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氨氮测量方法及低浓度氨氮污水处理工艺

氨氮污水的处理方法通常有化学法、物理法、物理化学以及生化法等。化学法有离子交换、折点加氯、含氨副产品焚烧、催化裂解、电渗析、电化学处理等；物理法有反渗透、土壤灌溉等；物理化学法有空气吹脱法、蒸汽汽提法等；生物法有藻类养殖、生物硝化等。

根据国内外工程实例及资料介绍，目前在实际工程应用中主要有生物法、空气吹脱法、蒸汽气提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、反渗透法和电渗析法等，分别介绍如下：

污水中氨氮的测定方法

一、原理

碘化汞和碘化钾的碱性溶液与氨反应生成淡黄棕色胶态化合物，其色度与氨氮含量成正比，通常可在波长410—425nm范围内测其吸光度，计算其含量。本法最低检出浓度为0.025mg/L（光度法），测定上限为2mg/L。

二、仪器

1．500mL全玻璃蒸馏器。

2．50mL具塞比色管。

3．pH计。

4．分光光度计。

三、试剂

配制试剂用水均应为无氨水。

1．1mol/L氢氧化钠溶液。

2． 无氨水：可用一般纯水通过强酸性阳离子交换树脂或加硫酸和高锰酸钾后，重蒸馏得到。

3．吸收液：

①0.01mol/L硫酸溶液。

②硼酸溶液：称取20g硼酸溶于水中，稀释至1L。

4．纳氏试剂：称取16g氢氧化钠，溶于50mL水中，充分冷却至室温。

另称取7g碘化钾和碘化汞(HgI2)溶于水，然后将此溶液在搅拌下徐徐注入氢氧化钠溶液中。用水稀释至100mL，贮于聚乙烯瓶中，密塞保存。

5．酒石酸钾钠溶液：称取50g酒石酸钾钠(KNaC4H4O6•4H2O)溶于100mL水中，加热煮沸以除去氨，放冷，定容至100mL。

6．铵标准使用溶液：移取5.00mL铵标准贮备液于500mL容量瓶中，用水稀释至标线。此溶液每毫升含0.010mg氨氮。

7．铵标准贮备溶液：称取3.819g经100℃干燥过的氯化铵(NH4Cl)溶于水中，移入1000mL容量瓶中，稀释至标线。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。

四、测定步骤

1．水样预处理：无色澄清的水样可直接测定；色度、浑浊度较高和含干扰物质较多的水样，需经过蒸馏或混凝沉淀等预处理步骤。

2．标准曲线的绘制：吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.0mL铵标准使用液于50mL比色管中，加水至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.5mL纳氏试剂，混匀。放置10min后，在波长420nm处，用光程10mm比色皿，以水为参比，测定吸光度。

由测得的吸光度，减去零浓度空白管的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以氨氮含量（mg）对校正吸光度的标准曲线。

3．水样的测定：分取适量的水样（使氨氮含量不超过0.1mg），加入50mL比色管中，稀释至标线，加1.0mL酒石酸钾钠溶液（经蒸馏预处理过的水样，水样及标准管中均不加此试剂），混匀，加1.5mL的纳氏试剂，混匀，放置10min。

4．空白试验：以无氨水代替水样，作全程序空白测定。

五、计算

由水样测得的吸光度减去空白实验的吸光度后，从标准曲线上查得氨氮含量（mg）。

氨氮(N,mg/L)=m×1000/V

式中：m¬——由校准曲线查得样品管的氨氮含量（mg）；

V——水样体积（mL）。

6.注意事项

1、纳氏试剂中碘化汞与碘化钾的比例，对显色反应的灵敏度有较大影响。静置后生成的沉淀应除去。

2、滤纸中常含痕量铵盐，使用时注意用无氨水洗涤。所用玻璃器皿应避免实验室空气中氨的沾污。
 

低浓度氨氮污水处理

1.空气吹脱法

空气吹脱法是使污水作为不连续相与空气接触，利用污水中氨的实际浓度与平衡浓度之间的差异，使氨氮由液相转移至气相而达到污水脱氨的目的。在空气吹脱过程中，污水pH、水温、水力负荷及气水比对吹脱效果有非常大的影响。一般来说，pH要提高至10.8-11.5、水温一般不能低于20℃、水力负荷为2.5-5m3/(m2•h)、气水比2500-5000m3/m3，当污水处理要求更高时甚至达到7000-8000m3/m3，或者需要多塔串联操作方可满足工艺要求。空气吹脱法所需空气量大，而空气吹脱塔因为受到塔设备空塔气速的限制，一般体积非常庞大，占地面积大。另外，空气吹脱法需要在系统中引入第三种介质——空气，氨自污水进入空气中，因为空气量很大，氨在空气中的浓度很低，必须再采用酸对含氨空气进行洗涤，而酸洗塔同样体积非常庞大，而且在吸收不够充分的情况下，容易造成二次污染，即水污染转化为空气污染。

