通過強酸性陽離子交換樹脂或加硫酸和高錳酸鉀后，重蒸餾得到。

3．吸收液：

①0.01mol/L硫酸溶液。

②硼酸溶液：稱取20g硼酸溶于水中，稀釋至1L。

4．納氏試劑：稱取16g氫氧化鈉，溶于50mL水中，充分冷卻至室溫。

另稱取7g碘化鉀和碘化汞(HgI2)溶于水，然后將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中。用水稀釋至100mL，貯于聚乙烯瓶中，密塞保存。

5．酒石酸鉀鈉溶液：稱取50g酒石酸鉀鈉(KNaC4H4O6•4H2O)溶于100mL水中，加熱煮沸以除去氨，放冷，定容至100mL。

6．銨標準使用溶液：移取5.00mL銨標準貯備液于500mL容量瓶中，用水稀釋至標線。此溶液每毫升含0.010mg氨氮。

7．銨標準貯備溶液：稱取3.819g經100℃干燥過的氯化銨(NH4Cl)溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀釋至標線。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。

四、測定步驟

1．水樣預處理：無色澄清的水樣可直接測定；色度、渾濁度較高和含干擾物質較多的水樣，需經過蒸餾或混凝沉淀等預處理步驟。

2．標準曲線的繪制：吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.0mL銨標準使用液于50mL比色管中，加水至標線，加1.0mL酒石酸鉀鈉溶液，混勻。加1.5mL納氏試劑，混勻。放置10min后，在波長420nm處，用光程10mm比色皿，以水為參比，測定吸光度。

由測得的吸光度，減去零濃度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，繪制以氨氮含量（mg）對校正吸光度的標準曲線。

3．水樣的測定：分取適量的水樣（使氨氮含量不超過0.1mg），加入50mL比色管中，稀釋至標線，加1.0mL酒石酸鉀鈉溶液（經蒸餾預處理過的水樣，水樣及標準管中均不加此試劑），混勻，加1.5mL的納氏試劑，混勻，放置10min。

4．空白試驗：以無氨水代替水樣，作全程序空白測定。

五、計算

由水樣測得的吸光度減去空白實驗的吸光度后，從標準曲線上查得氨氮含量（mg）。

氨氮(N,mg/L)=m×1000/V

式中：m¬——由校準曲線查得樣品管的氨氮含量（mg）；

V——水樣體積（mL）。

6.注意事項

1、納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例，對顯色反應的靈敏度有較大影響。靜置后生成的沉淀應除去。

2、濾紙中常含痕量銨鹽，使用時注意用無氨水洗滌。所用玻璃器皿應避免實驗室空氣中氨的沾污。
 

低濃度氨氮污水處理

1.空氣吹脫法

空氣吹脫法是使污水作為不連續相與空氣接觸，利用污水中氨的實際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮由液相轉移至氣相而達到污水脫氨的目的。在空氣吹脫過程中，污水pH、水溫、水力負荷及氣水比對吹脫效果有非常大的影響。一般來說，pH要提高至10.8-11.5、水溫一般不能低于20℃、水力負荷為2.5-5m3/(m2•h)、氣水比2500-5000m3/m3，當污水處理要求更高時甚至達到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串聯操作方可滿足工藝要求。空氣吹脫法所需空氣量大，而空氣吹脫塔因為受到塔設備空塔氣速的限制，一般體積非常龐大，占地面積大。另外，空氣吹脫法需要在系統中引入第三種介質——空氣，氨自污水進入空氣中，因為空氣量很大，氨在空氣中的濃度很低，必須再采用酸對含氨空氣進行洗滌，而酸洗塔同樣體積非常龐大，而且在吸收不夠充分的情況下，容易造成二次污染，即水污染轉化為空氣污染。

