村镇氨氮污水处理技术及其应用施银焕

第40卷第12期辽宁化工Vol.40，No.122011年12月LiaoningChemicalIndustryDecember，2011收稿日期：2011-10-27作者简介：施银焕（1985-），女，在读工学硕士学位，河南周口人，研究方向：主要研究水污染控制理论与技术。E-mail：[e-mail]。村镇氨氮污水处理技术及其应用施银焕，蒋白懿，李岩岩，李亚峰（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）摘要：结合氨氮污水处理技术运行成本高，管理难度大，实用性不强的现状，本文将MPA法，吹脱法，离子交换法以及人工湿地等氨氮污水处理方法的优缺点及适用范等进行分析比较，得出人工湿地法在村镇氨氮污水处理中存在较大优势，并为村镇氨氮污水处理技术的应用和发展提供了依据。关键词：氨氮污水；村镇；水处理中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1004-0935（2011）12-1250-03村镇生活污水是造成广大农村地区面源污染的主要因素，而氨氮则是其污水中最常见的污染物。过量氨氮排入江河，湖泊，不仅会引起流域水体的富营养化，而且会危害村镇居民的身体健康和生活质量，甚至威胁到农民的生存发展。村镇污水中的氨氮主要来自于农田氮肥不合理的利用，厨房炊事，洗涤和冲厕所排放的生活废水以及居民养殖畜禽产生的粪便污水。相关资料表明，养猪场排放污水中的氨氮平均浓度为2000～2500mg/L。而生活污水氨氮浓度一般20～30mg/L,我国规定氨氮污染物一级排放标准（15mg/L），因此污水排放前必须进行氨氮处理。1除氨氮方法目前，处理氨氮污水的方法很多，但应用于村镇氨氮污水的处理，必须具有操作管理方便，水质处理稳定以及经济适用等特点，其中最常用到的方法有MAP法，吹脱法，离子交换法以及人工湿地系统等。1.1MAP法MAP法即磷酸铵镁沉淀法，主要是采用化学沉淀的原理降低污水中的氨氮浓度，处理机理是向含有NH4的废水中投加镁盐和PO43-，使之在碱性水溶液中生成难溶沉淀MgNH4PO4·6H2O，从而达到去除氨氮的目的。主要反应如下：Mg2++PO43++NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O此处理过程受到诸多因素的影响如pH值、温度、反应物的摩尔比以及氨氮的浓度等。在pH=9.5左右，n（Mg2+）∶n（NH4）∶n（PO43-）=1.2∶1∶0.9,温度25℃的优化工艺条件下，用此法处理初始氨氮为3880mg/L的废水，氨氮去除率能达到95%以上[1]。应用在猪场废水的氨氮处理，可将氨氮浓度为1000mg/L的猪场废水降至22.74mg/L[2]，处理效果较好。1.2吹脱法吹脱法是指在氨氮主要以游离氨形态存在的碱性污水中，载入空气将污水中的游离氨带出，从而达到去除氨氮目的方法。这是一个传质过程，以污水中氨浓度相当的平衡分压和空气中的氨分压之间的差作为推动力来源。去除氨氮过程影响因素如下表1。表1吹脱法去除氨氮的影响因素影响因素主要特点pH值pH值为10.5～l1时较合适反应温度当水温为25℃时,氨的去除率最高，达到90%～96%汽液比一般气液比最好控制在3000～3800之间水力负荷水力负荷控制在为2.04～3.57m3／(m·h)时较合适进水氨氮浓度氨氮初始浓度对其去除率的影响不大，氨氮初始浓度在60～120mg／L内变化时，经吹脱后对氨氮的去除率为73％～75％。吹脱法一般与其他氨氮废水处理方法联合使用，也可用于高浓度氨氮废水的预处理。该法在去除垃圾渗滤液中氨氮应用较广，对于氨氮浓度为2000～4000mg/L的垃圾渗滤液，去除率达到90%以上[3]。1.3离子交换法离子交换法去除氨氮主要是利用可优先选择氨离子的吸附材料与铵离子发生交换反应，从而达到去除氨氮的目的。常用的吸附材料有沸石、活性炭，蒙脱石等，而沸石除氨氮效果最好。