近20年來，人們對氨氮廢水的處理進行了大量的研究。其研究範圍涉及生物法和物理化學法的各種處理過程。目前國內應用最廣泛的技術有生物脫氮、氨吹脫、拐點氯化、化學沈澱、離子交換、液膜和土壤灌溉。
壹.生物法
1.生物過程機理-生物硝化和反硝化機理
在汙水生物脫氮過程中，首先在好氧條件下，通過好氧硝化菌的作用，將汙水中的氨氮氧化成亞硝酸鹽或硝酸鹽；然後在缺氧條件下，亞硝酸鹽和硝酸鹽被反硝化菌(反硝化細菌)還原成氮氣，從汙水中逸出。因此，汙水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。生物脫氮工藝流程見圖1。
硝化反應是氨氮轉化為硝酸鹽的過程，包括兩個基本反應步驟:與亞硝酸鹽細菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應；硝化細菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。
在缺氧條件下，由於兼性反硝化菌的作用，將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為N2的過程稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種有機底物(碳源)。
生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達70%-95%，且二次汙染小，經濟實惠，因此在國內外得到廣泛應用。但有占地面積大，低溫效率低的缺點[11]。
2.傳統生物法
目前，傳統的前置反硝化生物脫氮是國內外氨氮廢水實際處理中采用的比較成熟的生物處理方法，如A/O、A2/O工藝，可以在壹定程度上去除廢水中的氨氮。傳統的生物脫氮途徑壹般包括硝化和反硝化兩個階段。硝化和反硝化分別由硝化菌和反硝化菌完成。由於對環境條件的要求不同，這兩個過程不能同時發生，只能依次進行，即在好氧條件下發生硝化，在缺氧或厭氧條件下發生反硝化。由此發展起來的生物脫氮工藝，大多是將缺氧區和好氧區分開，形成壹個階段性的硝化反硝化過程，使硝化和反硝化可以獨立進行。在1932中，Wuhrmann通過內源反硝化建立了後反硝化工藝，LudZack和Ettinger在1962中提出了前反硝化工藝。1973年，Barnard結合前兩種工藝提出了A/O工藝，隨後出現了各種改進工藝，如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA工藝等。這些都是典型的傳統硝化反硝化過程[12]。
3.音頻/視頻系統
A/O脫氮除磷系統，即缺氧和好氧脫氮除磷系統。它是美國、南非等國在70年代主要開發的壹種工藝，可以去除廢水中的氮汙染物，對除磷也有壹定的效果[13]。其工藝流程是使廢水依次經過缺氧和好氧兩個階段，所以人們壹般稱之為缺氧好氧脫氮除磷系統，簡稱A/O系統。A/O系統流程簡單，操作管理方便，易於原廠改造，提高了出水水質。近年來，它得到了廣泛的應用。A/O流程如圖2所示。
4.缺氧/好氧工藝(簡稱A2/O工藝)
A2- O工藝是汙水中的NH3和銨鹽在好氧條件下被氧化成NO2-N和NO3-N，然後在缺氧條件下通過反硝化作用將NO2-N和NO3-N還原成N2，從而達到脫氮的目的。A2/O是目前常用的工藝，它在A/O工藝中增加了壹個厭氧段和壹個缺氧段。傳統的A2/O工藝如圖3所示。