2.生物法

傳統的生化法主要用于低濃度氨氮污水處理，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮轉變為氮氣。低濃度氨氮污水通常具有比低的特點，有些生產污水甚至不含COD，因此采用生物脫氮的方式處理，需要加入碳源，運行成本很高。常見工藝有A/O或A2/O）和SBR工藝。其缺點是處理過程對溫度和工業污水中某些組分的干擾非常敏感，需要的反應器體積比較大，而且反硝化過程中會產生N2O，易轉化為其它影響臭氧層的氮氧化物，反硝化把NH4＋這種有價值的物質轉化成N2逸入空氣，造成浪費。在A/O工藝中，為了促使反硝化反應順利進行，一般要求C/N大于3。

3.折點加氯法

折點加氯法是通過投加過量的氯或次氯酸鈉，將污水中的氨完全氧化為N2的方法。為了保證完全反應，氧化1kg氨氮需要10kg的氯氣。折點氯化法的出水在排放前需用活性炭或與O2進行反氯化，以去除水中的殘余氯。折點氯化法的處理效果穩定，不受水溫影響，投資較少。其突出優點是通過正確控制加氯量和對流量進行均化，使污水的全部氨氮降為零,同時使污水達到消毒目的，對于低濃度氨氮污水的處理，此法較經濟因此常用作深度處理。但運營成本高，副產物氯胺和氯代有機物會造成二次污染。因本工程氨氮含量偏高、需大量的氯氣和NaOH，故處理成本也很高（15-20元/m3），而且氯氣在貯存、運輸等方面存在不安全因素。

4.蒸汽汽提法

蒸汽汽提法是用蒸汽將污水中的游離氨轉變為氨氣逸出，其處理機理與吹脫法基本相同，也是一個氣液傳質過程，即在高pH值時，使污水與蒸汽密切接觸，從而降低污水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣相中氨的分壓與污水中氨的濃度對應的平衡分壓之間的差值。蒸汽汽提法由于采用的工作介質是蒸汽，氨自污水進入蒸汽中，然后在塔頂精餾成為濃氨水回收，因此無需增加后處理工序。蒸汽汽提所需蒸汽體積要比空氣吹脫法中所需空氣體積小得多，因此設備體積較小，占地面積較少。汽提法比較適用于處理1000mg/L以上的高濃度氨氮污水，對氨氮的去除率可達99％以上，效率高，技術成熟度好。但是，常規的汽提污水脫氨技術蒸汽消耗量大，處理污水單耗比較高。蒸汽汽提污水脫氨技術的普及推廣應用需要在節能降耗方面加大研究開發的力度。

5.化學沉淀法

化學沉淀法是通過向水中投加化學藥劑，使氨反應生成不溶于水的沉淀，從而達到污水脫氨的目的。一般所用的化學藥劑為鎂鹽和可溶性磷酸鹽。化學沉淀法的氨氮脫除率一般為80%-90％。工藝比較簡單、設備投資較少。但是由于需要向污水中投加國家嚴格控制排放的磷酸鹽（國家一級標準要求磷<0.5mg/L），后續除磷要求很高。因此該工藝一般只適用于氨氮和磷同時存在的場合。

6.離子交換法

離子交換法適用于氨離子濃度在10～100mg/L的污水。其原理是選用陽離子交換樹脂，將水中的銨離子與樹脂上的鈉離子交換，從而達到去除銨的目的。沸石具有從含鈉、鎂和鈣等離子的溶液中有選擇地去除氨離子的特點，因而選其作為交換樹脂也叫有選擇性的離子交換法，穿透的樹脂要用2%的氯化鈉溶液再生，再生液經過去氨處理后再循環使用，達一定的循環率后排放。離子交換除氨法樹脂的再生操作復雜，設備及管道的腐蝕嚴重，再生下來的氨回用價值不高，因此工業型規模應用很少。

7.反滲透法和電滲析法

反滲透法和電滲析法的投資和運行費用都比較高。而且，電滲析的預處理要求高，反滲透膜的使用壽命短，目前在國內應用極少。

8.膜分離法

采用膜分離技術處理氨氮污水是近幾年來研究比較多的污水脫氨技術之一。膜分離技術處理氨氮污水的處理效果比較好，條件溫和。由于氨氮污水中往往有較多的固體懸浮物及易于結垢的鹽類，考慮到膜的阻塞及再生問題，膜分離技術對水質的要求較高。

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