沸石一种架状结构的硅铝酸盐矿物,具有较好的吸附和离子交换性能，第40卷第12期施银焕，等：村镇氨氮污水处理技术及其应用1251尤其是对铵离子具有特殊的选择性。沸石除氨氮性能稳定，处理效果好，且沸石资源分布广，价格低廉。通过物理、化学方法可以提高沸石的交换吸附能力。在试验条件下，分别采用加热，酸浸，碱浸和盐浸改性的沸石处理模拟氨氮废水，其中用NaCL改性的沸石吸收氨氮效果最好，氨氮去除率提高了30%~40%[4]。改性沸石对水中氨氮去除效果较好，但对有机物的去除效果有限[5]。张建柱等[6]采用浓度为10%的H2O2改性的稻壳去除低浓度氨氮，氨氮去除率达到80%左右，该法在稻壳资源丰富的农村地区有很大发展空间,该法用于村镇生活污水处理，氨氮去除效果明显且稳定，去除率大于95%[7]。1.4人工湿地系统人工湿地处理系统是模拟自然湿地的人工生态系统,它是一种由人工建造和监督控制的、类似于沼泽地表面,并选择性将植物放入污水处理生态系统。人工湿地综合了复杂的物理、化学和生物作用对污水进行处理。人工湿地最初用来处理村镇污水，并取得较好效果。对于人工湿地来说，填料是其最重要组成部分，选择合适的基质填料能较大程度提高湿地的处理效果。常用到的填料有天然沸石、陶粒、蛭石和土壤等，将4种填料对氨氮的吸附效果进行对比研究表明，沸石吸附氨氮效果最好，是人工湿地系统中良好的氨氮吸附填料[8]。人工湿地系统在农村生活污水处理应用较广，并且处理效果良好。在太湖地区以及北方地区利用人工湿地进行除氨氮研究，结果显示:氨氮去除率均达到80%以上[9-10]。人工湿地工艺对养猪场的废水脱氮处理也是可行的，耐冲击负荷，去除效果明显[11]。前丹麦乡村污水处理主要趋势是采用湿地径流，该系统中BOD和氨氮的去除率分别达到95%和90%[12]。1.5其他方法(1)折点氯化法,该法是投加过量的氯或次氯酸钠，使废水中氨完全氧化为N2的方法。氯化法较适合处理低浓度氨氮废水，且在饮用水除氨氮中利用较广，同时能达到消毒的目的。用折点氯化法处理浓度为350mg/L的模拟废水,去除率达98%[13]。(2)土壤灌溉，该法就是将低浓度的氨氮污水(50mg/L)直接作为肥料使用的方法。但对有些含有病菌、油类、重金属等有害物质的氨氮污水必须经过预处理才能灌溉。村镇中食品加工厂如马铃薯西红柿等排放的氨氮废水用于灌溉，其中氨氮能部分甚至完全被吸收[14]。此法处理氨氮污水，不仅为农业提供了稳定的水源，又避免了水体富营养化。2除氨氮方法比较除氨氮方法比较见表2。表2除氨氮方法比较除氨氮方法除氨氮效率处理成本费用适用范围优点缺点MPA法90%以上较高高浓度氨氮污废水工艺简单，操作方便，反应不受温度限制，脱氮效率高，而且生成的沉淀磷酸铵镁可作为缓释肥回收对总氮去除效果不佳，生成污泥量大，对环境造成二次污染吹脱法60%～95%低高浓度氨氮污废水处理效果稳定，工艺流程简单，易于控制受低温限制，不适宜寒冷地区使用，而且吹脱塔内易结垢，吹脱的气体其造成二次污染离子交换法（改性沸石除氨氮）90%以上较低中低浓度的氨氮废水(500mg/L)除氨氮效果好，性能稳定，设备操作简单，运行管理方便。受温度和毒物的影响小因树脂再生频繁造成操作困难而不适合处理高浓度氨氮废水人工湿地系统80%～90%低中低浓度的氨氮废水工艺简单，耐冲击负荷，净化出水水质好且稳定占地面积大，易受气候影响，而且散发臭味折点氯化法90%～100%高低浓度氨氮废水（40mg/L）处理效果稳定，反应迅速完全，不受水温和盐的影响，不产生污泥液氯安全使用和储存要求高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染土壤灌溉75%左右低低浓度的氨氮废水(50mg/L)把废水当农作物肥料利用，提高水资源利用率对含有害物质的废水处理不当，会造成地面以及地下水的污染以及病菌的传播从表2可以看出，上述工艺氨氮处理效果较明显，去除率都能达到60%以上。应用于村镇氨氮处理工艺选择方面，MPA法和吹脱法适合于养殖，造纸或印染皮革厂较多及经济条件高的村镇的高氨氮污水处理，而人工湿地和土壤灌溉由于具有处理成本低，操作简单并且能就近利用农村资源等特点，对于缺乏专业技术管理人员和要求运行费用低的广大农村地区具有较广的应用空间。