電解氨氮廢水實驗裝置

⑴ 工業廢水如何有效去除氨氮超標

1 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於500mg/L
的廢水。伴隨石油、化工、冶金、食品和制葯等工業的發展，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，並且排放的濃度增大的特點〔2〕。目前針對高氨氮廢水的處理技術主要使用吹脫法、化學沉澱法等。

1.1 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，常見的工藝流程見圖 1。

圖 2 生物脫氮的途徑

用生物法處理含氨氮廢水時，有機碳的相對濃度是考慮的主要因素，維持最佳碳氮比也是生物法成功的關鍵之一。

生物法具有操作簡單、效果穩定、不產生二次污染且經濟的優點，其缺點為佔地面積大，處理效率易受溫度和有毒物質等的影響且對運行管理要求較高。同時，在工業運用中應考慮某些物質對微生物活動和繁殖的抑製作用。此外，高濃度的氨氮對生物法硝化過程具有抑製作用，因此當處理氨氮廢水的初始質量濃度<300
mg/L 時，採用生物法效果較好。

J. Kim 等〔24〕採用小球藻處理美國俄亥俄州辛辛那提磨溪污水處理廠廢水中的氨氮，實驗結果表明，小球藻在經歷24 h 的遲緩期後，在48 h 內氨氮去除率可達50%。

2.3.1 傳統生物硝化反硝化技術

傳統生物硝化反硝化脫氮處理過程包括硝化和反硝化兩個階段。硝化過程是指在好氧條件下，在硝酸鹽和亞硝酸鹽菌的作用下，氨氮可被氧化成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮；再通過缺氧條件，反硝化菌將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原成氮氣，從而達到脫氮的目的。

傳統生物硝化反硝化法中，較成熟的方法有A/O 法、A2/O 法、SBR
序批式處理法、接觸氧化法等。它們具有效果穩定、操作簡單、不產生二次污染、成本較低等優點。但該法也存在一些弊端，如必須補充相應的碳源來配合實現氨氮的脫除，使運行費用增加；碳氮比較小時，需要進行消化液迴流，增加了反應池容積和動力消耗；硝化細菌濃度低，系統投鹼量大等。

楊小俊等〔25〕通過A/O 膜生物反應器處理某煉油廠氣浮池出水中的氨氮，實驗結果表明，當氨氮和COD 容積負荷分別在0.04~0.08、0.30~0.84 kg/（m3·d）時，處理後水中氨氮質量濃度小於5 mg/L。

2.3.2 新型生物脫氮技術

（1）短程硝化反硝化技術。短程硝化反硝化是在同一個反應器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，阻止亞硝酸鹽進一步氧化，然後直接在缺氧的條件下，以有機物或外加碳源作為電子供體，將亞硝酸鹽進行反硝化生成氮氣。

短程硝化反硝化與傳統生物脫氮相比具有以下優點：對於活性污泥法，可節省25%的供氧量，降低能耗；節省碳源，一定情況下可提高總氮的去除率；提高了反應速率，縮短了反應時間，減少反應器容積。但由於亞硝化細菌和硝化細菌之間關系緊密，每個影響因素的變化都同時影響到兩類細菌，而且各個因素之間也存在著相互影響的關系，這使得短程硝化反硝化的條件難以控制。目前短程硝化反硝化技術仍處在人工配水實驗階段，對此現象的理論解釋還不充分。

（2）同時硝化反硝化技術。當硝化與反硝化在同一個反應器中同時進行時，即為同時硝化反硝化（SND）。廢水中溶解氧受擴散速度限制，在微生物絮體或者生物膜的表面，溶解氧濃度較高，利於好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖，越深入絮體或膜內部，溶解氧濃度越低，形成缺氧區，反硝化細菌占優勢，從而形成同時硝化反硝化過程。

鄒聯沛等〔26〕對膜生物反應器系統中的同時硝化反硝化現象進行了研究，實驗結果表明，當DO 為1mg/L，C/N=30，pH=7.2
時，COD、NH4+-N、TN 去除率分別為96%、95%、92%，並發現在一定的范圍內，升高或降低反應器內DO 濃度後，TN 去除率都會下降。

同時硝化反硝化法節省反應器，縮短了反應時間，且能耗低、投資省。但目前對於同步硝化反硝化的研究尚處於實驗室階段，其作用機理及動力學模型需做進一步的研究，其工業化運用尚難實現。

（3）厭氧氨氧化技術。厭氧氨氧化是指在缺氧或厭氧條件下，微生物以NH4+ 為電子受體，以NO2- 或NO3- 為電子供體進行的NH4+、NO2- 或NO3- 轉化成N2的過程〔27〕。

