水氨氮去除方法的综合探讨

随着经济的发展和人口的增长,水体氨氮污染问题日益严重，氨氮不仅会导致水体富营养化，还会对水生生物和人类健康造成威胁，有效地去除水中的氨氮具有重要的环境和社会意义，本文详细介绍了多种水氨氮去除方法，包括物理法、化学法和生物法，并分析了各方法的原理、优缺点及适用范围，旨在为实际的水处理工程提供参考。

氨氮是指水中以游离氨（NH₃）和铵离子（NH₄⁺）形式存在的氮，它主要来源于生活污水、工业废水以及农业面源污染，当水体中氨氮含量过高时，会消耗水中的溶解氧，导致水体发黑发臭，影响水生生物的生存，氨氮还可能转化为亚硝酸盐和硝酸盐，对人体健康产生潜在危害，开发高效、经济的水氨氮去除方法是当前水处理领域的研究热点之一。

物理法去除氨氮

1 吹脱法

吹脱法是将空气通入水中,使水中溶解性气体和易挥发性溶质由液相转入气相，从而达到去除氨氮的目的，其原理基于气液相平衡和传质速度理论，在一定温度下，水中的氨氮存在如下平衡：NH₄⁺ + OH⁻ ⇌ NH₃ + H₂O，通过调节pH值至碱性，使铵离子转化为游离氨，然后向水中通入空气，游离氨就会从水中逸出。 吹脱法的优点是工艺简单，操作方便，处理效果较好，但该方法也存在一些缺点，如需要消耗大量的空气，能耗较高；吹脱过程中会产生二次污染，需要对逸出的氨气进行处理，吹脱法受温度影响较大，在低温下处理效果会明显下降。 吹脱法适用于处理高浓度氨氮废水，如垃圾渗滤液、化工废水等，在实际应用中，通常需要与其他处理方法联合使用，以提高处理效果。

2 吸附法

吸附法是利用吸附剂的多孔性和巨大的比表面积,将水中的氨氮吸附在吸附剂表面，从而达到去除氨氮的目的，常用的吸附剂有活性炭、沸石、膨润土等。 活性炭具有丰富的微孔结构和较大的比表面积，对氨氮有较好的吸附性能，但活性炭价格较高，再生困难，限制了其大规模应用。 沸石是一种天然的多孔硅铝酸盐矿物，具有离子交换和吸附性能，它对铵离子有较强的选择性吸附作用，且价格相对较低，再生容易，沸石在氨氮去除方面具有广阔的应用前景。 膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，经改性后可提高其对氨氮的吸附性能，膨润土来源广泛，价格低廉，是一种具有潜力的吸附剂。 吸附法的优点是操作简单，处理效果好，对低浓度氨氮废水有较好的去除效果，但吸附剂的吸附容量有限，需要定期更换或再生，增加了处理成本。

化学法去除氨氮

1 折点氯化法

折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入水中,使水中的氨氮氧化为氮气而去除，其反应原理如下： NH₄⁺ + HOCl → NH₂Cl + H⁺ + H₂O 2NH₂Cl + HOCl → N₂↑ + 3H⁺ + 3Cl⁻ + H₂O 当氯气通入量达到某一点时，水中的氨氮被完全氧化为氮气，此时氯气的通入量称为折点，在折点以后，继续通入氯气，水中的余氯量会增加。 折点氯化法的优点是反应迅速，去除效果好，不受水温影响，但该方法需要消耗大量的氯气，成本较高，且会产生氯代有机物等二次污染物，对环境造成潜在危害。 折点氯化法适用于处理低浓度氨氮废水，如饮用水、生活污水等，在实际应用中，需要严格控制氯气的通入量，以避免产生二次污染。

2 化学沉淀法

化学沉淀法是向水中投加镁盐和磷酸盐,使水中的氨氮与镁离子、磷酸根离子反应生成磷酸铵镁（MAP）沉淀而去除，其反应式为： Mg²⁺ + NH₄⁺ + PO₄³⁻ + 6H₂O → MgNH₄PO₄·6H₂O↓ 化学沉淀法的优点是操作简单，处理效果好，生成的磷酸铵镁沉淀可作为缓释肥料回收利用，但该方法需要投加大量的镁盐和磷酸盐，成本较高，且沉淀物的处理和处置也是一个问题。 化学沉淀法适用于处理高浓度氨氮废水，如垃圾渗滤液、化工废水等，在实际应用中，需要根据废水的水质和处理要求，合理选择镁盐和磷酸盐的投加量。

