高浓度氨氮废水处理工艺
工业废水氨氮处理工艺：
工业废水一一原水泵一一粗格栅一一曝气沉砂一一细格栅
消毒池出水
1.传统脱氮工艺
活性污泥法脱氮的传统工艺［1］是在1969年美国的巴茨（Barth ）提出的，被称为三级活性污泥法，是以氨化、硝化和反硝化3步反应过程为基础建立起来的。活性污泥含有有机物降解菌、硝化菌和反硝化菌，它们分别在各自的反应池内生长繁殖，并且有各自的沉淀池和回流设施，如图1.1所示。在实践中还可采用两级生物脱氮系统（如图1.2所示），将前两级BOD去除和硝化两道反应过程合在同一反应器内进行，第一级池去除BOD，将有机氮转
化为NH3、NH4+，同时使NH3、NH4+进一步氧化成NO x~-N。第二级池在缺氧条件下，将NO x_-N还原为氮气，并逸出大气，应米取厌氧-缺氧的运行方式。碳源，既可投加CH3OH （甲醇）作为外加碳源，亦可引入原废水作为碳源。
该工艺优点反应速率大，而且比较彻底。缺点是处理设施多，占地面积大，造价高，管理不够方便，因此在实践中采用比较少。
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此 图1.2两级生物脱氮工艺
2.A/O 法
A/O 脱氮工艺是80年代初开发出来的工艺流程（图1.4）0
废水经预处理和一级处理后， 首先进入缺氧池，利用氨化菌将废水中有机氮转化成 NH 3-N ，与原废水中的NH 3-N —并进 入好氧池。在好氧池中，除与常规活性污泥法一样对含碳有机物进行氧化外，在适宜的条件 下，利用亚硝化菌及硝化菌，将废水中 NH 3-N 硝化生成NO x --N 。为了达到废水脱氮的目
的，好氧池中硝化混合液通过内循环回流到缺氧池，利用原废水中有机碳作为电子供体进行 反硝化，将NO x --N 还原成氮气。与传统生物脱氮工艺相比， A/O 系统不用投加外加碳源，CH 0H
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图1.1传统活性污泥法脱氮工艺（三级活性污泥法流
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可利用原废水中的有机物作为碳源进行反硝化，达到同时降低COD和脱氮的目的。缺氧池
设在好氧池之前，当水中碱度不足时，由于反硝化可增加碱度，因而可以补偿硝化过程中对碱度的消耗。A/O工艺只有一个污泥系统，混合菌群交替处于好氧和缺氧状态，有机物浓度高低交替条件，有利于控制污泥膨胀。近十几年来A/O工艺在国内外的应用发展较快，被认为是解决城市污水及含氮工业废水氮污染的有效工艺。
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图1.4 A/O法
3.氧化沟
氧化沟是上世纪50年代由荷兰巴斯韦尔（Pasveer）开发出来的一种废水生物处理技术, 属于活性污泥法的一种变型。其基本特征是曝气池呈封闭、环状跑道式，废水和活性污泥以及各种微生物混合在沟渠中作不停地循环流动，完成对废水的硝化与反硝化处理。生物氧化沟兼有完全混合式、推流式和氧化塘的特点。在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。氧化沟在空间上形成了好氧区、缺氧区和厌氧区，具有良好的脱氮功能。以卡鲁塞尔氧化沟为例，其是在每组沟渠的转弯处安装一台表面曝气机，靠近曝气机的下游为富氧区，而上游为低氧区，外环还可能成为缺氧区，这样形成了生物脱氮的环境条件。目前常用的氧化沟主要有多沟交替式氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、一体化氧化沟（见图1.4）
图1.5氧化沟
4.SBA 法
SBR 法是在20世纪70年代逐渐发展起来的一种生物处理技术， 以序批间歇式操作为主 要特征。所谓序列间歇式有两种含义，一是运行操作在空间上按序排列的、间歇的。由于废 水大多是连续排放，且流量波动很大，这使得 SBR 至少两个池或者多个池，各个池按一定顺 序和周期运行，也是间歇的。二是运行操作在时间上也是按序排列的、间歇的。一般按运行 次序分五个阶段，即进水、反应、沉淀、排水和闲置阶段，称为一个运行周期，如下图所示。
b 卡鲁塞尔氧化沟
a 多沟交替式氧化沟 c 奥贝尔氧化沟
d 一体化氧化沟
图1.6 SBR 法工序 循环周期和各个阶段的运行时间及运行状态都可以根据具体废水水质和出水要求灵活控 制。例如，在进水阶段，可以按限制性曝气（进水期间不曝气）运行，也可以按半限制性曝 气（进水到一半时开始曝气）运行，还可以按非限制性曝气（边进水边曝气）运行；在反应 阶段，可以一直曝气，为了实现生物脱氮除磷也可以曝气后搅拌或者曝气搅拌交替进行；剩 余污泥排放可以在排水阶段或排水后期排放。只要我们有效调节好
