近年來，環(huán)保行業(yè)對氨氮污水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝，國家對氨氮廢水處理的要求也越來越高，本文要講的就是處理高濃度氨氮廢水的技術(shù)。(氨氮濃度質(zhì)量大于500mg/L屬于高濃度氨氮廢水)
一、高濃度氨氮廢水怎么來的?
高氨氮廢水主要來源于垃圾滲濾液、味精生產(chǎn)、煤化工、有色金屬冶煉等行業(yè)，其氨氮含量達到1000~10000mg/L。
二、高濃度氨氮廢水怎么處理?
高氨氮廢水成分復(fù)雜，毒性強，不能采用生物法、土壤灌溉法處理，主要處理技術(shù)如下。
1、磷酸銨鎂沉淀法
a、原理
在弱堿的情況下，向含高濃度氨氮的廢水中加入含Mg2+ 和PO43-的藥劑， 使污水中的氨氮和磷以鳥糞石(磷酸銨鎂)的形式沉淀出來，同時回收污水中的氮和磷。其反應(yīng)過程如下：
Mg2++NH4++HPO42-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O+H+(KSP=2.5×10-13，25℃)
理論上，每去除1gNH4+-N就有17.5gMgNH4PO4·6H2O沉淀生成。
b、該反應(yīng)主要的影響因素有：合適的鎂鹽、磷酸鹽、適當(dāng)?shù)膒H。
多選用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O作為沉淀劑，磷酸銨鎂為堿性鹽，在pH>9.5的溶液環(huán)境中，結(jié)晶會溶解。因此控制好反應(yīng)pH至關(guān)重要。
c、高濃度氨氮廢水特點
目前MAP法多研究用于垃圾滲濾液的預(yù)處理，其不受溫度影響，操作簡單，投資設(shè)計成本較低，可應(yīng)用于各種濃度氨氮廢水的處理。
運行成本主要是添加的鎂鹽和磷酸鹽，若企業(yè)能因地取材，尋找到廉價的沉淀劑，如含鎂或者含磷廢水，以廢制廢，綜合利用，則可大大降低處理成本。
若單獨添加沉淀劑，廢水沉淀后多余的鎂和磷殘留，不僅處理成本增加，而且引入磷污染物，容易造成二次污染。而生成的磷酸銨鎂沉淀物因有可能夾帶廢水中的有機物、重金屬，可否作為復(fù)合肥料使用還需進一步研究，其應(yīng)用價值還有待開發(fā)。
因此，MAP法要廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中必須解決兩個關(guān)鍵問題：
廉價的沉淀劑
凈化磷酸銨鎂沉淀物，達到復(fù)合肥料的使用標準，推廣應(yīng)用
汽提精餾法
基于吹脫與簡單的汽提方法處理氨氮廢水存在二次污染，運行成本高等問題，現(xiàn)階段多家環(huán)保設(shè)備研發(fā)機構(gòu)通過改良，采用精餾塔蒸氨回收氨水方法，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中處理氨氮廢水。
a、原理
氨與水分子相對揮發(fā)度存在差異，通過在精餾塔內(nèi)進行多次氣液相平衡，將氨氮以分子氨的形式從水中分離，然后以氨水或液氨的形式從塔頂排出，并被冷凝器冷卻到常溫成為高純濃度氨水進行回收，可回用于生產(chǎn)或直接銷售。
塔釜出水pH控制在10以上，脫氨后的廢水氨氮濃度可降至10mg/L以下，可直接排放或處理后回用于生產(chǎn)。
b、汽提精餾回收氨水法成本
投資成本：120~600萬元，回收的氨水濃度：16%~22%濃氨水。運行成本：5~10元/噸，運行成本受原水氨氮濃度、pH影響較大，高氨氮高pH的廢水，回收的氨水越多，運行成本越低。
c、優(yōu)缺點
該方法投資成本及運行成本處于中等水平，但是回收的氨水濃度較高，可根據(jù)企業(yè)情況選擇回用于生產(chǎn)，也可以外售。其氨水回用或者外售盈利的錢基本可以抵消工藝設(shè)備的運行成本，且出水效果較好，氨氮濃度可降至10mg/L以下，省去為了達標排放而進行二次脫氨的投資和運行成本。
其缺點就是為了保證出水達標，其出水pH必須控制在10以上，造成堿的浪費，還必須加酸回調(diào)至中性，才能達標排放。另外，此方法尤其適用于氨氮濃度7000mg/L以上的高濃度氨氮堿性廢水，否則氨氮濃度低，同等條件下其回收的氨水較少，氨水回用或外賣的效益低，整體的運行成本就會上升。
吹脫法/汽提法
a、原理
吹脫法已廣泛應(yīng)用于化肥廠廢水、垃圾滲濾液、石化、煉油廠等含氨氮廢水。吹脫法用于脫除水中氨氮。
即將氣體通入水中，使氣液相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達到脫除氨氮的目的。
常用空氣作載體(若用水蒸氣作載體則稱汽提)。
吹脫塔常采用逆流操作，塔內(nèi)裝有一定高度的填料，以增加氣—液傳質(zhì)面積從而有利于氨氣從廢水中解吸。
常用填料有拉西環(huán)、聚丙烯鮑爾環(huán)、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填料塔的塔頂，并分布到填料的整個表面，通過填料往下流，與氣體逆向流動，空氣中氨的分壓隨氨的去除程度增加而增加，隨氣液比增加而減少。
