含氮化合物已成为环境的主要污染源，废（fèi）水中氨（ān）氮的去除率是考察（chá）水处理效（xiào）果的（de）主（zhǔ）要指标之一。 

1 氨氮废水的来源
含氮物质进入水环境的途径主要包（bāo）括自然过程和人类活动两个方面。

自然来源和过程主要包括降水降尘、非市区径流和生物固氮等。

人（rén）类的活动（dòng）主要（yào）包括未处理或处理过的城市生活和工业废水、各种浸滤液和地表径流等。人工合成的化学肥料是水体中氮营养元素的主要来源，大量未被农作物利（lì）用的氮化合物绝大部分被农田排水和地表径流带入地下（xià）水和地表水中。

氮在废水中以有机态氮、氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）以及亚硝（xiāo）态氮（NO2--N）等多种形式存在，而氨态氮是最主要的（de）存在形（xíng）式之一。废水（shuǐ）中的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮，主要来源于（yú）生活污水中含氮有（yǒu）机物的分解（jiě），焦化、合成氨等工业（yè）废水，以及（jí）农（nóng）田排水等。氨氮污染源多，排放量大，并且排放的浓度变化大。

2 氨氮废水的危害
水环境中存在（zài）过量的氨（ān）氮会造成多方面的有（yǒu）害影响：
（1）由于（yú）NH4+-N的氧化，会造成水体中溶解氧浓度降（jiàng）低，导（dǎo）致水体发黑发（fā）臭，水质下降（jiàng），对水生动植物的生存造成影响。在有（yǒu）利的环境条件下，废水中所含的有机氮将会转化成NH4+-N，NH4+-N是还原力最强的无机氮形态，会进一步（bù）转化成NO2--N和NO3
--N。根据生化反应计量关系，1gNH4+-N氧（yǎng）化成NO2--N消耗氧气3.43 g，氧（yǎng）化成NO3--N耗氧4.57g。
（2）水中氮素含量太多会导致水体富营养化，进而造成一系列的严（yán）重后果。由于（yú）氮的存在，致使光合微生（shēng）物（大多数为藻类）的数量增加，即水体发生富（fù）营（yíng）养化现象，结果造成（chéng）：堵塞（sāi）滤池，造成滤池（chí）运（yùn）转周期缩短，从而增加了水处理的（de）费用；妨碍水上运动；藻（zǎo）类代谢的最终产物可产生引起有色度和味道的化合物；由（yóu）于蓝-绿藻（zǎo）类产生的毒素，家畜（chù）损伤，鱼类死亡（wáng）；由于藻类的腐烂，使水体中出现氧亏现象。
（3）水中的NO2--N和NO3--N对人和水生生物有较大（dà）的危害（hài）作用。长（zhǎng）期饮用NO3--N含（hán）量超过10mg/L的水（shuǐ），会发生高铁（tiě）血红蛋白症，当血液中高铁血红蛋（dàn）白含（hán）量达到70mg/L，即发生窒息。水中（zhōng）的（de）NO2--N和胺作用会生成亚硝胺（àn），而亚硝胺是“三致”物质。NH4+-N和氯反应会生成氯（lǜ）胺，氯胺的（de）消毒作用比自由氯小，因此当有NH4+-N存在时，水处理厂将需要更大的加氯（lǜ）量，从而（ér）增加处理成本。 

3 氨氮废水处理的主（zhǔ）要技术
目前，国内外氨氮废水处理有折点氯化法、化学沉淀法、离子（zǐ）交换法、吹（chuī）脱法和生物脱氨法等（děng）多种（zhǒng）方（fāng）法（fǎ），这些技术可分为物理化学法和生物脱氮技术（shù）两大类（lèi）。
 

3.1 生（shēng）物脱氮法
微生物去除氨氮过程需经两个阶段。第（dì）一阶段为硝化过程（chéng），亚硝化菌和硝化（huà）菌在有氧条件下将氨态（tài）氮（dàn）转化为亚（yà）硝态氮和硝（xiāo）态氮的过程。第二阶段为反硝化过（guò）程，污水中的硝态氮和亚硝（xiāo）态氮在无氧或低氧条件下，被反硝化（huà）菌（异养、自（zì）养（yǎng）微生物均有发（fā）现且种（zhǒng）类很多）还原转化（huà）为氮气。在此过（guò）程中，有（yǒu）机物（wù）（甲醇、乙（yǐ）酸、葡（pú）萄糖等）作为（wéi）电子供（gòng）体被氧化而提供能（néng）量。常见的生物（wù）脱氮流程可以分为3类（lèi），分别是多级污泥（ní）系统、单级污泥系统和生物膜系统。

