近年來，我國社會經濟高速發展，對礦產資源尤其是稀土資源產生了巨大需求。然而，稀土冶煉過程中會產生大量高氨氮廢水。我國已將氨氮納入了“十二五”環境污染物約束性控制指標，對冶煉行業廢水排放制定了更為嚴格的標準，規定從2012年開始，鉛鋅行業廢水氨氮直接排放標準需控制在8mg/L以下。在此背景下，如何選用經濟的方法對其進行處理，已成為水污染控制工程技術研究方向。

目前，工業氨氮廢水處理的方法主要有物理化學方法和生物方法，其中，常用的吹脫法、吸附法、膜技術、化學沉淀法、化學氧化法屬于物理化學方法。生物方法可分為傳統硝化反硝化法和新型的短程硝化反硝化法、同時硝化反硝化法、厭氧氨氧化法等。

但是由于水質指標的不同和工藝條件的限制，針對不同類別的廢水，采用的處理技術有很大差異，如在高濃度氨氮廢水處理過程中常采用吹脫-生物法、吹脫-折點氯化法、化學沉淀-生物法等;而在低濃度氨氮廢水處理中考慮到成本和效益問題常采用吸附法、生物法等。將對含氨氮廢水不同處理技術及其效果等進行分析和總結，為其工業化處理過程中在選擇工藝方法和設計參數時提供參考。

一、高濃度氨氮廢水處理技術

高濃度氨氮廢水是指氨氮質量濃度大于500mg/L的廢水。伴隨石油、化工、冶金、食品和制藥等工業的發展，以及人民生活水平的不斷提高，工業廢水和城市生活污水中氨氮的含量急劇上升，呈現氨氮污染源多、排放量大，并且排放的濃度加大的特點。目前針對高氨氮廢水的處理技術主要使用吹脫法、化學沉淀法等。

1、吹脫法

將空氣通入廢水中，使廢水中溶解性氣體和易揮發性溶質由液相轉入氣相，使廢水得到處理的過程稱為吹脫。

吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質速度理論。將氨氮廢水pH調節至堿性，此時，銨離子轉化為氨分子，再向水中通入氣體，使其與液體充分接觸，廢水中溶解的氣體和揮發性氨分子穿過氣液界面，轉至氣相，從而達到去除氨氮的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為空氣吹脫，后者稱為蒸汽吹脫。

蒸汽吹脫法效率較高，氨氮去除率能達到百分之九十以上，但能耗較大，一般應用在煉鋼、化肥、石油化工等行業，其優點是可回收利用氨，經過吹脫處理后可回收到氨質量分數達百分之三十以上的氨水。空氣吹脫法的效率雖比蒸汽法的低，但能耗低、設備簡單、操作方便。在氨氮總量不高的情況下，采用空氣吹脫法比較經濟，同時可用硫酸作吸收劑吸收吹脫出的氨氮，生成的硫酸銨可制成化肥。但是在大規模的氨吹脫-汽提塔生產過程中，產生水垢是較棘手的問題。通過安裝噴淋水系統可有效解決軟質水垢問題，可是對于硬質水垢，噴淋裝置也無法消除。此外，低溫時氨氮去除率低，吹脫的氣體形成二次污染。因此，吹脫法一般與其他氨氮廢水處理方法聯合運用，用吹脫法對高濃度氨氮廢水進行預處理。

許多學者對吹脫法用于不同的氨氮廢水處理進行了實驗研究，分別得到吹脫工藝條件。

通過對比分析可以得出：

（1）吹脫法普遍適宜的pH在11附近；

（2）考慮經濟因素，溫度在30~40℃附近較為可行，且處理率高；

（3）吹脫時間為3h左右；

（4）氣液比在5000∶1左右效果較好，且吹脫溫度越高，氣液比越小；

（5）吹脫后廢水的濃度可降低到中低濃度；

（6）脫氮率基本保持百分之九十以上。盡管吹脫法可以將大部分氨氮脫除，但處理后的廢水中氨氮仍然高達100mg/L以上，無法直接排放，還需要后續深度處理。

2、化學沉淀法（磷酸銨鎂沉淀法）

化學沉淀法的原理，是向氨氮污水中投加含Mg2+和PO43-的藥劑，使污水中的氨氮和磷以鳥糞石（磷酸銨鎂）的形式沉淀出來，同時回收污水中的氮和磷。

化學沉淀法的優點主要表現在：工藝設計操作相對簡單；反應穩定，受外界環境影響小，抗沖擊能力強；脫氮率高，生成的磷酸銨鎂可作為無機復合肥使用，因此解決了氮的回收和二次污染的問題，具有良好的經濟和環境效益。

