含氮化合物已成為環境的主要汙染源，廢水中（zhōng）氨氮（dàn）的去除率是考察水處（chù）理效果的主要指標之一。 

1 氨氮廢水的來源
含氮物質進入水（shuǐ）環境的途徑主要包括自然過程和人類活動兩個方麵。

自然來源和過程主要包括降水降（jiàng）塵（chén）、非市區徑流和生物固氮等。

人類的活動主（zhǔ）要包括未處理或處理過的城市（shì）生（shēng）活和工業廢水、各種浸濾（lǜ）液和（hé）地表（biǎo）徑流等。人工合成的（de）化學肥料是水體中（zhōng）氮營養元素的主要來源，大量未被農作（zuò）物（wù）利用的氮化合物絕大部分被農田排水和地表徑流帶入地下水和地表水中。

氮在廢（fèi）水中（zhōng）以（yǐ）有機態氮（dàn）、氨態（tài）氮（NH4+-N）、硝態氮（NO3--N）以及亞硝（xiāo）態氮（NO2--N）等（děng）多種形式存在，而氨態氮是最主要（yào）的存（cún）在（zài）形（xíng）式之一（yī）。廢水中的氨氮是指以遊離氨和離子銨形式存在的氮，主要來源於生活汙水（shuǐ）中含氮有機物的分解，焦化、合成氨等工業廢水，以及農田排水等。氨氮汙染源多（duō），排（pái）放量（liàng）大，並且排放的濃度變化大。

2 氨氮（dàn）廢水的危害
水環境中存在過量（liàng）的氨氮（dàn）會造成多方麵的有害影響：
（1）由於NH4+-N的（de）氧化，會造成水體中溶解氧濃度（dù）降低，導致水體發黑發臭，水質（zhì）下降（jiàng），對水生動植物的生存造成影響。在有利的環境條件（jiàn）下，廢水（shuǐ）中所含的有機氮（dàn）將會轉化成NH4+-N，NH4+-N是（shì）還原力（lì）最強的無機氮形態，會進一步轉化成NO2--N和NO3
--N。根據生化反應計量關係，1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧氣（qì）3.43 g，氧化成NO3--N耗氧（yǎng）4.57g。
（2）水（shuǐ）中氮素含量太（tài）多會導致水體富營養化，進而造成一係列（liè）的嚴（yán）重後果。由（yóu）於氮的存在，致使光合微生物（大多數為藻類）的數量增加，即水體發（fā）生富營養化現象，結果造成：堵塞（sāi）濾池，造成濾池運轉周期縮短，從而增（zēng）加了水處理的費用；妨礙水上運動；藻類代謝的最終產物可產生引起有色度和味道的化合物；由於藍（lán）-綠藻類產生的毒素，家畜損傷，魚類死亡；由於藻類（lèi）的腐爛，使水體中出現氧（yǎng）虧現象。
（3）水中的NO2--N和NO3--N對人和水生生物（wù）有較大的危害作用。長期飲用NO3--N含量超過10mg/L的水，會發生高鐵血紅蛋白症，當血液中高鐵血紅蛋白含量達到70mg/L，即發生窒息。水中的NO2--N和胺作用會（huì）生成亞硝胺，而亞硝（xiāo）胺是“三致”物質。NH4+-N和氯反應會（huì）生成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小，因此當有NH4+-N存在時，水處理廠將需要更大的加氯量，從而增加處理成本。 

3 氨氮廢水處（chù）理的主要技術
目前，國內外氨氮廢水處理有折（shé）點氯化法、化學沉澱法、離（lí）子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方（fāng）法，這些技術可分為物理（lǐ）化學法和生物脫氮技術兩大類（lèi）。
 