5.厭氧-缺氧-好氧工藝(簡稱A1-A2/O工藝)
A1-A2/O工藝與A2/O工藝同屬於以硝化反硝化為基本工藝的生物脫氨工藝，但不同的是A1-A2/O工藝在A1/O工藝的基礎上增加了壹級預處理階段——厭氧階段(A1)，以水解(酸化)為目的
近幾十年來，盡管生物脫氮技術有了很大的發展，但硝化和反硝化仍然需要在兩個隔離的反應器中進行，或者在同壹反應器中造成時間或空間上交替的缺氧和好氧環境。傳統的生物脫氮工藝主要包括前置脫氮和後置脫氮。前置反硝化可以利用廢水中壹些快速易降解的有機物作為碳源。雖然可以節省反硝化階段添加碳源的成本，但前置反硝化工藝不能完全脫氮，廢水和汙泥的循環利用率也較高。如果要獲得高的脫氮率，就必須相應地提高循環比和能耗。後期反硝化依賴於快速易降解有機碳源的加入，同時會產生大量汙泥，出水COD和低水平DO也影響出水水質。傳統生物脫氮工藝存在諸多問題:(1)工藝流程長，占地面積大，資金投入高；(2)由於硝化細菌增殖緩慢，難以維持較高的生物濃度，特別是在低溫冬季，系統HRT較長，需要較大的曝氣池，增加了投資和運行成本；(3)為了維持較高的生物濃度和獲得良好的脫氮效果，系統必須同時回流汙泥和硝化液，這增加了動力消耗和運行成本；(4)系統抗沖擊能力弱，高濃度的NH3- N和NO2-廢水會抑制硝化細菌的生長；(5)硝化過程中產生的酸性需要加堿中和，不僅增加了處理成本，還可能造成二次汙染。
6.新型生物脫氮工藝
隨著生物脫氮技術的深入研究，其新的發展突破了傳統的理論認識。近年來，許多研究表明，硝化作用不僅由自養細菌完成，也由壹些異養細菌完成。反硝化作用不僅在厭氧條件下進行，而且對某些細菌來說也在有氧條件下進行。而且很多好氧反硝化菌都是異養硝化菌(如Thiosphaerapantotropha)，可以將NH4+氧化成NO2-後直接進行反硝化。生物脫氮技術在概念和工藝上的新發展【16】主要包括:短程(或簡單)硝化反硝化、同步硝化反硝化(同步硝化反硝化)和厭氧氨氧化-anam。
7.厭氧氨氧化過程
厭氧氨氧化(Anammox)是以硝酸鹽為電子受體或以氨為直接電子供體還原硝酸鹽或將亞硝酸鹽轉化為氮氣的反硝化反應。與傳統的硝化反硝化工藝或同步硝化反硝化工藝相比，氨的厭氧氧化具有許多突出的優點。主要表現在:(1)不需要額外添加有機物作為電子供體，既能節約成本，又能防止二次汙染；(2)1molNH4+每次氧化在硝化反應中消耗2mol，而在厭氧氨氧化反應中，1mol NH 4+每次氧化只需0.75mol的氧氣，耗氧量減少62.5%(不考慮細胞合成)，因此耗氧量和能耗可大大降低；(3)傳統硝化氧化1molNH4+可產生2mol oh+，反硝化還原1molNO3-或NO2-會產生1molOH-，而氨厭氧氧化的生物產酸量大大減少，產堿量降至零，可節省可觀的中和試劑[17]。因此，厭氧氨氧化及其技術具有很大的研究價值和發展前景。
8.短程硝化反硝化過程
短程硝化反硝化是在HNO2階段停止硝化，然後進行反硝化。其生物脫氮過程如下:NH+4-HNO2？——N2