何岩等〔28〕研究了SHARON
工藝與厭氧氨氧化工藝聯用技術處理「中老齡」垃圾滲濾液的效果，實驗結果表明，厭氧氨氧化反應器可在具有硝化活性的污泥中實現啟動；
在進水氨氮和亞硝酸氮質量濃度不超過250 mg/L 的條件下，氨氮和亞硝酸氮的去除率分別可達到80%和90%。目前，SHARON
與厭氧氨氧化聯合工藝的研究仍處於實驗室階段，還需要進一步調整和優化工藝條件，以提高聯合工藝去除實際高氨氮廢水中的總氮的效能。

厭氧氨氧化技術可以大幅度地降低硝化反應的充氧能耗，免去反硝化反應的外源電子供體，可節省傳統硝化反硝化過程中所需的中和試劑，產生的污泥量少。但目前為止，其反應機理、參與菌種和各項操作參數均不明確。

2.4 膜技術

2.4.1 反滲透技術

反滲透技術是在高於溶液滲透壓的壓力作用下，藉助於半透膜對溶質的選擇截留作用，將溶質與溶劑分離的技術，具有能耗低、無污染、工藝先進、操作維護簡便等優點。

利用反滲透技術處理氨氮廢水的過程中，設備給予足夠的壓力，水通過選擇性膜析出，可用作工業純水，而膜另一側氨氮溶液的濃度則相應增高，成為可以被再次處理和利用的濃縮液。在實際操作中，施加的反滲透壓力與溶液的濃度成正比，隨著氨氮濃度的升高，反滲透裝置所需的能耗就越高，而效率卻是在下降〔29〕。

徐永平等〔30〕以兗礦魯南化肥廠碳酸鉀生產車間含NH4Cl 的廢水為研究對象，利用反滲透法對NH4Cl
廢水的處理過程進行了研究，實驗裝置採用反滲透膜（NTR-70SWCS4）過濾機。結果表明，在用反滲透膜技術處理氨氮廢水的過程中，氯化銨質量濃度適宜在60
g/L 以下，在該濃度條件下，設備脫氨氮效率較高，一般大於97%，各項技術指標合格，可以用於實際生產操作。

2.4.2 電滲析法

電滲析是在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使離子從電解質溶液中分離出來的過程。電滲析法可高效地分離廢水中的氨氮，並且該方法前期投入小，能量和葯劑消耗低，操作簡單，水的利用率高，無二次污染副產物。

唐艷等〔31〕採用自製電滲析設備對進水電導率為2 920 μS/cm，氨氮質量濃度為534.59 mg/L
的氨氮廢水進行處理，通過實驗得到在電滲析電壓為55 V，進水流量為24 L/h
這一最佳工藝參數條件下，可對實驗用水有效脫氮的結論，出水氨氮質量濃度為13 mg/L。

3 不同濃度工業含氨氮廢水的處理方法比較

不同氨氮廢水處理方法優缺點比較見表 4。

通過對以上幾種不同方法的論述，可以看出目前針對工業廢水中高濃度氨氮的處理方法主要使用物理化學方法做預處理，再選擇其他方法進行後續處理，雖能取得較好的處理效果，但仍存在結垢、二次污染的問題。對低濃度的氨氮廢水較常用的方法為化學法和傳統生物法，其中化學法的一些處理技術還不成熟，未在實際生產中應用，因此還無法滿足工業對低濃度氨氮廢水深度處理的要求；
生物法能較好地解決二次污染問題，且能達到工業對低濃度氨氮廢水深度處理的要求，但目前對微生物的選種和馴化還不完全成熟。