SBR 运行周期、各阶段运
行时间和运行状态就可以达到多种功能的要求。 5.DAT-LAT 工艺
DAT-IAT 工艺是SBR 工艺继ICEAS 、CASS 、CAST 、IDEA 法之后不断完善发展起来的
一种新工艺，其主体构筑物由需氧池（Dema nd Aeration Tan k, 简称DAT ）和间歇曝气池 （Intermittent Aeration Tank, 简称IAT ）串联组成（如图1.6所示）。废水进入DAT 池后，
在DAT 池内与以前的混合液以及回流液完全混合， 并进行连续曝气，具有较高的溶解氧，细 菌的活性非常强，大部分可溶性有机物被去除，它的反应机制以及有机物的去除机理与连续 流活性污泥法（CFS ）基本相同，但是在DAT 池内有机物浓度要高于连续流活性污泥法，有 机物负荷高，降解速率快。IAT 池与典型的SBR 池相似，包括曝气、沉淀、排水、闲置四个 阶段，也可以根据实际需要增加搅拌阶段，处理后的上清夜和剩余污泥均在 IAT 池内排放， 但与SBR 法又有不同点，其进水是连续的。由于 DAT 池对水质的调节、均衡作用，使得进 入IAT 池内水质稳定，有机物负荷低，提高了系统对水量水质变化的适应性。同时，由于有 机物浓度低，为硝化菌繁殖创造了条件，有利于硝化反应进行。
IAT 池间歇曝气，并根据需
进水 反应 沉淀 排水
闲置
要增加厌氧搅拌，使得微生物处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物降 解作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。IAT 池中底部沉降的活性污泥大部分作为该池 下个处理周期使用，一部分污泥用污泥泵连续打回 DAT 池作为DAT 池的回流污泥，多余的
剩余污泥引至污泥处理系统进行污泥处理。
图1.6 DAT-IAT 工艺工序 6?折点加氯法
废水中含有氨和各种有机氮化物，大多数污水处理厂排水中含有相当量的氮。如果在二 级处理中完成了硝化阶段，则氮通常以氨或硝酸盐的形式存在。投氯后次氯酸极易与废水中 的氨进行反应，在反应中依次形成三种氯胺：
NH3 + HOCI — NH2CI （ —氯胺）+ H20
NH2CI + HOCI — NHCI2（二氯胺）+ H20
NH2CI + HOCI — NCI3（三氯胺）+ H20
上述反应与pH 值、温度和接触时间有关，也与氨和氯的初始比值有关，大多数情况下， 以一氯胺和二氯胺两种形式为主。其中的氯称为有效化合氯。
在含氨水中投入氯的研究中发现，当投氯量达到氯与氨的摩尔比值1 : 1时，化合余氯即 增加，当摩尔比达到1.5 : 1时，（质量比7.6 ：1 ），余氯下降到最低点，此即“折点”"。在 折点处，基本上全部氧化性的氯都被还原，全部氨都被氧化，进一步加氯就都产生自由余氯。 在废水处理中，达到折点所需氯总是超过质量比
7.6 : 1，当污水的预处理程度提高时，到达
曝气搅拌 曝气曝气 曝气沉淀
曝气排水
折点所需氯量就减少。
折点加氯产生酸，当氧化1 mg/L NH3-N时，需14.3 mg/L的碱度（以CaC03计）
来中和，实际上，由于氯的水解，真正需要的碱度为15 mg/L。大多数情况下，pH值将略
有降低。
为了达到折点反应所加入的氯剂，除形成次氯酸外，还增加废水中的总溶解固体含量。
在废水复用情况下，溶解固体的含量可能成为影响回用的障碍。
以氯气进行折点氯化6.2:1
以次氯酸钠进行折点氯化7.1:1
投氯气后，用石灰中和全部酸度12.2:1
投氯气后，用NaOH中和全部酸度14.8:1
折点加氯法因加氯量大，费用高，以及产酸增加总溶解固体等原因，目前尚未见以此为
主要除氨方法的污水厂在运行
6.吹脱法
吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体（若用水蒸气作载体则称汽提）。
水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+ ）和游离氨（NH3 ）保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下：
NH4++OH- —NH3+H2O （1）
氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算：
Ka=Kw /K b= (C NH3C H+ ) /C NH4+ (2)
式中：Ka ——一氨离子的电离常数；