生物法去除氨氮

1 传统活性污泥法

传统活性污泥法是利用活性污泥中的微生物将水中的氨氮氧化为硝酸盐,然后通过反硝化作用将硝酸盐还原为氮气而去除，其反应过程包括硝化和反硝化两个阶段。 硝化反应是在好氧条件下，由亚硝酸菌和硝酸菌将氨氮氧化为硝酸盐的过程，反应式如下： 2NH₄⁺ + 3O₂ → 2NO₂⁻ + 4H⁺ + 2H₂O 2NO₂⁻ + O₂ → 2NO₃⁻ 反硝化反应是在缺氧条件下，由反硝化菌将硝酸盐还原为氮气的过程，反应式如下： 6NO₃⁻ + 5CH₃OH → 3N₂↑ + 5CO₂↑ + 7H₂O + 6OH⁻ 传统活性污泥法的优点是处理效果好，运行稳定，对有机物和氨氮都有较好的去除效果，但该方法占地面积大，能耗高，对水质和水量的变化适应性较差。 传统活性污泥法适用于处理城市污水和工业废水等中低浓度氨氮废水，在实际应用中，需要合理控制曝气强度、污泥回流比等参数，以提高处理效果。

2 生物膜法

生物膜法是使微生物附着在载体表面形成生物膜,利用生物膜中的微生物对水中的氨氮进行降解，常用的生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等。 生物滤池是一种以滤料为载体的生物处理工艺，污水通过滤料层时，微生物在滤料表面生长繁殖形成生物膜，对水中的氨氮进行降解，生物滤池具有处理效果好、占地面积小、运行管理方便等优点。 生物转盘是由一系列平行的圆盘组成，圆盘部分浸没在水中，部分暴露在空气中，圆盘在转动过程中，微生物在圆盘表面生长繁殖形成生物膜，对水中的氨氮进行降解，生物转盘具有处理效果好、能耗低、对水质和水量的变化适应性强等优点。 生物接触氧化法是在生物接触氧化池中填充填料，使微生物附着在填料表面形成生物膜，对水中的氨氮进行降解，生物接触氧化法具有处理效果好、占地面积小、运行稳定等优点。 生物膜法的优点是处理效果好，对水质和水量的变化适应性强，污泥产量少，但该方法的投资和运行成本较高，需要定期对生物膜进行更新和维护。

3 新型生物脱氮工艺

随着对生物脱氮原理的深入研究,一些新型生物脱氮工艺不断涌现，如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等。 短程硝化反硝化是将氨氮氧化控制在亚硝酸盐阶段，然后直接进行反硝化反应，将亚硝酸盐还原为氮气，与传统的硝化反硝化工艺相比，短程硝化反硝化工艺可节省25%的曝气量和40%的有机碳源，具有显著的节能和经济优势。 厌氧氨氧化是在厌氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体，将氨氮直接氧化为氮气的过程，厌氧氨氧化工艺无需曝气和有机碳源，具有能耗低、处理效率高、污泥产量少等优点。 新型生物脱氮工艺具有广阔的应用前景，但目前还处于研究和试验阶段，需要进一步优化工艺参数，提高处理效果和稳定性。

各种氨氮去除方法的比较与选择

不同的氨氮去除方法具有不同的优缺点和适用范围,在实际应用中，需要根据废水的水质、水量、处理要求和经济成本等因素，综合考虑选择合适的处理方法。 对于高浓度氨氮废水，可先采用吹脱法或化学沉淀法进行预处理，将氨氮浓度降低到一定程度后，再采用生物法进行深度处理，对于低浓度氨氮废水，可直接采用吸附法、折点氯化法或生物法进行处理。 在选择氨氮去除方法时，还需要考虑处理过程中产生的二次污染问题，吹脱法会产生氨气，折点氯化法会产生氯代有机物等二次污染物，需要对这些污染物进行处理，以减少对环境的影响。

水氨氮污染问题已经成为一个全球性的环境问题,有效地去除水中的氨氮对于保护水环境和人类健康具有重要意义，本文介绍了物理法、化学法和生物法等多种水氨氮去除方法，分析了各方法的原理、优缺点及适用范围，不同的氨氮去除方法具有不同的特点，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的处理方法，还需要不断探索和研究新的氨氮去除技术，提高处理效果和降低处理成本，以满足日益严格的环保要求，随着科技的不断进步，相信在未来会有更多高效、经济、环保的水氨氮去除方法出现，为解决水氨氮污染问题提供更好的技术支持。

加强对氨氮污染源的控制,减少氨氮的排放，也是解决水氨氮污染问题的根本途径，这需要政府、企业和社会各界的共同努力，制定严格的环保政策和标准，加强环境监管，推广清洁生产技术，提高公众的环保意识，从而实现水资源的可持续利用和水环境的改善。

在实际的水处理工程中,还需要考虑多种方法的联合使用，以充分发挥各方法的优势，提高氨氮去除效果，将物理法与生物法相结合，先通过物理法去除大部分氨氮，再利用生物法进行深度处理，可降低处理成本，提高处理效率，还需要加强对处理过程的监测和管理，及时调整工艺参数，确保处理效果的稳定性和可靠性。

水氨氮去除是一个复杂的系统工程,需要综合考虑各种因素，采用合适的处理方法和技术，加强管理和监测，才能有效地解决水氨氮污染问题，保护水环境和人类健康，随着研究的不断深入和技术的不断创新，水氨氮去除领域将会取得更大的突破和发展。