⑵ 氨氮高了，高氨氮廢水有哪些處理方法

隨著我國經濟的高速發展，產生了大量高濃度氨氮廢水。氨氮廢水的大量排放，導致水體中氨氮大量富集，引起水體的富營養化與惡化，對水環境造成巨大危害，不僅嚴重影響了人們的正常生活，甚至危害了人們的身體健康，社會影響巨大。因此，國家在氨氮廢水的排放要求方面也制定了越來越嚴格的法規與排放標准。目前，除了合成氨、肉類加工、鋼鐵等12個行業執行相應的國家行業標准(通常一級標准為25mg/L)外，其他均需遵守國家標准GB8978-1996«污水綜合排放標准»。該標准明確1998年後新建單位氨氮最高允許排放濃度為15mg/L。
氨氮廢水的處理方法和工藝有很多種，主要有物化法和生物法。物化法包括吹脫法、離子交換法、折點氯化法、化學沉澱法、膜分離法、高級氧化法、電解法、土壤灌溉法等。生物法包括硝化—反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、A/O、A2/O、SBR、氧化溝等。
1、物化法
1.1 吹脫法
在廢水中氨氮多以銨離子(NH+4)和游離氨(NH3)的狀態存在，兩者保持平衡，平衡關系為：NH3+H2O→NH+4+OH-。這個平衡受pH值影響。當廢水pH值升高時，OH-離子增多，該平衡反應向左移動，有利於NH+4生成游離態的NH3，從而使得游離氨所佔比例增大，游離氨易於從水中逸出。當廢水的pH值升高到11左右時，廢水中的氨氮幾乎全部以NH3的形式存在，再加上曝氣吹脫的物理作用，則可促使NH3更容易從水中逸出，向大氣轉移。此外，該反應為放熱反應，溫度升高，反應方程向左移動，也有利於NH3從水中逸出。依據此原理，可以採用吹脫法來去除廢水中氨氮，吹脫法一般分為空氣吹脫法、水蒸汽吹脫法(汽提法)和超重力吹脫法。
1.1.1 空氣吹脫法
空氣吹脫法去除氨氮的原理是：在鹼性條件下，通過外力將空氣鼓入需要脫氨處理的廢水中，同時在廢水中使鼓入的空氣和廢水充分接觸，廢水中溶解的游離態氨將穿過廢水界面，向外界空氣轉移，從而達到去除氨氮的目的。
目前，空氣吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中的應用較多，吹脫速率高，處理費用相對較低，但隨著氨氮濃度的降低，特別是當氨氮質量濃度低於1g/L以下時，吹脫速率顯著降低。氣液比、pH值、氣體流速、溫度、初始濃度等是影響吹脫法處理效果的主要因素。
現有吹脫裝置主要有吹脫池和吹脫塔，由於前者效率低，易受外界環境影響，因此多採用吹脫塔裝置。通常採用逆流操作，塔內裝有一定高度的填料以增加氣—液傳質面積，從而有利於氨氣從廢水中解吸。常用填料有拉西環、聚丙烯鮑爾環、聚丙烯多面空心球等。
空氣吹脫法的優點是：具有穩定的氨氮去除率，工藝操作簡單，氨氮容積負荷大等。缺點是：吹脫過程中易使填料層結垢，使廢水流通不暢，從而影響設備的正常運行;同時，吹脫工藝需要調節廢水pH值，需投加大量鹼，從而使廢水處理成本增高;另外，經空氣吹脫處理後，廢水中還含有少量氨氮，處理後的廢水時常不能達到國家排放標准。因此，吹脫法通常與其他方法聯合使用。
1.1.2 水蒸汽吹脫法(汽提法)
汽提法去除氨氮的原理是：大量蒸汽與廢水接觸，將廢水中游離氨蒸餾出來，以達到去除氨氮的目的。當向廢水中通入水蒸汽時，兩液相在填料表面上逆流接觸進行熱和物質交換，當水溶液的蒸汽壓超過外界的壓力時，廢水就開始沸騰，氨就加速轉為氣相。此外，氣泡表面之間形成自由表面，廢水中的氨不斷向氣泡內蒸發擴散，當氣泡上升到液面上破裂釋放出其中的氨，大量的氣泡擴大了蒸發表面，強化了傳質過程，通入的蒸汽升高了廢水的溫度，從而也提高了一定pH值時被吹脫的分子氨的比率。
汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水，操作條件與空氣吹脫法類似，氨氮去除率高，但汽提法工藝處理成本高，操作條件難控制，消耗動力高等。
1.1.3 超重力吹脫法
空氣吹脫法和水蒸汽吹脫法一般採用填料塔作為吹脫設備，而超重力吹脫法是利用超重力設備———超重機取代傳統的填料塔作為吹脫設備，以空氣為氣提劑，將水中的游離氨解吸到氣相中的氨氮廢水治理方法。
氨氮廢水加鹼調節pH值為10~11後進入超重機處理。廢水經超重機分布器均勻噴灑在填料內緣，在超重力作用下，液體被填料粉碎成液滴，沿填料徑向甩出，經筒壁匯集後從超重機底部流出。同時，空氣經超重機進氣口進入超重機殼體，在一定風壓下，由超重機轉子外腔沿徑向進入內腔。在填料層內，氣液兩相在大的氣液接觸面積的情況下完成氣液接觸，將水中的游離氨吹出。氣體送至除霧器，將夾帶的少量液體分離後，至吸收裝置，脫氨後排空。利用超重機的水力學特性與傳遞特性，可獲得良好的吹脫效果並減少設備投資與運行費用。
與工業上傳統僅使用塔設備的吹脫法相比，超重力法吹脫法具有以下幾點優勢：
(1)設備體積質量小，設備及基建費用少，過程放大容易，啟動、停車迅速，運行更穩定;
(2)擺脫了重力場的影響，對物料粘度適應性廣，操作彈性大;
(3)氣相動力消耗小，物料停留時間短，傳質系數大;
