高濃度氨氮廢水來源甚廣且排放量大，如化肥、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等均產生大量高濃度氨氮廢水。這類廢水排入水體不僅引起水體富營養化、造成水體黑臭，而且將增加給水處理的難度和成本，甚至對人體及生物產生毒害作用。因此，研究氨氮廢水減排及資源化利用技術對于氨氮廢水治理及達標排放具有非常重要的意義。

脫除廢水中氨氮的方法較多，物化法有吹脫、氣提、折點加氯、離子交換、混凝沉淀、反滲透、電滲析及各種高級氧化技術; 生化法有生物脫氮及種植水生植物等。一般對于低濃度氨氮廢水采用生化處理，其處理費用較低；但對于含有高濃度氨或銨鹽的廢水，往往需要進行物化預處理脫氮。

1 廢水來源及水質水量

天津某公司生產三元層狀氧化鎳錳鈷鋰，其中在過濾工藝后產生高濃度氨氮母液50m3/d，洗滌工藝后產生低濃度氨氮洗滌廢水140 m3/d，無其他生產廢水。設計進水水質及排放標準見表1。

設計出水水質執行天津市《污水綜合排放標準》(DB 12/356-2008) 的三級標準。

2 工藝流程

該企業生產廢水含氨氮濃度高，可生化性差，適合采用物化法處理。考慮到廠內有自用燃氣鍋爐制備蒸汽，其洗滌工藝中用到堿液和軟水，因而可降低廢水處理建設投資和運行成本。工藝流程見圖1。

2. 1 混凝沉淀預處理

由于生產廢水的排放屬于間歇性排放，混凝沉淀罐采用碳鋼防腐設備2 座(交替使用) ，單罐有效容積為10 m3。將氫氧化鈉加入含銨鹽的高氨氮廢水中，調pH 值為11 左右，在過堿條件下進行堿析脫氨。此法屬于堿性化學沉淀法，在堿性條件下降低重金屬污染物的溶解度，形成氫氧化物沉淀析出，由此重金屬與氨的絡合形式被打破，使廢水中的銨鹽轉化為游離氨和鹽。再投加鐵鹽，形成礬花進行共沉淀，使金屬氫氧化物有效沉淀分離。由于與混凝劑共同使用，混凝形成的礬花絮體對這些離子污染物可以有一定的電荷吸附、表面吸附等去除作用，對污染物的去除效果要優于單純的化學沉淀法。同時向罐內通入蒸汽間接加熱廢水，調節水溫≥35 ℃，由泵打入蒸氨塔上方。

2. 2 蒸氨處理

工藝參數: 進塔氨水流量為3 m3/h、溫度≥35℃、氨氮濃度為3%、pH 值為11 左右; 進塔蒸汽流量為0．6 m3/h、壓力為0．3 MPa、溫度為150 ℃; 蒸氨塔頂部壓力控制在0．01 MPa、底部壓力控制在0．03 MPa; 塔頂溫度控制在90 ～95 ℃; 分縮器后溫度控制在68 ～75 ℃; 回收氨水濃度＞10%、溫度＜35 ℃; 塔底采出水氨氮濃度＜150 mg/L。

蒸氨原理: 蒸氨工藝依據蒸發冷凝原理，利用過熱蒸汽直接加熱，氨水中的氨受熱蒸發后，再經冷凝使氣氨液化。本工程采用徑向側導垂直篩板蒸氨塔，蒸汽與氨水逆流接觸，依靠氣體動能，將液相破碎成大量小顆粒的液滴，有效縮短了氨分子在液相中的傳遞路徑，大大增加了氣液接觸面積，強化了氣液相界面的快速更新，蒸氨效率高達99．5%。

氨洗原理: 依據化學吸收原理，用軟水(初始)或稀氨水吸收氣態氨生成氨水，并放出大量熱，利用冷卻裝置將熱量移走，使氨水溫度控制在35 ℃。來自蒸氨塔的氨蒸汽經塔頂分縮器冷凝后進入噴射器，與來自氨水吸收槽經冷卻后的循環氨水混合吸收，生成濃度＞10%的氨水，在吸收槽頂部設置1 座二次吸收塔，補入系統的軟水由塔頂加入，可進一步減少氨氣排放量。塔頂分縮器和循環氨水冷卻用水水源來自調節池。主要設備見表2。

2. 3 氨吹脫處理

工藝參數: 進塔氨水流量為10 m3/h、溫度為25℃、氨氮濃度≤300 mg/L、pH 值約為11; 進塔壓縮空氣流量為19 517 m3/h; 塔底采出水氨氮濃度≤35mg/L。吹氨塔尺寸為1 800 mm × 18 000 mm，材質為S304，填料高度為6 m。

