在城市(shi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)中，特(te)(te)別是(shi)經過二級(ji)處(chu)理后污(wu)(wu)水(shui)(shui)中的氮(dan)(dan)，90％以上是(shi)以氨(an)的形式存在，以氨(an)氮(dan)(dan)形式脫氮(dan)(dan)，比去(qu)除(chu)硝酸鹽氮(dan)(dan)容易(yi)而(er)經濟，在某些場合并不(bu)要(yao)求(qiu)脫除(chu)總(zong)氮(dan)(dan)而(er)只對脫除(chu)氨(an)氮(dan)(dan)有(you)要(yao)求(qiu)。氨(an)在工(gong)業循(xun)環水(shui)(shui)殺菌處(chu)理時會增(zeng)加用氯量(liang)。氨(an)對某些金屬，特(te)(te)別是(shi)銅具有(you)腐蝕性，當再生(sheng)水(shui)(shui)作為冷卻水(shui)(shui)回用時，要(yao)考(kao)慮冷卻設備(bei)腐蝕損害(hai)問(wen)題。因而(er)在考(kao)慮將經處(chu)理的城市(shi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)回用于(yu)工(gong)業循(xun)環冷卻水(shui)(shui)系統時，氨(an)氮(dan)(dan)的去(qu)除(chu)尤為重要(yao)。

　　氨氮的去除有以下方法：

　　1　折點加氯法

　　廢水中(zhong)含有(you)氨(an)和各(ge)種有(you)機(ji)氮化(hua)物，大多數污水處理廠排水中(zhong)含有(you)相(xiang)當量的氮。如果在二級處理中(zhong)完成了(le)硝化(hua)階段(duan)，則氮通常以(yi)氨(an)或硝酸(suan)鹽的形式存在。投氯(lv)后次氯(lv)酸(suan)極易(yi)與廢水中(zhong)的氨(an)進行反(fan)應，在反(fan)應中(zhong)依次形成三種氯(lv)胺：

　　NH3 + HOCl → NH2Cl(一氯胺) + H2O

　　NH2Cl + HOCl → NHCl2(二氯(lv)胺(an)) + H2O

　　NH2Cl + HOCl→ NCl3(三(san)氯胺) + H2O

　　上述反應與pH值、溫度和接觸時間有關，也與氨和氯的初始比值有關，大多數情況下，以一氯胺和二氯胺兩種形式為主。其中的氯稱為有效化合氯。

　　在含氨水中投入氯的研究中發現，當投氯量達到氯與氨的摩爾比值1∶1時，化合余氯即增加，當摩爾比達到 1.5∶1時，（質量比7.6∶1），余氯下降到最低點，此即“折點”"。在折點處，基本上全部氧化性的氯都被還原，全部氨都被氧化，進一步加氯就都產生自由余氯。

　　在廢水處理中，達到折點所需氯總是超過質量比7.6∶1，當污水的預處理程度提高時，到達折點所需氯量就減少。

　　折點加氯產生酸，當氧化1 mg/L NH3-N時，需14.3 mg/L的堿度（以CaCO3計）來中和，實際上，由于氯的水解，真正需要的堿度為15 mg/L。大多數情況下，pH值將略有降低。

　　為了(le)達(da)到(dao)折點反應所加入的氯(lv)(lv)劑(ji)，除形成(cheng)次(ci)氯(lv)(lv)酸外，還增(zeng)加廢水(shui)中的總溶解固體含量。在(zai)廢水(shui)復用(yong)情況(kuang)下，溶解固體的含量可能成(cheng)為影響回用(yong)的障礙。

　　折(zhe)點加(jia)氯(lv)法因加(jia)氯(lv)量(liang)大，費用高，以及產酸增加(jia)總(zong)溶解固體等原因，目前(qian)尚未(wei)見(jian)以此為(wei)主要除氨方法的污水廠在運(yun)行。