磷酸銨鎂沉淀法適用于處理氨氮濃度較高的工業廢水，總結了一些使用化學沉淀法處理氨氮廢水的案例。

磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮廢水的適宜條件是：pH約為9.0，n（P）∶n（N）∶n（Mg）在1∶1∶1.2左右，磷酸銨鎂沉淀法的脫氮率能維持在較高水平，普遍能夠達到百分之九十以上。

二、低濃度氨氮工業廢水處理技術

由于技術和處理成本方面的原因，我國許多企業在排放污水時僅對COD進行深度處理，而往往忽略了對低濃度氨氮的處理。廢水中氨氮的構成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮是造成水體富營養化的重要因素之一，對這類污水進行回收利用時還會對管道中的金屬產生腐蝕作用，縮短設備和管道的壽命，增加維護成本。目前工業上常用于處理低濃度氨氮的技術主要有吸附法、折點氯化法、生物法、膜技術等。

1、吸附法

吸附是一種或幾種物質（稱為吸附物）的濃度在另一種物質（稱為吸附劑）表面上自動發生變化的過程，其實質是物質從液相或氣相到固體表面的一種傳質現象。

吸附法是處理低濃度氨氮廢水較有發展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固體作為吸附劑，根據吸附原理不同可分為物理吸附、化學吸附和交換吸附。處理低濃度氨氮廢水較為理想的是離子交換吸附法，它屬于交換吸附方法的一種，利用吸附劑上的可交換離子與廢水中的NH4+發生交換并吸附NH3分子以達到去除水中氨的目的，這是一個可逆過程，離子間的濃度差和吸附劑對離子的親和力為吸附過程提供動力。

具有良好吸附性能且常用的吸附劑有：沸石、活性炭、煤炭、離子交換樹脂等，根據其吸附原理的不同，這些吸附材料對不同吸附物的吸附效果不同。

該法一般只適用于低濃度氨氮廢水，而對于高濃度的氨氮廢水，使用吸附法會因吸附劑更換頻繁而造成操作困難，因此需要結合其他工藝來協同完成脫氮過程。

供吸附法使用的吸附劑很多，但不同吸附劑對廢水中氨氮的吸附量卻有很大不同，表3對比了部分吸附劑的吸附效果。

由表3可以看出，對于傳統的吸附劑如沸石、交換樹脂等，其對氨氮的處理率較高，一般能達到百分之九十以上。

2、折點氯化法

折點氯化法是污水處理工程中常用的一種脫氮工藝，其原理是將通入氨氮廢水中達到某一臨界點，使氨氮氧化為氮氣的化學過程，其反應方程式為：

NH4++1.5HOCl→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

折點氯化法的優點為：處理效率高且效果穩定，去除率高;該方法不受鹽含量干擾，不受水溫影響，操作方便;有機物含量越少時氨氮處理效果越好，不產生沉淀;初期投資少，反應迅速完全;能對水體起到殺菌消毒的作用。但是折點氯化法僅適用于低濃度廢水的處理，因此多用于氨氮廢水的深度處理。該方法的缺點是：消耗量大，費用較高，且貯存和使用的要求較高，反應副產物氯胺和氯代有機物會對環境造成二次污染。宋衛鋒等針對含鈷廢水氨氮高、含鹽量高、難以生化處理等特征，采用折點氯化法進行了實驗室研究和工程實踐。原水水質采用的是西北某鎳鈷生產基地某車間生產的廢水，當廢水中七成的氨氮經吹脫工藝去除后，再經折點氯化法處理，出水氨氮質量濃度<15mg。

黃海明等在采用折點氯化法去除NH4+-N的研究過程中，采用模擬廢水和實際廢水相結合的實驗方式進行研究，結果表明針對不同初始濃度的廢水，當pH=7，Cl-與NH4+質量濃度比為7∶1，反應時間為10~15min左右時，NH4+-N去除率高。