废水中氨氮处理方法范文1
关键词：MAP法 高浓度氨氮废水 工艺
据统计，2011年我国化肥的总产量达6027万吨，同比增长了12.14%，大量化肥的生产带来巨大经济效益的同时，也给环境保护工作带来了不小的压力。氨氮作为化肥厂废水中的主要污染物，其中的高浓度氨氮废水（>500mg/L）如果未经处理就直接排入水体中很容易引起水体富营养化，加速水体中的藻类及其他微生物大量繁殖，导致水质下降，被氧化生成的硝酸盐、亚硝酸盐还会影响水生生物，甚至是人们的健康。
一、高浓度氨氮废水处理工艺
氨氮处理技术的选择主要取决于水的性质、要求效果和经济性[1]。近年来在化肥厂氨氮废水尤其是高浓度氨氮废水处理技术研究方面取得了不少成就。当前，常用的脱氮方法主要有生化法、氨吹脱法、折点氧化法、离子交换法和磷酸氨镁沉淀法（MAP）等等。这些工艺各有优点和不足，国内处理高浓度氨氮废水主要选择的是生化法和氨吹脱法（空气吹脱和蒸汽汽提），国外多选择生化法和MAP法。
二、MAP法高浓度氨氮废水处理工艺
磷酸氨镁沉淀法（Mangnesium Ammonium Phosphate），又叫化学沉淀法，国外于20世纪60年代开始研究，至20世纪90年底便作为一种新的废水脱氮工艺而迅速兴起，进入了一个崭新的应用阶段[3]。该法的基本原理是向含有氨氮的废水中添加磷酸盐和镁盐，反应生成磷酸铵镁（MAP）。这种方法处理高浓度氨氮废水后的产物即为磷酸铵镁（MgNH4PO4·6H2O），俗称为鸟粪石，简称MAP。
1.MAP工艺机理
2.MAP工艺适用对象
2.3影响MAP工艺因素
2.3.1反应时间。MAP法反应时间主要取决于MAP晶体的成核速率和成长速率，因此，MAP法处理氨氮废水选择适宜的搅拌速度和控制适当反应时间可以有效提升药剂效率。研究表明，剩余氨氮浓度随着反应时间变与氨氮去除率成正比，反应时间越长，剩余浓度越低，但这样也增加了处理的费用。应控制在一个合理的时间范围内，一般应在1h以内。
2.3.2pH值。作为无机化学沉淀反应，无论采用何种药剂配及配比，合适的pH都是保证反应能否实现的关键[5]。pH值为9左右时对磷酸铵镁的产生最佳[6]。
2.3.3反应物配比。要促使磷酸铵镁的沉淀，沉淀剂投加的摩尔配比理论应为n（Mg2+）：n（NH4+）：n（PO43-）1：1：1。根据同离子效应，增大Mg2+ 、PO43-配比会促进反应，从而提升氨氮的去除率和去除速率。具体详见表3。
2.3.4其他因素。MAP法处理高浓度氨氮废水除了以上三种影响因素外，还与沉淀剂的选择、反应温度等等因素有关。
2.4MAP工艺经济效益
MAP法在处理低浓度氨氮废水运行费用较高，而在处理高浓度氨氮废水时优势明显，该法被广泛应用到高浓度氨氮脱氮除磷后生成的磷酸铵镁又可用作缓释性复合肥料，回收利用率较高。
周娟贞[11]等，用MAP法处理垃圾渗滤液中的高浓度氨氮废水可以产生较大经济效益，成本主要是运转费较高，但可以通过高温降解MAP使沉淀剂得到循环利用，产生NH3可以进一步用于烟道气的脱硝。除了作为肥料外，MAP还可以在提纯后用作化学原料，饲料添加剂以及医药建材等行业。
三、展望
MAP法处理高浓度氨氮废水，具有工艺简单，操作简便，反应稳定，不易受到外界环境的影响，而且脱氮效率高，可以回收再利用，解决了氮的回收和二次污染等难题，具有较好的社会效益和经济、环境效益。但MAP法在应用中费用主要用在沉淀剂上，沉淀利用面较窄，如何降低沉淀剂高昂费用或寻找其替代品，拓宽MAP的用途和使用范围进一步提升经济效益是未来该法的发展方向。
参考文献
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废水中氨氮处理方法范文2
关键词：氨氮；氨水；硫酸铵；磷酸铵镁
中图分类号：TV211.1 文献标识码：A 文章编号：
0引言
目前，含氨氮废水的处理技术，有空气蒸汽气提法、吹脱法、离子交换法、生物合成硝化法、化学沉淀法等，但均有不足之处，共同不足之处是处理后的氨氮无法回收利用。
基于可持续发展观念，在高浓度氨氮废水处理方面，不仅要追求高效脱氮的环境治理目标，还要追求节能减耗、避免二次污染、充分回收有价值的氨资源等更高层次的环境经济效益目标，才是治理高浓度氨氮废水的比较理想的技术发展方向。
1、以氨水形式回收氨氮的废水处理技术
去除氨氮的同时可获得浓氨水的氨氮回收技术，不仅可经济有效地分离与回收氨氮，而且能使处理后废水达标排放。通过电渗析法处理高浓度氨氮废水，氨氮浓度2000～3000mg/L，氨氮去除率可达到87.5%，同时可获得89%的浓氨水；此法工艺流程简单、处理废水不受pH与温度的限制、操作简便、投资省、回收率高、不消耗药剂、运行过程中消耗的电量与废水中氨氮浓度成正比。以氨水形式回收氨氮的污水处理技术，可使氨氮得到充分的回收利用，发挥良好的经济效益。