　　2　氨吹脫

　　在廢水中，銨離子和氨氣相互轉化：

　　當pH為7時，只有銨離子存在，在pH為12時，只有氨氣存在，在適當條件下溶解氨能從廢水中釋出。

　　氨吹脫工藝是將水的pH值提到10.8～11.5的范圍，在吹脫塔中反復形成水滴，通過塔內大量空氣循環，氣水接觸，使氨氣逸出。

　　環境溫(wen)度低于0℃時(shi)，氨(an)吹脫(tuo)塔(ta)(ta)實際(ji)上無法工作。當水(shui)溫(wen)降低時(shi)，水(shui)中氨(an)的(de)(de)溶解度增加，氨(an)的(de)(de)吹脫(tuo)率(lv)降低。由于水(shui)中碳酸鈣垢在吹脫(tuo)塔(ta)(ta)的(de)(de)填料上沉積(ji)，可使塔(ta)(ta)板完全堵塞。另外，吹脫(tuo)塔(ta)(ta)的(de)(de)投資很高(gao)。因此，國外原有的(de)(de)吹脫(tuo)塔(ta)(ta)基本上都已停(ting)運。

　　3　選擇性離子交換法

　　使(shi)(shi)用(yong)選(xuan)擇性離(li)(li)子交換(huan)劑(ji)--斜發沸(fei)石進(jin)行(xing)離(li)(li)子交換(huan)是近期開發的(de)(de)工(gong)藝，廢水中的(de)(de)銨離(li)(li)子將斜發沸(fei)石中的(de)(de)鈉或(huo)鈣替代出(chu)來，失效的(de)(de)沸(fei)石使(shi)(shi)用(yong)再生液(ye)再生，再生液(ye)通過氨吹(chui)脫塔脫氨。斜發沸(fei)石是沸(fei)石中的(de)(de)一種，在美國西部有幾處礦(kuang)床自(zi)然存在。沸(fei)石的(de)(de)交換(huan)容(rong)量(liang)可由(you)廢水的(de)(de)離(li)(li)子濃度來估計，同時要進(jin)行(xing)半生產(chan)性試驗，有的(de)(de)用(yong)4.8kg/m3。

　　此(ci)法(fa)存在的問題是(shi)：再生液需要(yao)再次脫氨；在沸(fei)石交換床內，氨解吸塔及(ji)輔助配管內存在碳酸(suan)鈣沉積；廢水中有(you)機物易(yi)造成沸(fei)石堵塞(sai)而影響交換容量(liang)，須用各種化(hua)學及(ji)物理復蘇劑除去粘附(fu)在沸(fei)石上的有(you)機物。目前這種方法(fa)應用也不多。

　　4　生物法脫氨

　　目前，生(sheng)產中經常大量采用的方法是生(sheng)物(wu)法脫(tuo)氨(an)。污水(shui)處(chu)理(li)到硝化(hua)(hua)階段，生(sheng)物(wu)反應在完成(cheng)碳(tan)的氧化(hua)(hua)后(hou)再完成(cheng)氮物(wu)質的氧化(hua)(hua)，使(shi)氨(an)氮能氧化(hua)(hua)為亞(ya)硝酸鹽和硝酸鹽。但這樣(yang)需(xu)延長生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)時間，并增加(jia)供(gong)氧量，這將使(shi)生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)的基建投(tou)資和供(gong)氧動力增加(jia)，無疑會增加(jia)污水(shui)處(chu)理(li)廠的負(fu)擔，加(jia)大廢水(shui)回(hui)用成(cheng)本。

　　5　循環水系統脫氨

　　該法是(shi)我(wo)國“八五(wu)”科技(ji)攻(gong)關(guan)成果。中國市(shi)政工程東(dong)北設計研究院課題組將再(zai)生水(shui)作工業(ye)冷(leng)(leng)卻水(shui)回用(yong)的研究工作中，提出利用(yong)循環水(shui)系統，特別是(shi)冷(leng)(leng)卻塔，進行脫(tuo)氨。循環水(shui)系統只要運行得法，掌握一定條件(jian)，在發揮冷(leng)(leng)卻作用(yong)的同時，可以作為脫(tuo)氨兼用(yong)，既不需增(zeng)加處理費用(yong)，又使水(shui)質達到(dao)回用(yong)要求，從而解決了氨氮(dan)指標影響回用(yong)的這(zhe)一關(guan)鍵技(ji)術。

　　5.1　循環水系統脫氨的效果

　　循環水系統由冷卻塔、循環泵和換熱設備組成。在冷卻塔內，水與空氣接觸，進行蒸發冷卻，然后供換熱設備循環使用。冷卻塔由于蒸發、風吹、排污而需補充水，當將城市污水再生處理后作為補充水進入循環水系統中時，補充水中的氨氮在冷卻塔內得以脫除。這一規律在試驗和工業化實踐中所證實。