(4)去除氨氮效率高，有利於氣相中氨的回收利用：
(5)能夠增加水中的溶解氧，為可能的後續生化處理提供充足氧源。但是目前超重力法吹脫氨氮技術的大規模工業應用較少，主要是因為該技術不夠成熟。特別是大型的結構，仍需要根據具體的物系進行合理設計和試驗。
1.2 離子交換法
離子交換法是一種特殊的吸附過程即交換吸附。其主要機理是：利用離子間的濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和力作為推動力達到吸附特定離子的目的。吸附過程是可逆的，吸附飽和的交換劑通過添加特定的解吸液可對交換劑上吸附的離子進行解吸，從而實現交換劑的循環使用。常見的交換劑有沸石等天然交換劑和人工合成的離子交換樹脂兩大類，而後者還可根據樹脂上功能團的不同分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。
天然沸石(主要是斜發沸石)對NH+4具有強的選擇吸附能力，並且天然沸石的價格低於人工合成的離子交換樹脂。因此，工程上常用沸石對NH+4的強選擇性，將NH+4截留於沸石表面，從而去除廢水中的氨氮。pH值=4~8是沸石離子交換的最佳范圍。當pH值<4時，H+與NH+4發生競爭;pH值>8時，NH+4變為NH3，從而失去離子交換性能。但是沸石交換容量容易飽和，吸附容量低，更換頻繁，飽和後的沸石需再生才能再次使用。
離子交換樹脂主要是利用特定陽離子交換樹脂與水中的NH+4進行交換，交換後的樹脂再通過解吸而還原。與沸石相比，強酸型陽離子交換樹脂吸附容量大，處理效果穩定，但目前對強酸型陽離子交換樹脂的研究多處於實驗室階段。
離子交換法的優點是去除率高，適用於處理中低濃度的氨氮廢水。處理含氨氮10mg/L~20mg/L的城市污水，出水濃度可達1mg/L以下。但對於高濃度的氨氮廢水，會造成短時間交換劑飽和，從而再生頻繁，使處理成本增大，且再生液仍為高濃度氨氮廢水，仍需進一步處理。在實際工程應用中，離子交換法常結合其它污水處理工藝來處理高濃度氨氮廢水，先用其它方法作預處理，使經預處理後的廢水濃度在100mg/L左右，然後再用離子交換法處理剩餘氨氮廢水。
1.3 折點氯化法
折點氯化法是將氯氣通入氨氮廢水中達到某一點，在該點時水中游離氯含量最低，而氨氮的濃度降為零。當通入的氯氣量超過該點時，水中的游離氯就會增多，該點稱為折點，該狀態下的氯化稱為折點氯化，折點氯化法的原理就是氯氣與氨反應生成了無害的氮氣。加氯量對反應有很大影響，當氯的投加量與氨的摩爾比為1∶1時，化合余氯增加，主要為氯氨。當該比例為1.5∶1時余氯下降至最低點即「折點」，反應方程式為：NH+4+1.5HClO→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-。pH值也是主要影響因素，pH值高時產生NO-3，低時產生NCl3。為了保證完全反應，通常pH值控制在6~8，一般加9mg~10mg的氯氣可氧化1mg氨氮。
折點加氯法的優點是氨氮去除率高(可達90%~100%)，不受水溫影響，處理效果穩定，反應迅速完全，設備投資少，並有消毒作用。缺點是由於在處理氨氮廢水中要調節pH值，處理成本較高。同時液氯使用安全要求高且貯存時要求的環境條件高。另外，折點加氯法處理氨氮廢水後會產生副產物氯代有機物和氯胺，會給環境帶來二次污染。因此，折點氯化法多用於較低濃度氨氮廢水，適用於廢水的深度處理，工業上一般用於給水處理，對於大水量高濃度氨氮廢水不適合。
1.4 化學沉澱法
化學沉澱法去除廢水中氨氮的原理是：向氨氮廢水中投加磷酸鹽和鎂鹽，使廢水中的氨氮與磷酸鹽和鎂鹽生成一種難溶性的磷酸氨鎂沉澱(MgNH4PO4•6H2O)，從而達到去除廢水中氨氮的目的。
磷酸銨鎂(MAP)又稱鳥糞石，可溶於熱水和稀酸，不溶於醇類、磷酸氨以及磷酸鈉的水溶液，遇鹼易分解、在空氣中不穩定，升溫至100℃時便會失水變為無機鹽，繼續加熱至融化(約600℃)則會分解成焦磷酸鎂。MAP可以用作飼料和肥料的添加劑，是一種很好的長效復合肥;也可用於塗料生產、氨基甲酸酯、軟泡阻燃劑製造和醫葯行業。因此，磷酸銨鎂脫氮除磷技術既可以去除廢水中的氨氮，又可回收較有經濟價值的MAP，達到變廢為寶的目的。
化學沉澱法的優點是工藝簡單、效率高，經處理後產生的沉澱物MAP經進一步加工處理後，能成為性能優良的農家復合肥料。缺點是處理成本高。在處理氨氮廢水過程中需加入大量價格昂貴的混凝劑。此外，去除1gNH+4-N可產生8.35gNaCl，由此帶來的高鹽度將會影響後續生物處理的微生物活性。因此，該方法一直停留在實驗室規模未在工程上運用，較少用於實際氨氮廢水處理。
1.5 膜分離法
膜分離法包括反滲透法、液膜法、電滲析法等。
1.5.1 反滲透法
反滲透就是藉助外界的壓力使膜內部的壓力大於膜外的壓力，使小於膜孔徑的分子(水)透過，大於膜孔徑的分子截留在膜內，這種作用現象稱作反滲透。其作用機理關鍵在於半透膜的選擇透過性，半透膜上有好多細小的微孔，像水分子這樣的小分子可以自由的透過，而大於半透膜上微孔的NH+4則不能通過。當溶液進入膜系統後，在外加壓力的作用下半透膜就會選擇性的讓某些小分子物質透過，大分子物質NH+4則會留在半透膜內側通過管道另外的出口排出。