采用离子膜电解法对高浓度氨氮废水进行脱氨预处理是可行的，将一定量氨氮废水过滤澄清作为阳极区电解液，NaOH溶液作为阴极区支持电解质，在直流电场作用下，NH4+、H+等能通过阳离子交换膜，由阳室向阴室迁移，与阴室的OH-结合，分别生成NH3·H2O和水；同时，在两个电极上发生电化学反应，阳极生成H+以补充阳室迁移出去的阳离子，阴极生成OH-以补充阴室由于与阳室迁移来的NH4+等结合所消耗的OH-。对于氨氮浓度高达7500mg/L的废水，在4V、11L/h、60℃的操作条件下，电解1.5h平均去除率可稳定在58.1%左右，3h去除率接近63.8%，脱除的氨氮可以以浓氨水形式回收，降低处理成本，实现了废物资源化利用。
2、将氨氮制成硫酸铵回收利用的废水治理技术
采用空气吹脱加硫酸吸收的闭气氨氮汽提系统是将废水中的氨氮去除，并将氨氮制成硫酸铵回收利用的废水治理技术。此法不但有效地治理了高氨氮废水，还将氨氮回收利用。闭式硫酸吸收法处理技术的使用，将废水中氨氮浓度为5000~8500mg/L，用闭式硫酸吸收法处理后，废水中氨氮脱出率约为99%，排入水沟与不含氨氮的污水混合，进一步降低污水中的氨氮含量，送往污水处理厂进一步处理，有效地解决了原污水排放不合格的问题，极大地缓解了污水处理场的压力。也减少了氨气的外泄，改善了现场环境，同时得到硫酸铵溶液可回用利用。
聚丙烯(PP)中空纤维膜法处理高浓度氨氮废水，也可将氨氮制成硫酸铵回收利用。疏水微孔膜把含氨氮废水和H2SO4吸收液分隔于膜两侧，通过调节pH值，使废水中离子态的NH4+转变为分子态的挥发性NH3。聚丙烯塑料在拉丝过程中，将抽出的中空纤维膜拉出许多小孔，气体可以从孔中溢出，而水不能通过。当废水从中空膜内侧通过时，氨分子从膜壁中透出，被壁外的稀H2SO4吸收，而废水中的氨氮得以去除，同时氨以(NH4)2SO4的形式回收。聚丙烯中空纤维膜法脱氨技术先进，二级脱除率≥99.4%，适用于处理高浓度氨氮废水，处理后废水能够达标排放。采用酸吸收的方法，可以(NH4)2SO4的形式回收氨氮，且不产生二次污染。膜法脱氨工艺设备简单，能耗低，占地面积小，操作方便。
3、鸟粪石结晶沉淀法回收氨氮技术
磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)俗称鸟粪石，英文名称struvite(magnesium ammonium phosphate)，简称MAP，白色粉末无机晶体矿物，相对密度1.71。MAP是一种高效的缓释肥料，在沉淀过程中不吸收重金属和有机物。此外，它可用作饲料添加剂、化学试剂、结构制品阻火剂等。
关于鸟粪石结晶沉淀法处理氨氮废水的应用研究，很多研究者研究了影响鸟粪石形成的因素，主要有反应时间，pH值，沉淀剂投加摩尔配比，不同沉淀剂的选择等影响因素。
3.1反应时间
研究表明，鸟粪石结晶法反应时间对氨氮的去除率影响很小，因此鸟粪石结晶沉淀法的反应时间主要取决于鸟粪石晶体的成核速率和成长速率。应用MAP法处理氨氮废水时，使用适宜的搅拌速度和控制适当的反应时间，能使药剂充分作用，使MAP反应充分进行，有利于MAP的结晶作用和晶体的发育与沉淀析出。但反应时间不宜过长，否则会破坏鸟粪石的结晶沉淀体系，降低结晶沉淀性能。另外，反应时间越长，所需的动力消耗越多，处理费用越高，会影响MAP法的经济效益；搅拌速度过大，形成的絮凝体会再次被打散，反而影响了混凝沉淀的效果。显然，MAP法的反应时间需要结合被处理氨氮废水的水质特征，所用药剂种类、处理工艺等具体确定，一般都在1h以内。
实际应用中，由于废水含有各种颗粒物，成核过程所需的过饱和度较均相低，成核晶核数难以准确控制，形成大量细小的鸟粪石颗粒，难以回收，故结晶沉淀应在生长阶段加强控制，可在不饱和阶段添加适宜的晶种，从而培养出粒径分布均匀、品质较好的鸟粪石结晶体。
3.2 pH值
在一定范围内，鸟粪石在水中的溶解度随着pH的升高而降低；但当pH升高到一定值时，鸟粪石的溶解度会随pH的升高而增大。当pH11时,沉淀为鸟粪石和Mg3(PO4)2；当pH值为12时，沉淀为Mg3(PO4)。综合文献得知，鸟粪石沉淀法回收氨氮的最优pH范围为8～10之间，不同的研究得出的结论有所差别。
3.3沉淀剂投加的摩尔配比