吹脫法去除氨氮具有效果較好、操作簡便、易于控制等優點，是目前常用的物化脫氮技術。本工程自蒸氨塔底采出水與洗滌廢水在調節池內混合，利用采出水的溫度將混合水溫預熱到約25 ℃，因為洗滌廢水pH 值很高，不需額外加堿調節，因而節省運行成本。廢水由泵打入吹氨塔，塔內設置填料，以促進空氣和水的充分接觸。廢水從塔的上部淋灑到填料上形成水滴，在填料間隙依次向下滴，同時用風機從塔底吹入空氣，使水滴不斷破碎、形成，氣水充分接觸，游離氨從水中逸出，高空排放，氨脫除率達到90%以上。

① pH 的影響。氨氮廢液中存在如下反應:。提高pH 值破壞電離平衡，使平衡向左移，液體中游離氨濃度增大，推動界面的傳質速率，能夠提高廢水中氨氮的吹脫效率。當pH 值＞11 后，廢水中的氨氮90% 以上為游離氨，再提高pH 值對吹脫效率影響不大。在操作中，選取吹脫氨氮廢水的pH 值為11，以避免因堿的大量加入而增大處理成本。

②溫度的影響。氨氮脫除率隨溫度的升高單調上升。這是因為一方面溫度提高增大了氨在水中的擴散系數，增加傳質系數; 另一方面，在一定壓力下溫度的提高使氨的平衡分壓增加，降低了氨在水中的溶解度，增加了傳質推動力。但當pH 值達11時，氨氮的離解率高達90%以上，其脫除率受溫度的影響甚微，25℃以后吹脫效率增加緩慢。在操作中選取吹脫溫度為25 ℃，以避免為加熱水溫而消耗電能，增加廢水處理成本。

③布水負荷率。水必須以滴狀下落，如以膜狀下落，則脫氮效果大減。當填料高度＞6 m時，布水負荷率不宜超過180 m3/(m2·d) ，在國外取值約為60 m3/(m2·d)。水力負荷過大時高效吹脫所需的點滴狀況被破壞，會形成水幕而影響運行效果; 而當水力負荷過低時則填料濕潤不夠，會在填料上生成水垢并影響運行效果。此外，水力負荷過小也會增加處理成本，不利于在實際工程中的應用。本工程采用吹氨塔塔徑為￠1 800 mm，其布水負荷率為75 m3/(m2·d) 。

④曝氣量的影響。氨吹脫是一個相轉移過程，推動力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當的平衡分壓之間的差。在逆流吹脫塔中，對確定的廢水量而言，增大氣體量，傳質推動力相應增大，有利于氨氮吹脫去除。但氣體流量過大會增大相關設備的容積，增加一次性投資，并且操作中容易引發液泛，增加操作費用。當填料高＞6 m時氣液比宜在2 200 ～ 2 300 以下，空氣流速上限為1 600m/min。在操作中，選取氣液比為1 950，空氣流速為128 m/min。

⑤吹脫時間的影響。增加水力停留時間可提高吹脫塔對氨氮的去除率，但廢水的pH 值隨著吹脫時間的增加而降低并影響對氨氮的去除效果。本工程采用吹脫時間為90 min。

2. 4 達標處理

因為洗滌廢水中仍含有鎳、錳等重金屬離子及其氫氧化態沉淀物，致使廢水的重金屬離子濃度及SS 等指標不達標，因此脫氨后加設氣浮+ 多介質過濾工藝予以去除，然后調節pH 值＜9，達標排放。系統產生的污泥經板框壓濾機脫水，由于脫水污泥中含有重金屬物質，因此必須請相關單位進行處理。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

3 結論

①本工程自2010 年運行以來，出水水質均達標，說明對高濃度氨氮廢水進行蒸氨處理(脫除率＞99．5%) 、對低濃度氨氮廢水進行空氣吹脫處理(脫除率＞90%) 的兩級脫氨處理方法是可行的。

②廠內有自用燃氣鍋爐制備蒸汽，節省了建設投資。廢水處理所用蒸汽占其生產工藝所用蒸汽量比例很小，其耗電量可忽略不計。按照外購蒸汽價格為150 元/t 計算，節省蒸汽費為46 萬元/a。廠內洗滌工藝中用到堿液和軟水，節省了藥劑量，降低了運行成本。

③蒸氨工藝回收10% 氨水回用于生產，制備量為15 t/d。按照外購氨水價格為2 000 元/t 計算，節省購氨水費為900 萬元/a。

④本工程的設計因地制宜，充分考慮現有資源的合理分配利用，采用氨氮回收利用，實現優勢互補，不僅減少排污量，有利于環保，而且產生了可觀的經濟效益。