3.1.1 多级污泥系统
此流程可以得（dé）到相当好的BOD5去（qù）除效果和脱氮效果（guǒ），其缺点是流程长、构筑物多、基建费用高、需要外加碳源、运（yùn）行费用高（gāo）、出水中残留一定量甲醇等。

3.1.2 单级污泥系统
单（dān）级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、后置反硝化系（xì）统及交替工作系统。前置反硝化的（de）生物（wù）脱氮流（liú）程，通常称为A/O流程与传统的生物脱氮工艺流程相比，A/O工艺（yì）具有流程简单、构筑物少、基（jī）建（jiàn）费用低、不需外加碳源、出水水质高等优点。后置式反硝化系统（tǒng），因为混合液缺乏有机物，一般还（hái）需（xū）要人工投加碳源，但脱氮的效果可（kě）高于前置式，理论上可接近100%的脱氮。交替工作的生物脱（tuō）氮流程主要由两个串联池子组成，通过改换进水和出水（shuǐ）的方（fāng）向，两个池子（zǐ）交替在缺氧和好氧的条件下（xià）运行。该系统本质（zhì）上仍是A/O系统，但其利用交替工作的方式，避免了混合液的回流，因而脱氮效果优于一（yī）般A/O流程。其缺点是（shì）运行管理（lǐ）费用较高，且（qiě）一般（bān）必须配置计算机控制自动操作系统。

3.1.3 生物膜系统（tǒng）
将上述A/O系统中的缺（quē）氧池（chí）和（hé）好氧池改为固（gù）定生物膜反应器，即形成生物膜脱氮系统。此系统中应有混合液回流，但不需（xū）污泥回流，在缺氧的好氧反应器中保存了（le）适应于反硝化和好（hǎo）氧氧化（huà）及硝（xiāo）化反（fǎn）应（yīng）的两（liǎng）个污泥系统。
 

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

3.2.1 折（shé）点氯（lǜ）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（qù）除的化学处理法（fǎ）。该方法还可以起到杀菌作用，同时使一部分有机物（wù）无机化，但经氯化处理后的出水中留（liú）有余氯（lǜ），还（hái）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（lǜ）量和氨氮（dàn）之（zhī）比（简（jiǎn）称Cl/N）在5.07以下时，首（shǒu）先进行①式反应，生成一（yī）氯胺（NH2Cl），水中余氯浓度增大（dà），其后，随着次氯酸投加量的增加（jiā），一氯胺按②式进行反应，生（shēng）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（dá）到某个（gè）数值（zhí）以上（shàng）时，因未反应而残留的次氯酸（即游离余氯）增（zēng）多，水中残留余氯的（de）浓度再次增大，这个最小值的点称为不（bú）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（lǐ）中因为氯与废水中（zhōng）的有机物反应，C1/N比应比理（lǐ）论值（zhí）7.6高些，通常为10。此外，当pH不在中性（xìng）范围时，酸性条件下多生成三氯胺，在碱性条件（jiàn）下生成硝酸，脱氮效（xiào）率降低。
 

在pH值为6～7、每mg氨氮氯投加（jiā）量为10mg、接触0.5～2.0h的情况（kuàng）下，氨氮的去除（chú）率为（wéi）90%～100%。因此此法对低浓度氨氮废水适（shì）用。
 

处理时所需的实际氯（lǜ）气量取决于温度、pH及（jí）氨氮（dàn）浓度。氧化每mg氨氮有时需（xū）要9～10mg氯气折点（diǎn），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（huà）法反应迅速，所需设备（bèi）投资少（shǎo），但（dàn）液（yè）氯的安（ān）全使用（yòng）和贮存（cún）要求（qiú）高，且处理成（chéng）本也较高。若用（yòng）次氯酸或二氧化氯发生装置代替液氯，会更安全且运（yùn）行费用可以降低，目前国内（nèi）的氯发生（shēng）装置（zhì）的产氯（lǜ）量太小（xiǎo），且价格昂贵（guì）。因此氯化法一般（bān）适用于给水的处（chù）理，不太适合处理大水量高浓（nóng）度的氨氮废水。
 