鸟粪石结晶沉淀法去除氨氮，对于沉淀剂投加的摩尔配比，研究者主要研究了氮、镁和磷的不同摩尔配比对氨氮去除的影响以及鸟粪石的生成情况。要生成磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)沉淀，沉淀剂投加的摩尔配比n(Mg2+)：n(NH4+)：n(PO43-)理论比应为1∶1∶1。根据同离子效应，增大Mg2+、PO43-的配比，可促进反应的进行，从而提高氨氮的去除率与去除速率。虽然投加过量的镁盐和磷酸盐可提高氨氮的去除率，但过量到一定程度后，处理成本不经济，而且增加了水中磷的含量，由于磷本身也是污水处理的控制指标，添加过量会造成二次污染。通常在降低磷酸盐投加比例的同时，适当增加镁盐的投加量，可提高氨氮去除率。穆大刚等以MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O为化学沉淀剂处理高浓度氨氮废水(9500mg/L)，确定的最佳工艺条件为n(Mg2+)：n(NH4+)：n(PO43-)=1.25∶1∶1，氨氮去除率>95%。总的来说，适当增大Mg2+、PO43-的配比，可提高氨氮的去除率，但药剂最佳投配比受多方面因素的影响，应综合考虑各因素确定沉淀比的最佳配比。
3.4沉淀剂的选择
MAP法可选用多种含Mg2+的镁盐和含PO43-的磷酸盐作为化学沉淀药剂。例如，可作为镁盐药剂的有MgO、MgCl2、MgCl2·6H2O、MgSO4、MgCO3等，也可用卤水代替镁盐；作为磷酸盐药剂的有H3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、Na2HPO4·12H2O、MgHPO4·3H2O等。但是，不同药剂对氨氮废水的处理效果与处理成本有明显的差异，氨氮去除率可在54.4%～98.2%之间波动，普遍认为以磷酸氢二钠和氯化镁为沉淀剂对高氨氮废水处理效果较好，氨氮的去除率>90%；镁盐的成本是处理的主要成本之一，使用不同的镁盐其成本占总处理成本的4.4%～40.2%之间，使用MgCO3比使用MgCl2成本低18.3%；磷酸盐较贵，寻找更为廉价高效的磷酸盐可大幅度降低废水处理成本。
4、结语
合成氨工业经过几十年来的不断技术革新改造，污水治理工作取得了一定的成果，但是由于各企业产品结构、工艺路线与管理水平不尽相同，部分企业外排水中COD、氨氮、硫化物等污染物质仍存在超标现象，水污染问题一直未得到有效的控制。经济有效的氨氮废水资源化处理技术还需要更深入的研究，使废水中氮、磷等营养物质的回收与再生成为可能。资源化技术的开发研究将使新技术在社会效益、经济效益和生态效益之间找到平衡点，实现可持续发展。
废水中氨氮处理方法范文3
1国内研究进展
废水中含有的氨氮具有很高的耗氧量，是导致水体富营养化的主要原因，会对水中的鱼类等水生生物产生直接的毒害作用[1]。氮过高易引起水体中藻类及其他微生物大量繁殖，严重时使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至导致湖泊的干涸灭亡，而饮用水水源含有大量的氨氮时则会造成自来水处理厂运行困难，自来水产生异味等。
高氨氮废水是氨氮含量大于500mg/L的一类废水[2]，目前，对高浓度氨氮废水处理技术可以分为物理化学法、传统生物处理法和生物脱氮技术三大类[3]。
常用的物理化学方法有蒸馏、萃取、吹脱和化学氧化等。高浓度废水中的绝大多数有机物、氰化物、氨氮等可以通过生物方法去除，与物理化学方法相比，生物净化方法具有污染物去除范围广，运行管理方便、运行费用低等优点[4]。生物净化方法经历了从传统生物处理法到生物脱氮技术的发展历程。传统生物处理法主要包括活性污泥法、强氧化好氧生物处理法、厌氧生物处理法[5]。传统生物处理技术，虽然对酚、氰等污染物具有较高的去除率，但是对氨氮的去除效果不显著，因此，生物脱氮技术成为高浓度氨氮废水处理技术的方向[6]。
本研究通过采用现代生物工程技术研发出的以光合细菌和枯草芽孢杆菌为主要成分的复合型微生物制剂。该制剂适用于好氧及厌氧污水处理系统，在不改变原有废水处理工艺的基础上，投加少量即可快速地降低出水氨氮浓度，为高氨氮浓度废水处理提供了一个解决氨氮问题的费用更低的方案。
2研究案例
2.1研究对象
江门市某皮革有限公司。
2.2废水处理工艺
水解酸化—好氧生物处理工艺。
2.3进水水质
废水流量：1000t/d；进水氨氮浓度：560~660mg/L；出水氨氮浓度：12~47mg/L。
2.4处理效果
应用阶段1：投加50kg菌剂于生化池中，四天投加一次；应用阶段2：投加50kg菌剂于水解池中，四天投加一次；应用阶段3：分别投加25kg菌剂于水解池及生化池中，四天投加一次。处理效果：应用阶段1出水氨氮浓度(图中圆圈标记的天数为投加菌剂的时间)。由于出水所导致的菌剂流失，氨氮浓度在投加菌剂的三天后开始反弹，故建议每三天投加一次。