在选择除氨氮处理方法时要根据具体的实际情况而定。（下转第1290页）1290辽宁化工2011年12月参考文献：[1]吴明复．焊缝的无损检测技术［J］．无损检测，1998（6）：50-53.[2]李劲松，叶琛，梅德松．超声波检验高速数据采集和传输技术的研究［J］．无损检测，2003，25（8）.[3]马旭辉．管道对接焊缝自动超声检测系统的研究［D］．西安科技大学,2002[4]钟德煌，郑攀忠．便携式相控阵探伤仪在焊缝超声检测技术中的应用［J］．GE检测科技,2009（3）.[5]郭成彬．国内无损检测现状和展望［J］．无损检测,1995（8）．[6]沈建中．超声成象技术及其在无损检测中的应用［J］．无损检测，1994,16（7）：202-206．[7]蒋危平．超声波探伤仪及数字化超声波探伤仪［J］．无损检测，1997，19（2）：55-57．StatusandDevelopmentTrendoftheNon-DestructiveTestingTechnologyfortheWeldofOilandGasPipelinesLIXue-ping1，YIDong-rui1，JUXi-min2（1.Xi'anShiyouUniversity,ShaanxiXi’an710065，China；2.CNPCTubularGoodsResearchInstitute,ShaanxiXi’an710065，China）Abstract:Weldingisessentialtothepipeline.Itisveryimportanttoensurethequalityofwelding.Theultrasonicinspectiontechnologyfortheweldhaswidelybeenapplied.Especiallycombinedwithelectronicsandcomputersinrecentyears,theultrasonicinspectiontechnologyhashigherprecisionandautomaticity.Keywords:Pipewelding;Ultrasonic;Presentstatus;Developmenttrend（上接第1251页）参考文献：[1]徐志高，黄倩，张建东，等.化学沉淀法处理高浓度废水的工艺研究[J].工业水处理，2010,6（30）：31-33.[2]杨阳，闫立龙，李晶，等.磷酸铵镁沉淀法处理猪场废水的实验研究[J].东北农业大学学报，2010,41(3):65-69.[3]王文斌，董有，刘士庭.吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮研究[J].环境污染治理技术与设备，2004,5（6）：51-53.[4]李晔,肖文浚，彭长琪.沸石改性及其对氨氮废水处理效果的研究[J].非金属矿，2003,3（26）：53-55.[5]夏丽华，董秉直，高乃云，等.改性沸石去除氨氮和有机物的研究[J].同济大学学报(自然科学报)，2005,33（1）：78-82.[6]张建柱，商平，刘涛利.改性稻壳去除低浓度氨氮的研究[J].安徽农业科学，2011,39（1）：228-230.[7]陈兵红.沸石固定化细胞处理农村污水中氨氮效果研究[J].环境科学与技术，2009,32（7）：132-135.[8]金相灿，贺凯，卢少勇，等.4种填料对氨氮的吸附效果[J].J.LakeSci.(湖泊科学),2008,20(6):755-760.[9]帖靖玺,钟云,郑正,等.二级串联人工湿地处理农村生活污水的脱氮除磷研究[J].中国给水排水,2007,23(1):88-92.[10]王东，李岚波，王磊.北方人工湿地系统去除氨氮、总磷的实验研究[J].环境保护科学，2008,34（3）：86-87.[11]万金宝，张文燕，吴永明，等.猪场废水脱氮处理工程实践[J].给水排水，2010,36（9