2.生物法

传统的生化法主要用于低浓度氨氮污水处理，它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮转变为氮气。低浓度氨氮污水通常具有比低的特点，有些生产污水甚至不含COD，因此采用生物脱氮的方式处理，需要加入碳源，运行成本很高。常见工艺有A/O或A2/O）和SBR工艺。其缺点是处理过程对温度和工业污水中某些组分的干扰非常敏感，需要的反应器体积比较大，而且反硝化过程中会产生N2O，易转化为其它影响臭氧层的氮氧化物，反硝化把NH4＋这种有价值的物质转化成N2逸入空气，造成浪费。在A/O工艺中，为了促使反硝化反应顺利进行，一般要求C/N大于3。

3.折点加氯法

折点加氯法是通过投加过量的氯或次氯酸钠，将污水中的氨完全氧化为N2的方法。为了保证完全反应，氧化1kg氨氮需要10kg的氯气。折点氯化法的出水在排放前需用活性炭或与O2进行反氯化，以去除水中的残余氯。折点氯化法的处理效果稳定，不受水温影响，投资较少。其突出优点是通过正确控制加氯量和对流量进行均化，使污水的全部氨氮降为零,同时使污水达到消毒目的，对于低浓度氨氮污水的处理，此法较经济因此常用作深度处理。但运营成本高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。因本工程氨氮含量偏高、需大量的氯气和NaOH，故处理成本也很高（15-20元/m3），而且氯气在贮存、运输等方面存在不安全因素。

4.蒸汽汽提法

蒸汽汽提法是用蒸汽将污水中的游离氨转变为氨气逸出，其处理机理与吹脱法基本相同，也是一个气液传质过程，即在高pH值时，使污水与蒸汽密切接触，从而降低污水中氨浓度的过程。传质过程的推动力是气相中氨的分压与污水中氨的浓度对应的平衡分压之间的差值。蒸汽汽提法由于采用的工作介质是蒸汽，氨自污水进入蒸汽中，然后在塔顶精馏成为浓氨水回收，因此无需增加后处理工序。蒸汽汽提所需蒸汽体积要比空气吹脱法中所需空气体积小得多，因此设备体积较小，占地面积较少。汽提法比较适用于处理1000mg/L以上的高浓度氨氮污水，对氨氮的去除率可达99％以上，效率高，技术成熟度好。但是，常规的汽提污水脱氨技术蒸汽消耗量大，处理污水单耗比较高。蒸汽汽提污水脱氨技术的普及推广应用需要在节能降耗方面加大研究开发的力度。

5.化学沉淀法

化学沉淀法是通过向水中投加化学药剂，使氨反应生成不溶于水的沉淀，从而达到污水脱氨的目的。一般所用的化学药剂为镁盐和可溶性磷酸盐。化学沉淀法的氨氮脱除率一般为80%-90％。工艺比较简单、设备投资较少。但是由于需要向污水中投加国家严格控制排放的磷酸盐（国家一级标准要求磷<0.5mg/L），后续除磷要求很高。因此该工艺一般只适用于氨氮和磷同时存在的场合。

6.离子交换法

离子交换法适用于氨离子浓度在10～100mg/L的污水。其原理是选用阳离子交换树脂，将水中的铵离子与树脂上的钠离子交换，从而达到去除铵的目的。沸石具有从含钠、镁和钙等离子的溶液中有选择地去除氨离子的特点，因而选其作为交换树脂也叫有选择性的离子交换法，穿透的树脂要用2%的氯化钠溶液再生，再生液经过去氨处理后再循环使用，达一定的循环率后排放。离子交换除氨法树脂的再生操作复杂，设备及管道的腐蚀严重，再生下来的氨回用价值不高，因此工业型规模应用很少。

7.反渗透法和电渗析法

反渗透法和电渗析法的投资和运行费用都比较高。而且，电渗析的预处理要求高，反渗透膜的使用寿命短，目前在国内应用极少。

8.膜分离法

采用膜分离技术处理氨氮污水是近几年来研究比较多的污水脱氨技术之一。膜分离技术处理氨氮污水的处理效果比较好，条件温和。由于氨氮污水中往往有较多的固体悬浮物及易于结垢的盐类，考虑到膜的阻塞及再生问题，膜分离技术对水质的要求较高。

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