3讨论
通过多次项目运行效果分析，本复合菌种主要适用于制革废水、屠宰废水、养殖场废水、化肥厂废水等高氨氮废水。
用法：直接加入好氧生化池或厌氧池；
用量：投加量根据污水中氨氮浓度的高低而定，浓度越高投加比例越大，氨氮浓度在500mg/L左右建议投加量为10~20ppm；
废水中氨氮处理方法范文4
关键词：炼钨废水 铁盐沉淀 麦糟吸附 砷 氨氮
中图分类号：X758 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0084-02
中国的钨资源储量占到全球的70%以上，是名副其实的钨矿资源大国[1]。我国现有的炼钨企业大部分都采用碱分解-离子交换的工艺方法进行钨的冶炼，即将钨精矿进行碱煮，制成粗钨酸钠，之后进行溶液的除杂和pH调节，并使用离子交换柱逆流交换树脂和钨酸钠溶液，此时溶液中的含砷化合物就会同时进入钨酸钠溶液，在之后的纯化过程中便进入废水中。此外，使用解吸剂将钨从树脂中分离之后，一般会使用氯化铵溶液再次注入离子交换柱中，这一过程将会产生大量的氨氮废水。正是由于这种制钨原理，炼钨厂在制备钨的过程中往往会产生大量的含砷及氨氮废水，有的甚至可能超过国家排放标准数十倍。
众所周知，砷是一种毒性极强的化学元素，砷化合物可以和人体内细胞酶的巯基相结合并使该酶快速失活[2]。水中氨氮含量超标，会造成水体的富营养化。因此炼钨废水的处理是一个亟待解决的问题。目前来说，含砷废水和氨氮含量超标的废水在处理时一般采用物理法、化学法及生物法等方法。该文主要介绍铁盐沉淀-麦糟吸附相结合的废水处理方法，并在实验中确定相关处理工艺的参数范围，以及分析评估处理效果，以期为今后炼钨废水的处理工作提供一定参考。
1 实验内容
（1）该实验考察不同铁盐种类和溶液pH值对于炼钨废水中砷的去除效果。
（2）使用改性麦糟来处理废水中的氨氮，主要分析研究麦糟改性的方式、溶液pH值以及反应时间等因素对废水中氨氮的去除效果，同时对吸附动力学进行分析。
（3）表1为该实验中炼钨废水的各指标含量及排放标准的对比。
2 结果与分析
2.1 溶液pH值对铁盐除砷效果的影响
实验方法：三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁3种铁盐溶液分别进行除砷实验，每次实验都将废水中Fe/As值固定在6左右，使用NaOH和HCl来调节废水溶液中的pH值，再将溶液放置在磁力搅拌器上均匀搅拌约30 min，静置后将沉淀过滤。
实验结果：当pH值被调整至7左右的时候，铁盐除掉砷的效果是最好的；当溶液偏碱性之后，砷的去除率大幅降低。从不同铁盐的除砷效果来看，三价铁总体优于二价铁，当溶液pH值被控制在6～8之间时，三价铁的除砷率均达到80%以上。对比三价铁的性能，该次实验最终选择了更易溶解的三氯化铁作为后续实验的铁盐，并将实验废水溶液的pH值控制在7～8的范围之间，以保证炼钨废水中砷化合物尽可能地去除。
2.2 改性麦糟对氨氮去除效果的影响
实验方法：麦糟来源于某啤酒厂，在用水冲洗并去除杂质之后，将其放置于烘箱内以80 ℃烘烤24 h[3]。将已烘干的麦糟取5 g分别在1 mol/L的NaOH、HCl、MgSO4溶液中浸泡超过12 h，再用蒸馏水冲洗，直至冲出的水pH值为7。之后，将冲洗干净的麦糟放于55 ℃的烘箱内烘12 h，将这3种烘干的碱改麦糟、酸改麦糟和盐改麦糟分别储存备用。取之前经过铁盐沉淀后的废水（pH=7）5份，各1 L，分别加入9 g未改性的麦糟、MgSO4固体以及3种改性麦糟[4]。将混合溶液放置于磁力搅拌器上搅拌至少30 min，最终测定不同麦糟及MgSO4固体对废水中氨氮的去除程度。
实验结果：去除废水中氨氮效果最佳的方式为使用盐改麦糟进行吸附，盐改麦糟的氨氮去除率达到40 %，远远高于其他吸附方法，其次是使用硫酸镁固体吸附。尽管如此，碱改麦糟和酸改麦糟的除氨氮效果还是要优于未经改性的麦糟的。
2.3 溶液pH值对氨氮去除效果的影响
实验方法：取之前经过铁盐沉淀后的废水6份，分别加入一定量的盐改麦糟使麦糟含量为9 g/L。使用NaOH和HCl调节pH值，将实验废水的pH值分别调节为5、6、7、8、9、10。将这6份混合溶液依次置于磁力搅拌器，搅拌不少于30 min，观察并测定不同pH值对于氨氮去除效果的差异。
实验结果：氨氮的去除率与pH值成正比，即溶液pH值越高，废水中氨氮的去除效果就越好。氨氮去除率pH值在9～10范围之间达到最好，约为89%。因此，能够确定对氨氮效果去除最好的pH值为9。