反滲透裝置處理廢水需要對原水進行預處理，不然會損壞裝置內的膜件，並且該裝置需要高質量的膜。
1.5.2 液膜法
液膜法又稱氣態膜法，目前已應用於水溶液中揮發性物質的脫除、回收富集和純化，如NH3、CO2、SO2、Cl2、Br2等。液膜法去除氨氮的機理是：採用疏水性中空纖維微孔膜，膜一側是待處理的氨氮廢水，另一側是酸性吸收液，疏水的微孔結構在兩液相間提供一層很薄的氣膜結構。廢水中NH3在廢水側通過濃度邊界層擴散至疏水微孔膜表面，隨後在膜兩側NH3分壓差的推動下，NH3在廢水和微孔膜界面處氣化進入膜孔，然後擴散進入吸收液發生快速不可逆反應，從而達到脫除氨氮的目的。
液膜法具有比表面積大，傳質推動力高，操作彈性大，氨氮脫除率高，無二次污染等優勢，適合處理含鹽量較高、油性污染物含量低的高氨氮廢水。氨氮或含鹽量較高時，能有效抑制水的滲透蒸餾通量，減弱對吸收液的稀釋作用;但當廢水中含有油性污染物時，會造成膜的污染，使膜的傳質系數不能得到完全恢復。由於廢水的復雜性、膜材料的研發更新換代、可逆吸收劑的研發以及後續副產品的生產應用等多種原因，氣態膜法脫氨工業化進程很慢，國內生產應用實例較少。不過對於高鹽高濃度氨氮廢水，氣態膜處理成本較低，其應用前景廣闊。
1.5.3 電滲析法
電滲析法的原理是：當進水通過多組陰陽離子滲透膜時，NH+4在施加的電壓影響下，透過膜到達膜另一側濃水中並集聚，從而從進水中分離出來，實現溶液的淡化、濃縮、精製和提純。國內外專家在電滲析法處理氨氮廢水方面作了大量研究，並取得了一定成績。但由於高選擇性的防污膜仍在發展中，且對廢水預處理的要求很高，電滲析法用於工業尚需時日。
1.6 高級氧化法
高級氧化法是通過化學、物理化學方法將廢水中污染物直接氧化成無機物，或將其轉化為低毒、易降解的中間產物。應用於脫除廢水中氨氮的高級氧化法主要有濕式催化氧化法和光催化氧化法。
1.6.1 濕式催化氧化法
濕式催化氧化法是20世紀80年代國際上發展起來的一種治理廢水的新技術，其原理是：在特定的溫度、壓力下，通過催化劑作用，經空氣氧化可使污水中的有機物和氨氮分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質，達到凈化的目的。
濕式催化氧化法技術優點是：氨氮負荷高，工藝流程簡單，氨氮去除率高，佔地面積少等。缺點是：在處理氨氮廢水中會使用大量催化劑，造成催化劑的流失和增加對設備的腐蝕，使氨氮廢水處理成本增大。
濕式催化氧化法從處理效果上來說適合高濃度氨氮廢水的處理，但這種方法對溫度、壓力、催化劑等條件要求非常嚴格，反應設備須抗酸抗鹼耐高壓，一次性投資巨大，而且處理水量較大時費用很高，經濟上不劃算，目前在國內還鮮有工程應用的實例。
1.6.2 光催化氧化法
光催化氧化法是最近發展起來的一種處理廢水的高級氧化技術，它可以使廢水中的有機物在特定氧化劑的作用下完全分解為簡單的無機物CO2和H2O，達到降解污染物的目的，處理方法簡單高效，沒有二次污染。但由於反應過程中需要的催化劑難以分離回收，使該方法在實際工程中一定程度上受到了限制。
1.7 電解法
電解法利用陽極氧化性可直接或間接地將NH+4氧化，具有較高的氨氮去除率，該方法操作簡便，自動化程度高，其缺點是耗電量大，因此並不適用於大規模含氨氮廢水的處理。
1.8 土壤灌溉法
土壤灌溉法是把低濃度的氨氮廢水(50mg/L)作為農作物的肥料來使用，該法既為污灌區農業提供了穩定的水源，又避免了水體富營養化，提高了水資源利用率。土壤灌溉法只適合處理低濃度氨氮廢水，當廢水中的氨氮濃度低於50mg/L左右時，廢水中的氨氮在土壤表層發生硝化作用，在土壤深度30cm左右達到峰值，隨後由於脫氮等作用，在100cm處減小到10mg/L左右，在400cm以下土壤中未測出NH+4，直接污染到地下水的可能性幾乎為零。
2、生物法
生物脫氨氮的原理：首先通過硝化作用將氨氮氧化成亞硝酸氮(NO-2-N)，再通過硝化作用將亞硝酸氮進一步氧化為硝酸氮(NO3-N)，最後通過反硝化作用將硝酸氮還原成氮氣(N2)從水中逸出。
生物法的優點是：可去除多種含氮化合物，對氨氮可以徹底降解，總氨氮去除率可達95%以上，二次污染小且運行費用低。然而生物法對水質有嚴格的要求，高濃度的氨氮對微生物活性有抑製作用，會降低生化系統對有機污染物的降解效率，從而導致出水難於達標排放。
因此，生物法主要用來處理低濃度的氨氮廢水，且沒有或少有毒害物質存在，主要在處理生活污水以及垃圾滲濾液等方面應用較廣泛。常見的氨氮廢水生物處理工藝有傳統硝化反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、A/O、A2/O、氧化溝和SBR。
3、方法比較
根據廢水中氨氮濃度不同可將廢水分為三類：
(1)低濃度氨氮廢水：氨氮濃度小於50mg/L;
(2)中濃度氨氮廢水：氨氮濃度為50mg/L~500mg/L;
(3)高濃度氨氮廢水：氨氮濃度大於500mg/L。