3.1 生物脫氮法
微生物去除氨氮過程需經兩個階段。第一階段為硝化過程，亞硝化菌和（hé）硝化菌在有氧條件下將（jiāng）氨態氮轉化為亞硝態氮（dàn）和硝（xiāo）態氮（dàn）的過程。第二階段為反硝化過程，汙水中的硝態氮（dàn）和亞硝態氮在無氧或低氧條（tiáo）件下，被反硝化菌（異養、自（zì）養微（wēi）生物均有發現且種類很多）還原（yuán）轉化為氮氣。在此過程中（zhōng），有機物（甲醇、乙酸、葡萄糖等）作為電子供體被氧化而提供能量。常見的生（shēng）物脫氮流程可（kě）以分（fèn）為3類（lèi），分別是多級汙泥係（xì）統、單級汙泥係統和生物膜係統。

3.1.1 多級汙泥係統（tǒng）
此流（liú）程可以得到相當好的BOD5去（qù）除效果和脫氮（dàn）效果，其缺點是流程長（zhǎng）、構築物多、基建費用高、需要外加（jiā）碳源、運行費（fèi）用高、出水中殘留一定（dìng）量甲（jiǎ）醇等。

3.1.2 單級汙泥係統
單級（jí）汙泥係統的形式包括前置（zhì）反硝化係統、後置反硝化係統及交替工作係統。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為（wéi）A/O流程（chéng）與傳統的生物脫氮工藝（yì）流程相比，A/O工藝具有流程簡單、構築物少、基建費用低、不需外加碳源、出水水質高等優點。後置式反（fǎn）硝化係統，因為混合液缺乏有機物，一（yī）般還（hái）需要人工投加碳源，但脫氮（dàn）的效果可高於前置（zhì）式，理論上（shàng）可接近100%的脫氮。交替工作（zuò）的（de）生（shēng）物脫氮流程主要由兩個串聯池子組（zǔ）成，通過改換進水（shuǐ）和出水的方向，兩個池（chí）子交替在缺氧和（hé）好氧的條件下運行。該係統本質上仍是A/O係統，但其利用交替工作的方式，避免了混合液的回流（liú），因（yīn）而脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高，且一般必須配置計算機（jī）控製自動（dòng）操作係統。

3.1.3 生物膜係統
將（jiāng）上述A/O係統中的缺氧池和好氧池改為固定（dìng）生物（wù）膜反應器，即形成生物膜（mó）脫氮係統。此係統中應有混合液（yè）回流，但不需汙泥回流，在缺（quē）氧的好氧反應（yīng）器中保存了適應於（yú）反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個（gè）汙泥係統。
 

3.2 物化除氮
物化除氮常用的物理化學方法有折點氯化法（fǎ）、化學沉澱法、離子交換（huàn）法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化（huà）濕式氧化法等。

3.2.1 折點氯化（huà）法
不連續點氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種（zhǒng），利用在水中的氨與氯反應生成（chéng）氮氣而將水中（zhōng）氨去除的化學處理法（fǎ）。該方法還可以起到殺菌作用，同時使一部分有機物無機化，但經氯化處理後的出水中留有餘氯，還應進一步脫氯處理。
 

在含有氨的水中（zhōng）投加次氯（lǜ）酸HClO，當pH值在中性附近時，隨次氯酸的投加，逐步進行下述主要反（fǎn）應：
NH3 + HClO →NH2Cl + H2O ①
NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O ②
NH2Cl + NHCl2 →N2 + 3H+ + 3Cl- ③
投加氯量和（hé）氨氮（dàn）之比（簡稱Cl/N）在5.07以下時（shí），首先（xiān）進行①式反應，生成一氯胺（NH2Cl），水中餘氯濃（nóng）度增大，其（qí）後（hòu），隨著（zhe）次氯酸投加量的增加，一氯胺（àn）按②式進行反應，生成二（èr）氯胺（NHCl2），同時進行③式反應，水中的N呈N2被去除。其結果是，水中的餘氯濃度隨Cl/N的增大而減（jiǎn）小，當Cl/N比值達到某個數值以上時，因未反應而殘留的次氯酸（即遊離餘氯）增多，水中殘留餘氯的濃度再次增大，這個最小值的點稱為不連續點（習慣稱為折（shé）點）。此時的（de）Cl/N比按理論（lùn）計算為7.6；廢水處理中（zhōng）因為氯與廢水中的有機物反（fǎn）應，C1/N比應比（bǐ）理論值7.6高些，通常為10。此外（wài），當pH不在中（zhōng）性範（fàn）圍時，酸性（xìng）條件下多生成三氯胺（àn），在堿（jiǎn）性條件下生成硝酸，脫氮效率降低。
 