3.2.2 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（chéng）难溶于水的盐（yán）类，形成（chéng）沉渣（zhā）易去除，从而降低水中溶解性物质的含量。当在含有NH4+的（de）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（zhōng）氨氮浓度小于900mg/L时，去除率在90%以上，沉淀物是（shì）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（dàn）废水可行，但该法向废水（shuǐ）中加入了PO43-，易造成二次污染（rǎn）。
 

3.2.3 离（lí）子交（jiāo）换法
离子交换法的实质是不溶性离子化（huà）合物（离子交换剂）上的可交换（huàn）离子与废（fèi）水中的（de）其它同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附（fù）过（guò）程，通常是（shì）可（kě）逆性化（huà）学吸附。沸石是一种天然离子交换物质，其价格远低（dī）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（yáng）离子交换容量，纯（chún）丝光沸石和斜发（fā）沸石的阳（yáng）离（lí）子交换容量平均为每（měi）10 0g相当（dāng）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（suǒ）以纯度较高的沸石交换容量（liàng）每10 0g不大于20 0m.e，一般为10 0～150m.e。沸石作（zuò）为离子交换剂，具有特殊的离子交（jiāo）换特性，对（duì）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（gōng）程设（shè）计应用（yòng）中（zhōng），废水pH值应调整到6～9，重金属大（dà）体上没（méi）有什么
影响；碱金（jīn）属、碱土金属（shǔ）中除Mg以外都有影（yǐng）响，尤其是Ca对沸石的离子交换能力（lì）影（yǐng）响比Na和K更大。沸石吸附饱和后必（bì）须进行再生（shēng），以采用再生液法为主，燃烧法很少用。再生液多采用（yòng）NaOH和NaCl。由于废水（shuǐ）中含有Ca2+，致使沸石对氨（ān）的去（qù）除率呈（chéng）不可逆性的降低，要考（kǎo）虑补充和更（gèng）新。
 

3.2.4 吹（chuī）脱法
吹脱法是将废水调（diào）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（jiāng）废水中的游离氨吹脱至大气中。通入蒸汽，可升高废水温度（dù），从而提高一定（dìng）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（fàng）标准，以免造（zào）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（yǒu）机化工有色金（jīn）属冶炼等行业（yè）的高（gāo）浓度废水则常用（yòng）蒸汽进行吹脱。
 

3.2.5 液（yè）膜法
自从1986年黎念之发现乳状液膜以来，液膜法得到（dào）了广泛的（de）研究。许多（duō）人认为液膜分离法有可能（néng）成为（wéi）继萃取法之后的（de）第二代分离纯化技术，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（de）扩散迁（qiān）移，到达膜相内侧与内相界（jiè）面，与（yǔ）膜内相中的酸发生解（jiě）脱反应，生成的NH4+不溶于油相而稳定在膜（mó）内相（xiàng）中，在（zài）膜内（nèi）外两侧氨浓度差的推动下，氨分子不（bú）断通过膜表面吸附、渗（shèn）透扩散迁移至膜（mó）相内（nèi）侧（cè）解（jiě）吸，从而达到分（fèn）离去除氨氮的目的。
 

3.2.6 电渗析法
电渗析是一种膜法分离技术，其利用施加在阴阳（yáng）膜对之间的电压去除水（shuǐ）溶液中溶解的固体。在电渗析室的阴阳渗透（tòu）膜之间施加直流电压，当进水通过多对阴阳离子渗透（tòu）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（cóng）进水中分离出来。
 

3.2.7 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（lái）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（qì）氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解（jiě）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（fèi）水经（jīng）净化后（hòu）可达到饮用水标准）、流程简单（dān）、占（zhàn）地面积少（shǎo）等特（tè）点。经多年应（yīng）用与实践，这一（yī）废水处理方法的建设及运行费用（yòng）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。
 

4 结论

氨氮废水降解的各种技术与工艺过程，都有各自的优点（diǎn）与缺点。由于废水（shuǐ）所含污染物的种类和数量不同，还没有一种通（tōng）用（yòng）的方法能处理（lǐ）所有的（de）氨氮废水。因此，必须针对废水所含的（de）成分进行（háng）深（shēn）入系统地研究，选择和确定处理技术及工艺。

目前，生（shēng）物脱氮法主要用于含有（yǒu）机物的低氨氮浓度化工废水和（hé）生活污（wū）水的处（chù）理，该法技术可靠，处理效果好。对于高浓度氨氮废水（shuǐ）主要采用吹脱法，近年来兴起的膜法分（fèn）离技术及催化湿式氧化等方法具有很好的应用前景。