2.4 反时间对氨氮去除效果的影响
实验方法：取一定量之前经过铁盐沉淀后的废水6份，并用NaOH溶液将其pH值调节为9，分别加入一定量的盐改麦糟使麦糟含量为9 g/L。将这6份混合溶液依次置于磁力搅拌器，分别搅拌5 min、10 min、15 min、20 min、25 min和30 min，以考察不同反应时间对氨氮吸附效果的影响。
实验结果：在反应时间为20 min时，氨氮的去除率达到最高（88%），溶液中残留的氨氮浓度也相对较低。因此，能够确定使用改性麦糟去除水中氨氮的最佳反应时间为20 min。
因此，该实验通过采用以上所得出的最佳方法处理炼钨废水之后，包括砷含量及氨氮含量等多项指标均达到《污水综合排放标准》的一级标准，水中的重金属含量也远远低于容许含量，证明使用铁盐沉淀-麦糟吸附这种工艺方法对于炼钨废水的处理是可行且高效的。
3 结论
（1）三价铁盐对于废水中砷的去除效果更好，且这一过程中溶液pH值最好控制在7～8范围内。
（2）对于吸附材料而言，盐改麦糟对于废水中氨氮的去除率最高；对于吸附时的酸碱度而言，溶液pH为9时，氨氮的去除率最高；对于反应时间而言，当反应时间达到20 min时，氨氮的去除率最高。
（3）该实验中炼钨废水处理后的各指标均达到国家污水排放一级标准，充分证明使用铁盐沉淀-麦糟吸附这种工艺方法对于炼钨废水的处理是可行且高效的。
参考文献
[1] 钟常明，王汝胜，吴昆泽，等.铁盐絮凝+MBR处理钨冶炼含砷含氨氮废水[J].环境工程学报，2014，8（5）：1840-1844.
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废水中氨氮处理方法范文5
关键词：氨氮；水生植物；养殖废水；去除效果
中图分类号：X703；X173 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）16-4129-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.16.014
近年来，随着社会经济的持续增长，城乡居民生活水平逐年提高，各种惠农政策在广大农村的普遍实施，使中国农村经济得到了快速发展，禽畜养殖业也逐步朝规模化、集约化方向发展壮大。根据《畜禽养殖业产污系数与排污系数手册》推荐的正常育肥期生猪产污系数（中南地区：粪便量1.18 kg/（头・d），尿液量3.18 L/（头・d））计算，2014年年末全国生猪存栏46 583万头，日均排放粪便54.97万t、排尿14.82万L[1，2]。加之养殖场经营者和农村居民环保知识缺乏，导致广大农村地区养殖生产环境污染严重，使养殖环境污染治理形势日趋严峻。
然而，养殖废水的排放在时间和空间上均具有鲜明的特点，采用工程的办法治理虽然效果理想，但投资较大，往往超过了养殖业主的承受能力[3-5]。而人工湿地因其具有投资与运行维护费用低、无二次污染、改善生态与景观环境等优点而日益受到人们的关注[6-11]。本研究旨在通过模拟试验，探讨3种常见水生植物对养殖废水中氨氮的净化效果，从而为人工湿地系统处理养殖废水提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试植物的采集与驯化 分别在湖南省衡阳市石鼓区木村鱼塘、灵官庙村农户猪场排水沟、李坳村排水沟以及湖南环境生物职业技术学院养殖场排水池采集芦苇（Phragmites australis）、水葫芦（Eichhornia crassipes）和蕹菜（Ipomoea aquatica）3种水生植物样品。
在上述沟、渠、鱼塘中采集适量水样（5.0 L/处）。将采集的芦苇、水葫芦和蕹菜依次用低、中、高浓度养殖废水进行培养。培养条件：pH 7左右（用氢氧化钾溶液调节），温度23～28 ℃，光照为3 000～5 000 lx。首先进行适应性培养驯化，待植物生长状况稳定后，再进行不同浓度的养殖废水水培试验，同时，对试验植物的耐污能力进行全面考察和评价（主要考察植物的耐污能力）。通过15 d的驯化观察，3种供试植物在各种浓度养殖废水中均能正常生长繁殖。
1.1.2 养殖废水样品的采集分析与模拟 从湖南环境生物职业技术学院养殖场排水池中采集水样，分析其氨氮、总磷及有机物的含量。通过分析，本研究养殖废水的污染浓度范围见表1，pH为6.5～7.5。
结合养殖废水成分分析结果，人工配制试验用水。配制方案为：从湖南环境生物职业技术学院养殖场采集养殖废水原液，先沉淀处理，再使其充分厌氧发酵，然后用去离子水按照表2设计化学需氧量（CODcr）浓度，配制5组不同的试验废水，在此基础上，用氯化铵调节氨氮浓度，用磷酸二氢钾调节总磷浓度。