短程生物脫氫工藝優點:可節省約25%的供氧量，降低能耗；節省40%的反硝化所需碳源，在C/N比不變的情況下，提高TN去除率；減少高達50%的汙泥產量；減少堿的用量，縮短反應時間。但短程硝化反硝化的缺點是不能長時間穩定維持HNO2 _ 2的積累[18]。目前，荷蘭代爾夫特理工大學開發的SHARON工藝已在荷蘭鹿特丹多克海文汙水處理廠建成並投入運行[19]。
9.同步硝化反硝化過程
所謂同步硝化反硝化過程，就是在同壹反應器中，在相同的運行條件下，硝化和反硝化同時發生的現象。同時，由於硝化反硝化過程在壹個反應器中進行，具有以下優點:脫氮徹底，強化除磷；減少曝氣，節約能耗，增加設備處理負荷，降低堿度能耗；簡化系統的設計和運行，硝化反硝化工藝的缺點是影響因素多，過程難以控制。目前，荷蘭、丹麥、意大利等國的現有汙水處理廠均采用同步硝化、反硝化和脫氫工藝[20]。
綜上所述，氨氮廢水的生物處理是穩定的，但壹般要求氨氮濃度在400 mg/L以下，總氮去除率可達70% ~ 95%。生物脫氮新工藝在處理高濃度氨氮廢水中具有很高的效率。目前實際投入運行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝，但其工藝條件較為嚴格，尤其是對溶解氧的要求更加嚴格，在實際應用中難以控制。其他新型脫氮技術也只是處於實驗研究階段。對於成分復雜、生物毒性高的高濃度含氮汙水，為了達到良好的處理效果，必須根據不同的行業和汙水性質采用不同的處理方法。目前焦化、味精、化肥等行業多采用A/O法，養殖業壹般采用SBR法(序批式生物反應法)。根據國內外的研究成果和實踐，生物脫氮技術將成為未來高濃度氨氮廢水處理的方向。
二。物理化學處理方法
1.吹脫法和剝離法
汽提和吹脫主要用於去除水中的溶解氣體和壹些揮發性物質。即在水中引入氣體，使氣體和水充分接觸，使水中溶解的氣體和揮發性溶質通過氣液界面，轉移到氣相，從而達到去除汙染物的目的。空氣或蒸汽常用作載氣，前者稱為吹脫，後者稱為汽提。
氨吹脫吹脫是壹個傳質過程，即在高pH下，使廢水與空氣緊密接觸，降低廢水中的氨濃度，驅動力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度的平衡分壓之差。
氨汽提汽提工藝具有工藝簡單、處理效果穩定、基建費用和運行費用低等優點，但其缺點是形成結垢，這是大型氨汽提汽提塔的嚴重操作問題。如果產生軟垢，可以安裝噴水系統；但是如果形成硬垢，這個問題不是用噴或者刮就能消除的[21]。
2.拐點氯化法
拐點加氯法是向廢水中引入氯到某壹點，此時水中遊離氯含量低，氨濃度降至零。當氯的攝入量超過這個點時，水中的遊離氯就會增加。因此，這個點稱為頂點。這種狀態下的氯化稱為拐點氯化。拐點氯化除氨的機理是氯氣與氨氣反應生成無害的氮氣，N2逃逸到大氣中，使反應繼續向右進行。氯化比例:M(Cl2)與M(NH3-N)的比例為8 :l-10 :1。當氨氮濃度小於20 mg/ L時，反硝化率大於90%，pH值和pH值有很大影響。pH值高時會產生NO3-，低時會產生NCl3，消耗氯氣。通常pH值控制在6-8[22]。
該方法用於廢水深度處理，脫氮率高，設備投資少，反應迅速徹底，具有消毒功能。但液氯的安全使用和儲存要求高，pH值也高。產生的水需要用堿中和，處理成本高。此外，副產物氯胺和氯化有機物會造成二次汙染。
3.化學沈澱法