在pH值（zhí）為6～7、每mg氨氮氯投加量為10mg、接觸0.5～2.0h的情況下，氨（ān）氮的去除率為90%～100%。因此此法對低濃度氨（ān）氮廢水適用。
 

處（chù）理時所需的實際氯氣量（liàng）取決於溫度、pH及氨氮濃度（dù）。氧化每（měi）mg氨氮有時（shí）需要9～10mg氯氣折點，氯化法處理後的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進行反氯化，以（yǐ）除去水中殘餘的氯。雖然（rán）氯化（huà）法反（fǎn）應迅速，所需設備投資少，但液氯的安全使（shǐ）用和貯存要求高，且處理成（chéng）本也較高。若用次氯酸或二氧化氯（lǜ）發生裝置代替液氯，會更安全且運行費用可以降低，目前國內（nèi）的氯發生（shēng）裝置的產氯量（liàng）太小，且價格昂貴。因此氯化法一般適用於給水的（de）處理，不太適合處理大水量高濃度的氨氮廢水。
 

3.2.2 化學沉澱法
化學沉（chén）澱法是（shì）往水中投加（jiā）某種化學藥劑，與（yǔ）水中的溶解性物（wù）質發生反（fǎn）應，生（shēng）成難溶於水的鹽類，形成沉渣易去除，從而降（jiàng）低水中溶解性物質的含量。當在含有NH4+的（de）廢水中加入（rù）PO43-和Mg2+離子時，會發生如下（xià）反應：
NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成難溶於水的MgNH4PO4沉澱（diàn）物，從而達到去除水（shuǐ）中氨氮的（de）目的。采用的常見（jiàn）沉澱劑是Mg(OH)2和H3PO4，適宜的pH值範圍為（wéi）9.0～11，投加質（zhì）量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5～3.5。廢水中氨（ān）氮濃度小於（yú）900mg/L時，去除率在90%以上，沉澱物是一種很好的（de）複合（hé）肥料。由於Mg(OH)2和H3PO4的價（jià）格（gé）比較貴，成本較高，處理高濃度氨氮廢水可行，但該（gāi）法向廢水中加入（rù）了PO43-，易（yì）造成二次汙染（rǎn）。
 

3.2.3 離子交換法
離子交換法的實質是不（bú）溶性離子化合物（離子交換劑）上的可交換（huàn）離子（zǐ）與（yǔ）廢水中的其它同性離子的交換反應，是一（yī）種（zhǒng）特殊的吸附過程，通常（cháng）是可逆性化學吸附。沸石是一種天然離子交換物質（zhì），其價格遠低於陽離子交（jiāo）換樹脂，且對NH4+-N具有選擇性的吸附能
力，具有較（jiào）高的陽離子交換容量，純絲光（guāng）沸石和斜（xié）發沸石的陽離子交換容量平均為每10 0g相當於（yú）213和223mg物質的量（m.e）。但實際天然沸石（shí）中含有不純物質，所以純度較高的沸石交換容量每10 0g不大於（yú）20 0m.e，一（yī）般為10 0～150m.e。沸石作為離子交換劑，具（jù）有特殊的離（lí）子交換特性，對離子的選擇交換順（shùn）序是：Cs（Ⅰ）>Rb（Ⅰ）>K（Ⅰ）>NH4+>Sr（Ⅰ）>Na（Ⅰ）>Ca（Ⅱ）>Fe（Ⅲ）>Al（Ⅲ）>Mg（Ⅱ）>Li（Ⅰ）。工程設計應（yīng）用中，廢水pH值應調整到6～9，重金屬大體上（shàng）沒有什麽
影響；堿金（jīn）屬、堿土金屬中除（chú）Mg以外都（dōu）有影響，尤其是Ca對沸石（shí）的離子交換能力影響比Na和（hé）K更大。沸石吸附飽和後必須進行再生，以采用再生液法為主，燃燒法很少用。再生液（yè）多采用NaOH和NaCl。由（yóu）於廢水中含（hán）有Ca2+，致使沸石（shí）對（duì）氨的（de）去除率呈不可逆性的降低，要考慮補充和更新。
 