试验废水的浓度以氨氮（NH3-N）、总磷（TP）和化学需氧量（CODcr）为主要参考指标，本试验拟从高浓度到低浓度设5组。
1.2 试验设计
将候选植物（芦苇、水葫芦、蕹菜、芦苇-水葫芦组合、芦苇-蕹菜组合）分别置于人工模拟的养殖废水中培养。在培养0 d（2 h）、2、5、10、15 d后，分别测定水样中氨氮（NH3-N）的浓度。以培养时间（d）为横坐标，水样中氨氮（NH3-N）浓度（mg/L）为纵坐标作曲线。
试验按照模拟养殖废水浓度分别设置对照组，对照组未种植水生植物，观察其在试验条件下氨氮（NH3-N）的自我净化规律。
1.3 数据处理
分析植物对废水中氨氮的净化效率，将试验所得数据进行计算。净化效率=（培养15 d后试验废水中氨氮的浓度-试验废水设计的氨氮的浓度）/试验废水设计的氨氮的浓度×100%。
2 结果与分析
2.1 芦苇对养殖废水中氨氮的净化效果
芦苇对养殖废水中氨氮的净化效果见图1。从图1可知，试验15 d，芦苇对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果，第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至129、81、66、51、28 mg/L，净化效率分别为48.4%、59.5%、56.0%、49.0%、44.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），有3组达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。
对照组中氨氮含量虽然均有降低趋势，但下降速率与试验组相比明显较差。试验15 d，对照组的氨氮含量分别下降至148、110、92、64、31 mg/L，去除效率分别为40.8%、45.0%、38.7%、36.0%和38.0%，净化效果明显不及处理组。
芦苇对养殖废水的氨氮净化能起到一定作用，但由于芦苇根系以及生长趋势不如蕹菜、水葫芦发达，因此，其净化效率一般。导致其产生先慢后快的原因可能是前期芦苇对养殖废水需要一个适应过程。
2.2 蕹菜对养殖废水中氨氮的净化效果
蕹菜对养殖废水中氨氮的净化效果见图2。从图2可知，试验15 d，蕹菜对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果，第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至124、80、61、49、27 mg/L，净化效率分别为50.4%、60.0%、59.3%、51.0%、46.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），效果较芦苇明显，5组废水中，有4组能达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。净化速率方面，蕹菜较芦苇好，原因可能是蕹菜根系以及生长趋势较芦苇发达。
2.3 水葫芦对养殖废水中氨氮的净化效果
水葫芦对养殖废水中氨氮的净化效果见图3。从图3可知，试验15 d，水葫芦对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果，第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至107、65、45、37、21 mg/L，净化效率分别为57.2%、67.5%、70.0%、63.0%、58.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），5组废水中，有4组氨氮达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。净化速率方面，水葫芦较芦苇、蕹菜好，原因可能是水葫芦根系以及生长趋势较芦苇、蕹菜发达。
2.4 芦苇-蕹菜组合对养殖废水中氨氮的净化效果