化學沈澱法自20世紀60年代開始應用於廢水處理。隨著對化學沈澱法的不斷研究，發現H3PO4和MgO是最好的化學沈澱法。基本原理是在NH4+廢水中加入Mg+和PO43-，使其與NH4+生成不溶性復鹽mgn H4 po 4·6H2O(簡稱MAP)結晶，然後通過重力沈澱將MAP從廢水中分離出來。這樣可以避免將其他有害離子帶入廢水中，MgO也在壹定程度上起到中和H+的作用，節省了堿的用量。化學沈澱後，如果NH4+-N和PO43-的殘留濃度仍然較高，有研究建議化學沈澱放在生物處理之前，生物處理後可以進壹步降低N和P的含量。產品MAP，圓柱形晶體，無吸濕性，在空氣中幹燥快，沈澱時很少吸附有毒物質和重金屬、有機物。此外，MAP的溶解度隨著pH的增加而降低；溫度越低，MAP的溶解度越低。
化學沈澱法可以處理各種濃度的氨氮廢水。與生物法結合處理高濃度氨氮廢水，曝氣池不需要達到硝化階段，曝氣池容積比硝化-反硝化法可減少約1倍。在化學沈澱法中，通過沈澱去除NH4+-N。與硝化-反硝化法相比，大大節省了能耗，反應不受溫度限制，不受有毒物質幹擾。產品MAP還可以作為肥料，壹定程度上可以降低處理成本。因此，MAP沈澱法是壹種技術可行、經濟合理的方法，具有很大的發展前景。但要廣泛應用於工業廢水處理，需要解決以下兩個問題:(1)尋找廉價高效的沈澱劑；(2)開發MAP肥料的價值。
4.離子交換法
沸石是壹種對氨離子具有強選擇性的矽鋁酸鹽。壹般用斜發沸石作為離子交換樹脂去除氨氮。該方法投資少，工藝簡單，操作方便。但對於高濃度氨氮廢水，樹脂會頻繁再生，操作難度大，再生液還是高濃度氨氮廢水，需要再次處理。常用的離子交換系統有以下三種類型:
(1)固定床
在該系統中，溶液的去離子過程是兩階段分批過程。當溶液通過陽樹脂床時，陽離子與氫離子交換生成酸性溶液，然後該溶液通過陰樹脂床以除去陰離子。當交換容量將耗盡時，樹脂將就地再生，常用向下再生法。這種方法可靠，操作方便，但化學效率相對較低，體積較大，與樹脂用量較大有關。有時為了滿足連續流量的要求，需要壹個存儲設備，因此投資成本較高。
(2)混床
混床系統使用壹步法從溶液中去除離子。溶液流過混合床，在那裏陽離子和陰離子樹脂充分混合。混床的再生比兩個單床的再生更復雜，因為兩種樹脂必須在再生前分離。在水力學中，可以利用兩種樹脂的比重差，通過水力反沖洗使其分層。混床雖然化學效率高，但是需要大量的清洗水。這對節約用水是不利的。此外，當收集交換離子作為回收產物時，回收的液體是稀釋的，並且濃縮成本高。
(3)移動床
移動床系統通過兩階段過程從溶液中去除離子。在這兩個過程中，雖然工作流體處理的水是間歇的，但其效果是連續的。首先，溶液和陽離子樹脂反向流動，陽離子樹脂脈動通過容器，新鮮樹脂從壹端補充，用過的樹脂從另壹端排出。在這個過程中，完成離子交換和樹脂再生。然後溶液遊過與上述類似的陰離子樹脂移動床，完成陰離子交換。
三。液膜法
自從1986在黎念之發現乳膠膜以來，液體膜得到了廣泛的研究[23]。許多人認為液膜分離可能成為繼萃取之後的第二代分離提純技術，特別適用於低濃度金屬離子的提純和廢水處理。乳狀液膜法去除氨氮的機理是氨氮(NH3-N)易溶於膜相(油相)，通過膜相的擴散和遷移到達膜相與內相的界面，與膜相中的酸反應，生成的NH4+不溶於油相，穩定在膜相中。在膜內外兩側氨濃度差的推動下，氨分子不斷通過膜表面被吸附。通常采用硫酸作為吸收液，選用耐酸疏水膜。NH3在吸收液和微孔膜的界面被H2SO4吸收，生成不揮發的(NH4 )2SO4並回收。人們對膜吸收法中的膜滲漏進行了研究，發現較高的氨氮和鹽含量能有效抑制水的滲透蒸餾通量。該方法具有投資少、能耗低、效率高、使用方便、操作簡單的特點。此外，膜吸收法具有傳質面積大，無夾帶、液泛、溝流和鼓泡的優點。