pH是影響游離氨在水中百分率的主要因素之一。當(dāng)pH大于10時，離解率在80%以上，當(dāng)pH達11時，離解率高達98%。
b、主要影響因素
控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是水溫，氣液比、pH。
在水溫25℃，吹脫的氣液比控制在3000~3800左右，pH控制在10.5，可使吹脫效率大于90%，為了保證出水質(zhì)量，吹脫法適用于處理氨氮為500~1000mg/L的廢水。
溫度也會影響吹脫效率，吹脫法水溫低時處理效率很低，不適合在寒冷的冬天使用，廢水溫度升高，游離氨的比例增加，其處理效率升高。
因此汽提法是吹脫法的改進版。其采用蒸汽為載體，提高氨氮處理效率。汽提塔更適用于處理氨氮為2000~4000mg/L的廢水。但汽提塔運行一段時間后，汽提塔內(nèi)會結(jié)垢，從而影響處理效率。
c、優(yōu)缺點
吹脫法、汽提法其工藝簡單，效果穩(wěn)定，投資較低;但能耗大，處理成本高，處理成本約20~30元/噸水。出水氨氮大約為50~200mg/L，無法達到排放要求，必須增加后續(xù)的深度處理才能達標排放。
其吹脫出的氨氣采用水淋洗吸收，氨水濃度低(1%左右)，回用價值低，易揮發(fā)，容易造成二次污染;使用硫酸等酸性溶液吸收，生成硫酸銨等其他銨鹽，需做進一步的處理，工藝流程較長，必定增加投資成本，且最終生產(chǎn)的硫酸銨產(chǎn)品，價格低廉，銷售困難。
氣態(tài)膜法
氣態(tài)膜，又稱支撐膜，膜吸收。目前已應(yīng)用于水溶液中的揮發(fā)性反應(yīng)性溶質(zhì)如NH3、CO2、SO2、H2S、Cl2、Br2、I2、HCN、胺、苯酚的脫除，回收富集和純化。
氣態(tài)膜具有比表面積，高傳質(zhì)推動力，操作彈性大，氨氮脫除效率高，無二次污染等優(yōu)勢。
氣態(tài)膜脫氨技術(shù)采用疏水性的中空纖維微孔膜作為含氨廢水和吸收液的屏障，這時膜一側(cè)是待處理的氨氮廢水，另一側(cè)是酸性吸收液，疏水的微孔結(jié)構(gòu)在兩液相間提供一層很薄的氣膜結(jié)構(gòu)。
廢水中游離態(tài)的NH3在廢水側(cè)通過濃度邊界層擴散至疏水微孔膜表面，隨后在膜兩側(cè)NH3分壓差的推動下，NH3在廢水和微孔膜界面處氣化進入膜孔，然后擴散進入吸收液側(cè)與酸性吸收液發(fā)生快速的不可逆的反應(yīng)，從而達到氨氮脫除的目的。
氣態(tài)膜脫氨一般用稀硫酸作為吸收劑，但是對于很多企業(yè)來講，生成的硫酸銨存在銷售價格低廉等問題，并非理想回收產(chǎn)品，而很多企業(yè)更傾向于回收一定濃度的氨水自用或者銷售。
因此采用氣態(tài)膜+精餾技術(shù)組合受到關(guān)注，其原理主要是利用一種可再生吸收劑在膜兩側(cè)吸收氨，飽和的吸收劑采用精餾的方式進行精餾回收15~18%氨水，出水氨氮可達到15mg/L以下，吸收劑可重復(fù)利用。
此方法最適用于廢水氨氮在3000~6000mg/L之間的處理，飽和吸收劑可將氨氮濃度提高到10000mg/L以上，精餾消耗的蒸汽大幅下降，處理成本較其他處理方法最低，其綜合效益最高。
而對于氨氮為8000mg/L以上的廢水，采用氣態(tài)膜的方法就沒有明顯的成本優(yōu)勢了。
但是由于廢水的復(fù)雜性、膜材料的研發(fā)更新?lián)Q代、可逆吸收劑的研發(fā)適用性以及后續(xù)副產(chǎn)品的生產(chǎn)應(yīng)用等多種原因，氣態(tài)膜法脫氨工業(yè)化進程很慢，國內(nèi)生產(chǎn)應(yīng)用實例較少。
典型案例
(一)項目概況
某公司高濃度氨氮廢水(4000～6000mg/L)處理能力50t/h，污水來源于煉油催化劑裝置，2008年5月開始工藝包設(shè)計，2008年12月完成工程設(shè)計，并于2009年2月整套裝置開始建設(shè)。2010年5月裝置竣工并正式投產(chǎn)運行，各項指標均達到了設(shè)計要求，并穩(wěn)定運行至今。
(二)技術(shù)指標
根據(jù)催化劑齊魯分公司出具的標定報告，項目裝置運行平穩(wěn)，氨氮含量由2500～7500mg/L降至15mg/L以下，達到國家一級排放要求(氨氮含量<15 mg/L);蒸汽耗量≤50kg/t廢水，較傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)省三分之二;電耗≤4kW·h/t廢水，運行效果優(yōu)于進口同類裝置。
(三)投資費用
該項目總投資約1830萬元，其中設(shè)備投資850萬元，基建投資628萬元，其他投資352萬元，噸水投資費用為24.4萬元。主體設(shè)備壽命15年。
(四)運行費用
根據(jù)2010年5月13日9:00～2010年5月19日9：00催化劑長嶺分公司實際運行標定情況，以標定期間物料價格為基準，處理每噸高氨氮污水所需原材料成本16.98元、能耗成本7.25元、回收硫銨產(chǎn)生效益7.96元，即處理每噸高氨氮污水所需費用為16.3元。