芦苇-蕹菜组合对养殖废水中氨氮的净化效果见图4。从图4可知，试验15 d，芦苇-蕹菜组合对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果，第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至98、55、45、33、16 mg/L，去除效率分别为60.8%、72.5%、70.0%、67.0%和68.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），5组废水中只有1组氨氮未达到最高允许日均排放浓度不超过80 mg/L的要求。净化速率方面，也较单一植物好，原因可能是植物组合弥补了芦苇对养殖废水适应性方面的不足，同时蕹菜具有较多的匍匐根，既能长在土壤中，又能浮于水上，解决了污水垂直方向的净化问题。
2.5 芦苇-水葫芦组合对养殖废水中氨氮的净化效果
芦苇-水葫芦组合对养殖废水中氨氮的净化效果见图5。从图5可知，试验15 d，芦苇-水葫芦组合对5组养殖废水中的氨氮均有一定的净化效果，第一组至第五组模拟养殖废水的氨氮含量分别下降至85、47、40、28、15 mg/L，净化效率分别为66.0%、76.5%、73.3%、72.0%、70.0%。参照《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），效果较单一芦苇或水葫芦明显，5组废水中仅有1组不达标，氨氮含量明显较单一植物下降很多。净化速率方面，也较单一植物或芦苇-蕹菜组合好。原因可能是植物组合弥补了芦苇对养殖废水适应性方面的不足，同时水葫芦浮于水面上，解决了污水垂直方向的净化问题。同时水葫芦的生长较蕹菜要快，故其净化效果比芦苇-蕹菜组合要好。
3 小结与讨论
通过3种水生植物（芦苇、蕹菜和水葫芦）对养殖废水中氨氮的净化作用研究，得出如下结论。
1）通过15 d的水培试验，3种水生植物及其组合对养殖废水中氨氮的净化效率为44.0%～76.5%，而对照组为36%～45%。
2）从单一植物的净化效率分析，水葫芦>蕹菜>芦苇；植物组合方面，芦苇-水葫芦组合>芦苇-蕹菜组合，且植物组合的净化效率明显优于单一植物。由于废水中污染物质主要是通过根系等吸收，而水葫芦的生长繁育较其他两种植物旺盛，故其净化效率较为理想。植物组合的净化效率较单一植物理想的原因可能是弥补了植物根系在废水分层不够均匀的不足，从而使根系吸收更加充分。
3）构建人工湿地养殖废水处理系统时，应组建有一定层次的植物体系，以利于加快对污染物质的净化。
4）植物只是人工湿地的一部分，人工湿地之所以具有良好的去污效果，还与其填料、微生物等有关。下一步应探讨适宜的填料，研究人工湿地系统微生物，构建完整的适宜养殖废水处理的人工湿地。
5）人工湿地类型较多，其水流方式对处理效果的影响也较大，下一步应加强适合养殖废水处理的人工湿地水流方式研究，同时结合植物、填料研究成果，揭示水力学特点（污染负荷、水力停留时间等）对养殖废水中污染物降解的影响规律。
6）研究不同季节提高处理效果的保护措施。
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废水中氨氮处理方法范文6
关键词：光催化；苯酚氨氮
光催化氧化技术作为高级氧化技术中最被环保领域研究人员重视的一种绿色高效的净化技术，已经成为水污染治理的一种优先技术。尤其以光催化技术处理酚类废水或者氨氮废水，已经在国内外众多学者的努力下，取得了可喜的成果。但是实际情况中，有机废水和氨氮废水常常是共同存在的，这种情况下光催化氧化技术的应用还没有被大家深入研究。本研究自行制备了固载型光催化剂，开发了小型的废水光催化处理装置，并对单独苯酚废水、单独氨氮废水以及苯酚氨氮混合废水进行了光催化降解。
1 试验方法
1.1药品
1.1.1固载型催化剂
本研究选取Degussa P25为固载型光催化剂制备原材料，选用市场销售瓷砖作为光催化剂的载体，选用工艺简单、便于操作的非常适合于催化剂粉体固定化使用的高温烧结法对固载型催化剂负载。
1.1.2主要实验药品试剂
主要实验药品试剂列于表1：
1.2 实验设备及仪器
1.2.1光催化处理装置
自行设计的一套光催化降解循环式反应器，反应装置示意图如下图1：
在实验装置中，两块负载催化剂的瓷砖垂直置于立方体有机玻璃反应槽中，两瓷砖间隔6cm，主波长为254nm的6w紫外杀菌灯置于两瓷砖中间。紫外灯外套有石英套管，接口处以密封带密封，防止漏水。以紫外照度计测定紫外杀菌灯表面254nm波长辐照度为1.2mW/cm2。以蠕动泵连接反应槽和过渡容器，使反应液体在两者之间循环流动。管路上安装有转子流量计方便控制流速，同时设有取样口，用以定时取样。
1.2.2主要实验仪器
主要实验仪器见表2：
1.3分析方法
1.3.1苯酚的测定
苯酚测定采用4-氨基安替比林光度法[1]。每次测试，取样品适量放入50ml比色管内，稀释至50ml标线，用于绘制标准曲线相同的步骤测定吸光度，最后减去以水为空白试验所得的吸光度值。苯酚的去除率按下述公式计算：