1.土壤灌溉
土壤灌溉是取低濃度氨氮廢水(
四。討論
氨氮廢水的處理技術都有各自的優缺點:氨氮廢水的生物處理比較穩定，但壹般要求氨氮濃度在400 mg/L以下，總氮去除率可達70% ~ 95%，是目前國內外應用最廣泛的方法。生物脫氮新工藝在處理高濃度氨氮廢水中具有很高的效率。目前實際投入運行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝，但其工藝條件較為嚴格，尤其是對溶解氧的要求更加嚴格，在實際應用中難以控制。其他新型脫氮技術也只是處於實驗研究階段。氨汽提法技術成熟，汽提效率高，運行穩定，但耗電量大，塔壁易結垢，在寒冷季節會降低效率。化學沈澱法簡單高效，但用量大，因此需要尋找壹種高效、廉價、無汙染的藥劑或助凝劑。人們對膜吸收法中的膜滲漏進行了研究，發現較高的氨氮和鹽含量能有效抑制水的滲透蒸餾通量；對於成分相對簡單的氨氮廢水的處理，在物理和化學方法中，吹脫法和膜吸收法是較為經濟有效的選擇；如果汙水成分比較復雜，比如含油汙染物含量高，需要先進行氣浮預處理。對於高濃度氨氮廢水，為保證出水達標排放，建議采用物化法和生物法組合工藝代替單壹工藝，徹底去除廢水中的氨氮。綜合以上方法:與有機物相比，汙水中氨氮的去除較為麻煩，生化法較為經濟，但不適用於中高濃度氨氮廢水；物化法可以處理高濃度氨氮廢水，但往往是多種方法串聯組合，運行費用昂貴，有的還會產生二次汙染。對於工業廢水，由於氨氮濃度較高，宜采用高濃度氨氮廢水集中物化處理後與其他廢水混合，再采用常規生化處理的組合工藝，以適當降低建成後的工程投資和運行費用。壹般來說，生產單位首先要改革生產工藝，盡量不使用含氮原料。如確需使用，應盡量減少冒泡和滴漏，減少上遊氨氮的排放；汙水脫氮處理工藝的選擇應根據企業的實際情況，先對設計的工藝進行試驗，試驗確認後再開始設計和施工。
結論:氨氮汙水處理方法的選擇應遵循以下原則:
(1)去除中低氨氮濃度的城市汙水和工業廢水中的氨氮，因其工藝簡單、處理能力強、運行方式靈活、處理工藝成熟，在其他同等條件下優先考慮。
(2)根據廢水的特性，選擇不同的物化和生物方法去除高濃度氨氮工業廢水更為經濟有效。
動詞 （verb的縮寫）展望未來
雖然去除氨氮的方法很多，有時采用多種技術的組合，但沒有壹種方案能夠高效、經濟、穩定地處理氨氮廢水。有些工藝在去除氨氮的同時帶來了二次汙染。操作簡單、處理性能穩定高效、運行成本低、實現氨氮循環利用的處理技術是未來的發展方向。鑒於各種方法存在的問題及其發展前景，今後氨氮汙水的研究應著重考慮以下幾個方面:
(1)開發廉價沈澱劑，包括磷、鎂源的開發和回收。
(2)提高離子交換器的吸附性能，延長其使用周期和壽命。
(3)生物脫氮除氨技術將是未來高濃度氨氮廢水處理的方向。
(4)將物理化學方法與生物方法相結合的生物膜法將成為各行業處理高濃度氨氮廢水的可行新工藝，膜滲透和膜汙染問題有待進壹步研究和解決。
(5)生物法和物化法的改良工藝及組合處理工藝有較大的發展空間。
(6)進壹步擴大實驗研究的產業化應用。