⑶ 某同學模擬工業「折點加氯法」處理氨氮廢水的原理，進行如圖研究． 裝置（氣密性良好，試劑已添加

（1）A中是濃氨水滴入固體氫氧化鈉中，氫氧化鈉溶解過程中放熱，溫度升高一水合氨分解生成氨氣和水，反應的化學方程式NH₃?H₂O═NH₃↑+H₂O，
故答案為：NH₃?H₂O═NH₃↑+H₂O；
（2）①氨氣是共價化合物，氮原子和三個氫原子形成三個共價鍵，氮原子有一對孤對電子，氨氣的電子式為：；
②焓臘顫變=反應物鍵能總和-生成物鍵能總和，6×（H-N）+3Cl-Cl-[6（H-Cl）+N≡N]=-456kJ?mol^-1；得到6×（H-N）+3×243KJ/mol-[6（H-Cl）+945KJ/mol]=-456kJ?mol^-1；得到6×（H-N）-6（H-Cl）=-456kJ?mol^-1-3×243KJ/mol+945KJ/mol；（H-N）-（H-Cl）=-40KJ/mol，斷開1molH-N鍵與斷開1mol H-Cl鍵所需能量相差約為40KJ，NH₃中的H-N鍵比HCl中的H-Cl鍵弱；
故答案為：40；弱；
（3）輪差敗氨氣被氯氣氧化生成氮氣和氯化氫，3Cl₂+2NH₃=N₂+6HCl，氨氣過量和生成的氯化氫反應生成固體氯化銨白色固體顆粒，NH₃+HCl=NH₄Cl；
故答案為：HCl+NH₃=NH₄Cl；
（4）①裝置為原電池反應，鈉離子移向可知慶橘a為負極，氨氣失電子生成氮氣，b為正極，氯氣得到電子生成氯離子，發生還原反應，故答案為：還原；
②石墨a電極為負極，氨氣失電子生成氮氣，鹼溶液中電極反應式為2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O，故答案為：2NH₃+6OH^--6e^-=N₂+6H₂O．

⑷ 污水處理中微電解的原理

微電解技術是處理高濃度有機廢水的一種理想的工藝，同時又被稱為內電解法。在不同點的情況之下，利用填充在廢水中的微電解材料自身生產的一點二伏的電位差對廢水進行點解處理，從而達到降解有機污染物的目的，當系統桶水之後設備中會形成無數的微電池系統，在作用空間中構成一個電場。