3.2.4 吹脫法（fǎ）
吹脫法是將廢水調（diào）節至堿性，然後在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸將廢水中的遊離（lí）氨吹脫至大氣中。通入蒸汽，可升高廢水溫度，從而提高一定pH值時被吹脫的氨的比率。用該法處理氨（ān）時，需（xū）考慮排放的遊離（lí）氨總量應符合氨的大氣排放標準（zhǔn），以免造（zào）成二次汙染。低（dī）濃（nóng）度（dù）廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而（ér）煉鋼、石油化工、化肥、有機（jī）化工（gōng）有色金屬冶煉等行業的高濃度（dù）廢水則常用（yòng）蒸汽進行吹脫。
 

3.2.5 液膜法
自從1986年黎念之發（fā）現乳狀液膜（mó）以來，液膜（mó）法得到了廣泛的研究。許多人認為（wéi）液（yè）膜分離法有可能成為繼萃取法（fǎ）之（zhī）後的第二代分離純化技術，尤（yóu）其適用於低濃度金屬離子提純及廢水處理等過程。乳狀液膜法去除氨氮的機理是：氨（ān）態氮NH3-N易溶於膜相油（yóu）相，它從膜相外高濃度的（de）外側，通過膜（mó）相的擴散遷移，到（dào）達膜相內側與內（nèi）相界麵，與膜內相中的酸發生解脫反應，生成的（de）NH4+不溶（róng）於油相而穩定在膜內相中，在（zài）膜內外兩側氨濃度差的推動下，氨（ān）分子不斷（duàn）通過膜表麵吸附、滲透擴散遷移至膜相內（nèi）側解吸，從（cóng）而達到分離去除氨氮的目（mù）的（de）。
 

3.2.6 電（diàn）滲析法
電滲析是一種膜法分離技術（shù），其利用施加在陰陽膜對之間的電壓去（qù）除水溶液（yè）中溶解（jiě）的固（gù）體。在電（diàn）滲析（xī）室（shì）的陰陽滲透（tòu）膜之間施加直（zhí）流電壓，當進水通過多對（duì）陰陽離子滲透（tòu）膜時，銨離子（zǐ）及其他離子在施加電壓的影響下，通過（guò）膜而進入另一側的濃水中並在（zài）濃水（shuǐ）中集，因而從進水中分離出來。
 

3.2.7 催（cuī）化濕式氧化法
催化濕式氧化法是（shì）20世紀80年代國際上發展起來的一種治理廢水的新技術。在一定溫度、壓（yā）力和催化劑作（zuò）用下，經空氣氧化，可使汙水中的有機物和氨分（fèn）別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質，達到淨化的（de）目的（de）。該（gāi）法具有淨（jìng）化效率高（廢水經淨化後可（kě）達（dá）到飲用水標準）、流（liú）程簡單、占地麵積少等特點。經多年應用與實踐，這一廢水處理方法的建設及運行費用僅為常規方法的60%左（zuǒ）右，因而在技（jì）術上和經濟上均具有較強的競爭力。
 

4 結論

氨氮（dàn）廢水降解的各種技術與工藝（yì）過程，都（dōu）有各自的優點與缺（quē）點。由（yóu）於廢水所含汙染物的種類和數量（liàng）不同，還沒有一種通用（yòng）的方法（fǎ）能處理所有的氨氮廢水。因此，必須針（zhēn）對廢水所含的成分（fèn）進行（háng）深入係統地研究，選擇和確定處理技術及工（gōng）藝。

目前，生物脫氮法主要用於（yú）含有機物的低氨氮濃度化工廢水和生活汙水（shuǐ）的處（chù）理（lǐ），該法技術可靠（kào），處理效果好。對於高濃度氨氮廢水主要（yào）采用吹（chuī）脫法，近年來興起的膜法分離技術（shù）及催化濕式氧化等方法（fǎ）具有很好的應用前景。