　　城市(shi)污水(shui)經(jing)二級和(he)深度(du)處理后(hou)，氨(an)氮(dan)(dan)尚有10～30 mg/L左右，進入冷卻系統后(hou)，在濃縮倍數(shu)2的情況下，氨(an)氮(dan)(dan)達到(dao)0.4 mg/L的低值。且不(bu)隨濃縮倍數(shu)增加(jia)和(he)運行時間長短而積(ji)累。表3說明在工業用水(shui)實踐中，循環(huan)水(shui)系統中氨(an)氮(dan)(dan)可小于1.0 mg/L，滿足包括電力工業在內的工業循環(huan)冷卻水(shui)氨(an)氮(dan)(dan)指標(biao)小于1 mg/L的要求。

　　5.2　影響氨氮去除的因素

　　氨(an)氮(dan)的(de)去除機理(li)是由于循環(huan)水系統是一個(ge)特殊的(de)生(sheng)態環(huan)境(jing)，合適的(de)水溫，很(hen)長的(de)停留時間，巨大的(de)填料表面(mian)積，充足的(de)空氣等等優良條件促使氨(an)氮(dan)轉化(hua)。據測定(ding)，80％為(wei)硝化(hua)作用，10％為(wei)解(jie)吸作用，10％為(wei)微(wei)生(sheng)物同化(hua)作用，三種作用綜合，而(er)以硝化(hua)為(wei)主。因此(ci)，下列因素對氨(an)氮(dan)的(de)去除有影響。

　　5.2.1　冷卻塔濃縮倍數，停留時間

　　冷卻塔的濃縮倍數與節水效果直接相關，濃縮倍數越高，補給水量越少，循環水在系統內的停留時間越長。

　　循環水系統(tong)內的平均停留(liu)時間從(cong)公式（1）求得：

　　T=V/(Qb+Qm)　　　　　　　(1)

　　式中　T—水在(zai)系統(tong)內的停留時間，h；

　　V—循(xun)(xun)環(huan)(huan)水(shui)系統容積，m3，一般為循(xun)(xun)環(huan)(huan)小時(shi)流量的(de)1/3～1/5；

　　Qb—排污(wu)和泄(xie)露損失水(shui)量(liang)，m3/h；

　　Qm—風吹損失水量,m3/h。

　　例如1×104 m3/h的循環水系統，當濃縮倍數為2時，循環水在系統內的停留時間為12.5 h；當濃縮倍數為5時，停留時間為50h。可見其停留時間很長。

　　當濃縮倍(bei)數(shu)(shu)(shu)2以(yi)上，城市污水中(zhong)氨(an)氮(dan)含(han)量為(wei)20～50 mg/L時，循環水中(zhong)氨(an)氮(dan)濃度可小于1mg/L。我國(guo)大多數(shu)(shu)(shu)工業冷卻系統，濃縮倍(bei)數(shu)(shu)(shu)在2左右，所以(yi)，大多數(shu)(shu)(shu)工廠(chang)的循環水冷卻系統都具有很(hen)高的去除氨(an)氮(dan)的能力，這一去除氨(an)氮(dan)的創新技術，具有普遍推廣價值。

　　5.2.2　堿度和pH

　　經計算，每氧化lgNH3-N要消耗堿度7.14g（以CaCO3計）。當堿度不足時，應當補加。

　　循(xun)環水(shui)系統pH要保持在7.0～8.0，使循(xun)環水(shui)的(de)pH值適宜(yi)硝(xiao)化菌的(de)活動。

　　5.2.3　溫度

　　亞硝(xiao)(xiao)酸菌(jun)最佳生長(chang)溫(wen)度為(wei)(wei)35℃，硝(xiao)(xiao)酸菌(jun)的(de)(de)最佳生長(chang)溫(wen)度為(wei)(wei)35～42℃，在適(shi)宜的(de)(de)溫(wen)度下，硝(xiao)(xiao)化菌(jun)活性高增長(chang)快，對氨氮(dan)的(de)(de)去(qu)除能(neng)力增強。通常冷(leng)卻塔水(shui)(shui)的(de)(de)溫(wen)度長(chang)期(qi)保持在25～40℃范圍內(nei)，恰是在硝(xiao)(xiao)化菌(jun)最適(shi)宜的(de)(de)溫(wen)度范圍內(nei)，并且不存在低溫(wen)時(shi)硝(xiao)(xiao)化菌(jun)效能(neng)減退問(wen)題。這是任何(he)市政(zheng)污(wu)水(shui)(shui)處理構筑物無法比擬的(de)(de)。