微電解的工作原理基於電化學，氧化還原，物理吸附以及絮凝沉澱的共同作用對於廢水進行處理。該方法適用范圍廣、處理的效果好、成本低廉、操作維護方便、不需要消耗電力資源等優點。本工藝用於難降解高濃度廢水的處理可以大幅度的降低cod和色度，提高廢水的可生化性，同時可以對氨氮的脫除具有很好的效果。傳統上的微電解工藝所採用的微電解材料一般為鐵屑和木炭，使用之前要加酸鹼活化，使用的過程中很容易鈍化板結，同時又因為鐵與碳是物理接觸，所以他們之間很容易形成隔離層使微電解不能繼續進行而失去作用，這就導致了頻繁的更換為電解材料，不但工作量大，成本高同時還影響了廢水的處理效果和效率。
二、鐵碳微電解原理鐵炭填料反應原理（即鐵炭填料處理高難度工業有機廢水原理）:
(1)電子流動：利用鐵元素和碳元素之間的電位差，鐵元素與碳元素之間存在一個自然地1.4V的電位差。當鐵碳填料浸泡在廢水溶液中的時候，廢水溶液充當導電溶液，廢微電解填料價格多少水中的污染物質充當電解質。在鐵碳之間自然電位差形成的微弱電場之下，鐵會釋放出電子，電子在電場的作用之下由陽極向陰極移動。電子在移動的過程中會有穿過污染物質的概率，特別是長鏈物質或者是含有苯環的物質被電子穿過的概率更高。長鏈物質或者是含有苯環物質的碳鏈是通過成對電子相互連接的，當溶液中的單個電子穿插的時候，單個電子就會被碳鏈中的成對電子吸引住，從而微電解填料價格多少形成3電子結構，而這種3電子結構是一種非常不穩定的結構，存在一定的時間之後這種3電子結構就會自動爆炸，從而長鏈物質被分成2段。電子繼續穿插，鍛煉之後的碳鏈又會被分割，這樣碳鏈就會越來越短。這樣難降解物質就會轉化為容易降解的物質。同時能夠降低COD。
（2）還原性：當鐵碳填料浸泡在廢水溶液中的時候，作為陽極的鐵會失去電子從而變成鐵離子，新生成的鐵離子具有非常強的還原性，可以將廢水中的難降解物質進行還原反應。
（3）氧化性：電子在廢水中穿插的時候，也會穿過水分子，水分子被分解的時候就會產生大量的氫自由基、氧自由基、和氫氧自由基，這些新生態的自由基具有非常強的氧化性，可以將廢水中的有機物徹底氧化為二氧化碳和水。從而徹底降低COD。
（4）電泳：電子在廢水中運動的時候會吸附帶微電解填料價格多少正電的污染顆粒，吸附在電子上面的污染物質運動到陰極之後會被中和然後就會沉到底部被除去。
（5）絮凝作用：鐵失電子之後會形成鐵離子，新生態的鐵離子再加入鹼液之後會形成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵是良好的絮凝劑，可以吸附廢水中的大量有機物絮凝沉澱。