1.3.2氨氮的测定
氨氮的测定采用纳氏试剂比色法[1]。每次测试时，取适量样品于50ml比色管中，稀释至标线。以绘制标准曲线时相同的步骤测定样品吸光度值。氨氮转化率用下式计算：
2实验结果与讨论
2.1共存降解效果
为了考察，两种污染物共存情况下的光催化降解情况，以苯酚和硫酸铵配制1.5L混合废水，其中苯酚和氨氮的浓度分别为50mg/L。在降级混合废水的的时候，循环流速选择了较缓慢的100mL/min，同时使用H2SO4和NaOH将反应溶液pH值分别设定为单独苯酚降解最适宜pH6.0左右以及单独氨氮降解最适宜pH11.0左右，方便与单独苯酚废水和单独氨氮废水降解比较。从而，可以准确的比较出，污染物混合存在时，彼此之间的相互影响。
实验结果分别如图2、图3所示：
从图2和3中的结果可以看出，无论是苯酚还是氨氮，相同降解时间内，混合废水中单项污染物的降解率都小于单独废水中该污染物的降解率。在利于苯酚光催化降解的pH值6.0左右，两种污染物混合后，苯酚的降解率非常明显地下降为73%左右。而在此pH情况下，氨氮的降解率也从单独降解时的32%下降到18%左右。在利于氨氮光催化降解的pH值11.0左右，氨氮的降解率由75%下降到64%左右，而此pH情况下苯酚的降解率也由81%下降到64%左右。造成这种情况的根本性原因可能在于苯酚与氨氮污染物共存情况下，两种污染物之间存在着羟基自由基的竞争关系。在羟基自由基产量相对稳定的前提下，原本与一种污染物反应的自由基分散到两种污染物上，从而导致两种污染物的降解率都出现了下降。
2.2苯酚存在对于氨氮降解产物的影响
为了考察苯酚与氨氮混合废水光催化降解过程中，苯酚的存在对于氨氮降解产物分布的影响，我们在单独氨氮废水光催化降解和混合废水光催化降解的过程中，对氨氮降解的主要产物硝酸根和亚硝酸根进行了监测，用以对比苯酚对于氨氮降解产物分布的影响。
实验结果如图4和5所示：
从图中结果可以看出，单独氨氮废水光催化降解时，氨氮主要转话为了硝态氮，另外溶液中也检出少量亚硝态氮的存在，这与前人文献中描述的光催化氧化氨氮主要生成硝态氮结论相吻合。而混合废水光催化降解时发现，虽然加入有机物后，氨氮光催化降解率有所下降，但是溶液中的亚硝态氮的含量甚至超出了更多氨氮被降解的单独废水光催化降解时溶液内的亚硝态水平。
图中结果可以看出，混合废水光催化降解时，虽然其氨氮去除率较单独废水降解时有所下降，但是以气态形式被从水中脱除的氮比例较大。这可能是由于两种原因造成的。第一，有机物存在时，有机物在催化剂表面的吸附作用强于无机物，其在空穴上的吸附使得光生电子和空穴的复合速度减缓，这样，光生电子的还原性作用较单独废水降级时有了一定的提升。从而更多的硝氮被还原成了亚硝氮升至与其他形式的气态氮，从而从水中彻底脱除。第二，单独废水降解时，羟基自由基氧化氨氮后产生亚硝态氮，亚硝态氮再次被吸附到催化剂表面被彻底氧化为硝态氮。这个过程是非常迅速的。但是有机物加入后，它在催化剂表面较无机离子有更强的吸附作用，这样，在一定程度阻碍了亚硝态氮被迅速氧化为硝态氮，从而溶液中存在更多的亚硝态氮。
2.3氨氮存在对于苯酚降解的影响
从图中结果可以看出。虽然混合废水中苯酚的去除率较单独废水时有所下降，但是，单独废水和混合废水中COD/C的值基本保持稳定。这也说明氨氮的加入对于苯酚的降解率虽有下降，但是对于苯酚的矿化率相对来说影响很小。这可能是由于，虽然氨氮及其产物分流了一部分羟基自由基，导致苯酚降解率下下降，但是由于有机物较无机物在催化剂表面的吸附性能强，羟基自由基对于已降解的苯酚的矿化程度没有太大的变化。
3结论与建议
3.1结论
1、苯酚和氨氮的光催化降解遵循表观一级反应动力学，反应速率随着初始浓度的增加而下降；
2、本研究中，苯酚和氨氮的光催化降解装置中循环流速不宜过快，保持在100mL/min可获得良好的降解效果；
3、苯酚和氨氮混合废水中，无论何种pH情况下，相同时间内，两种污染物相互之间都存在对对方降解率的不利影响；但是综合考虑污染物的总体降解情况，建议处理混合废水应当将pH控制在碱性环境下
4、苯酚的加入，对于氨氮的降解率虽有负影响，但是相同时间内，气态氮产物在被降解氨氮中所占比重有明显上升，有利于彻底脱除水中氨氮；
5、氨氮的加入，对于苯酚的彻底矿化没有明显的影响
4.2建议
本研究对于有机物与氨氮两类污染物共存废水的光催化降解有一定指导意义，应当深入研究，以适应种类繁多的有机物与氨氮共存的光催化降解。
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