　　5.2.4　供氧量

　　計算(suan)得出(chu)，將(jiang)lgNH3-N氧(yang)(yang)化(hua)為(wei)NO2--N需耗(hao)氧(yang)(yang)3.43g，將(jiang)lgNO2--N，需耗(hao)氧(yang)(yang)1.14g，硝(xiao)化(hua)作(zuo)用(yong)共(gong)耗(hao)氧(yang)(yang)4.57g。氨氮的硝(xiao)化(hua)應保證空(kong)氣(qi)(qi)量為(wei)硝(xiao)化(hua)所(suo)需空(kong)氣(qi)(qi)量的50倍。

　　在冷卻塔(ta)內，每立方米水的(de)(de)空氣量可達2000 m3，供氧充足，溶(rong)(rong)解(jie)氧可以達到飽和(he)。這(zhe)樣高的(de)(de)空氣量可以提(ti)高溶(rong)(rong)解(jie)氧向(xiang)液(ye)膜的(de)(de)傳(chuan)遞速率，有利于硝化活動的(de)(de)進行(xing)。

　　5.2.5　生物膜

　　污水(shui)(shui)經(jing)二(er)級處理和(he)深度處理后，水(shui)(shui)中還含有一(yi)定數(shu)量(liang)的細(xi)菌和(he)有機(ji)物，在冷(leng)卻塔填(tian)料(liao)表(biao)面很(hen)容(rong)易形(xing)成(cheng)(cheng)一(yi)層生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物膜。冷(leng)卻塔填(tian)料(liao)有點滴(di)式(shi)、膜板(ban)式(shi)、網(wang)格狀(zhuang)、蜂窩狀(zhuang)等多種形(xing)式(shi)，表(biao)面積在100～350 m2／m3。巨大的表(biao)面積為生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物膜生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長提供了(le)良好場地，雖然填(tian)料(liao)的比表(biao)面積大，但由于(yu)循環(huan)水(shui)(shui)是補(bu)充(chong)水(shui)(shui)的幾十倍(bei)，可看作高倍(bei)數(shu)回流(liu)，因(yin)此填(tian)料(liao)不(bu)會有脫(tuo)水(shui)(shui)現(xian)象發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)。避(bi)免了(le)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物膜干化(hua)而影響活性。由于(yu)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)水(shui)(shui)的BOD小于(yu)10 mg/L，加上循環(huan)水(shui)(shui)有大量(liang)稀釋(shi)能(neng)(neng)力，因(yin)而合成(cheng)(cheng)代謝所(suo)形(xing)成(cheng)(cheng)的新細(xi)胞(bao)數(shu)量(liang)很(hen)小，膜的增殖脫(tuo)落量(liang)不(bu)大，不(bu)會發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)填(tian)料(liao)間隙的堵(du)塞問(wen)題。按計算，每氧化(hua)1mg NH3-N產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)0.15mg新細(xi)胞(bao)，當原水(shui)(shui)為20mg/L NH3-N時，也(ye)只產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)3.0mg/L懸浮物，數(shu)量(liang)很(hen)少。工程實(shi)踐也(ye)證(zheng)明，已(yi)使用(yong)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)水(shui)(shui)的循環(huan)水(shui)(shui)系(xi)統懸浮物很(hen)低(di)，填(tian)料(liao)不(bu)堵(du)塞，冷(leng)卻塔也(ye)并不(bu)因(yin)其具(ju)有硝化(hua)功能(neng)(neng)而增加排污。循環(huan)水(shui)(shui)系(xi)統脫(tuo)氨(an)已(yi)經(jing)成(cheng)(cheng)功運行數(shu)年。

　　6　結語

　　經(jing)(jing)深度處理的(de)(de)(de)城(cheng)市(shi)(shi)污水(shui)(shui)，含氨(an)氮20～50 mg/L時，在循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)pH值(zhi)為7～8、濃縮倍數為2的(de)(de)(de)條件(jian)下，循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)氨(an)氮濃度可(ke)小(xiao)于1 mg/L。因此使用經(jing)(jing)深度處理的(de)(de)(de)城(cheng)市(shi)(shi)污水(shui)(shui)作為工業循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)補充水(shui)(shui)，不會(hui)造成循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)中氨(an)氮的(de)(de)(de)積累。 

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