⑸ 關於氨氮水質在線監測儀器的問題

1氨氮在線監測儀的定義
▪ 氨氣敏電極法
▪ 納氏試劑比色法
▪ 原理
▪ 儀器
▪ 試劑
▪ 測定步驟
▪ 計算
▪ 注意事項
2編輯本段兩種主要測量方法的對比
1氨氮在線監測儀的定義編輯
氨氮是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（NH4）形式存在的氮。 動物性有機物的含氮量一般較植物性有機物為高。同時，人畜糞便中含氮有機物很不穩定，容易分解成氨。因此，水中氨氮含量增高時指以氨或銨離子形式存在的化合氨。氨氮在線監測儀就是安裝於特定位置的污染源，24小時連續不間斷地對污染源進行氨氮分析的儀器。氨氮在線監測儀幾種主要的測試方法以及方法比較
氨氣敏電極法
1 原理
在pH值大於11的環境下，銨根離子向氨轉變，氨通過氨敏電極的疏水膜轉移，造成氨敏電極的電動勢的變化，儀器根據電動勢的變化測量出氨氮的濃度。
2 檢測步驟
用新的水樣沖洗測量水樣、試劑體積的容器和電極安裝管。
使用蠕動泵進樣。水樣並不直接與蠕動泵管接觸－－有一個空氣緩沖區。進樣的體積由一可視測量系統控制。
與進樣相同，輔助試劑也通過蠕動泵投加，並由可視測量系統控制加葯體積。
通過鼓泡混合水樣和試劑。
由測量系統自動控制反映時間。
殘液由蠕動泵排出。
在用戶自定義的測量周期中，分析儀會利用內置的校準標液和清洗溶液自動進行校準和清洗。
3 氨氣敏電極法主流儀器品牌
進口品牌：德國WTW,英國RAIKING
國內品牌：銳泉
4 如何分辨氨氣敏電極法儀器的性能
1.量程：電極法氨氮量程規格分為：0-1200；0-2000；0-3000；0-10000不等。並且量程自由切換，量程越大，說明儀器採用的電極的適應性越強。
2.最低檢出限：儀器的最低檢出限越低，代表電極的品質越好，一般為0.05mg/l。
3.准確度：准確度是在線監測儀器最基本的要求，測量值與真實值的誤差越小（一般要求為10%），儀器的性能越好。
4.重復性：重復性也是在線監測儀器的基本要求，同一個質控樣，反復測量，在滿足准確度誤差的前提下，每次測量的數據偏差不應超過5%。在10%以內都屬於正常。
納氏試劑比色法
原理
碘化汞和碘化鉀的鹼性溶液與氨反映生成淡紅棕色膠態化合物,其色度與氨氮含量成正比,通常可在波長410~425nm范圍內測其吸光度,計算其含量.
本法最低檢出濃度為0.025mg/L(光度法),測定上限為2mg/L.採用目視比色法,最低檢出濃度為0.02mg/L.水樣做適當的預處理後,本法可用於地面水,地下水,工業廢水和生活污水中氨氮的測定.
儀器
2.1 帶氮球的定氮蒸餾裝置:500mL凱氏燒瓶,氮球,直形冷凝管和導管.
2.2 分光光度計
2.3 pH計
試劑
配製試劑用水均應為無氨水
3.1 無氨水可選用下列方法之一進行制備:
3.1.1 蒸餾法:每升蒸餾水中加0.1mL硫酸,在全玻璃蒸餾器中重蒸餾,棄去50mL初餾液,按取其餘餾出液於具塞磨口的玻璃瓶中,密塞保存.
3.1.2 離子交換法:使蒸餾水通過強酸型陽離子交換樹脂柱.
3.2 1mol/L鹽酸溶液.
3.3 1mol/L氫氧化納溶液.
3.4 輕質氧化鎂(MgO):將氧化鎂在500℃下加熱,以出去碳酸鹽.
3.5 0.05%溴百里酚藍指示液:pH6.0~7.6.
3.6 防沫劑,如石蠟碎片.
3.7 吸收液:
3.7.1 硼酸溶液:稱取20g硼酸溶於水,稀釋至1L.
3.7.2 0.01mol/L硫酸溶液.
3.8 納氏試劑:可選擇下列方法之一制備:
3.8.1 稱取20g碘化鉀溶於約100mL水中,邊攪拌邊分次少量加入二氯化汞(HgCl2)結晶粉末(約10g),至出現朱紅色沉澱不易溶解時,改寫滴加飽和二氯化汞溶液,並充分攪拌,當出現微量朱紅色沉澱不再溶解時,停止滴加二氯化汞溶液.
另稱取60g氫氧化鉀溶於水,並稀釋至250mL,冷卻至室溫後,將上述溶液徐徐注入氫氧化鉀溶液中,用水稀釋至400mL,混勻.靜置過夜將上清液移入聚乙烯瓶中,密塞保存.
3.8.2 稱取16g氫氧化納,溶於50mL水中,充分冷卻至室溫.
另稱取7g碘化鉀和碘化汞(HgI2)溶於水,然後將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化納溶液中,用水稀釋至100mL,貯於聚乙烯瓶中,密塞保存.
3.9 酒石酸鉀納溶液:稱取50g酒石酸鉀納KNaC4H4O6·4H2O)溶於100mL水中,加熱煮沸以除去氨,放冷,定容至100Ml.
3.10 銨標准貯備溶液:稱取3.819g經100℃乾燥過的優級純氯化銨(NH4Cl)溶於水中,移入1000mL容量瓶中,稀釋至標線.此溶液每毫升含1.00mg氨氮.
3.11 銨標准使用溶液:移取5.00mL銨標准貯備液於500mL容量瓶中,用水稀釋至標線.此溶液每毫升含0.010mg氨氮.
測定步驟
4.1 水樣預處理:取250mL水樣(如氨氮含量較高,可取適量並加水至250mL,使氨氮含量不超過2.5mg),移入凱氏燒瓶中,家數滴溴百里酚藍指示液,用氫氧化納溶液或演算溶液調節至pH7左右.加入0.25g輕質氧化鎂和數粒玻璃珠,立即連接氮球和冷凝管,導
管下端插入吸收液液面下.加熱蒸餾,至餾出液達200mL時,停止蒸餾,定容至250mL.
採用酸滴定法或納氏比色法時,以50mL硼酸溶液為吸收液;採用水楊酸-次氯酸鹽比色法時,改用50mL0.01mol/L硫酸溶液為吸收液.
4.2 標准曲線的繪制:吸取0,0.50,1.00,3.00,7.00和10.0mL銨標准使用液分別於50mL比色管中,加水至標線,家1.0mL酒石酸鉀溶液,混勻.加1.5mL納氏試劑,混勻.放置10min後,在波長420nm處,用光程20mm比色皿,以水為參比,測定吸光度. 由測得的吸光度,減去零濃度空白管的吸光度後,得到校正吸光度,繪制以氨氮含量(mg)對校正吸光度的標准曲線.
4.3 水樣的測定:
4.3.1分取適量經絮凝沉澱預處理後的水樣(使氨氮含量不超過0.1mg),加入50mL比色管中,稀釋至標線,家0.1mL酒石酸鉀納溶液.以下同標准曲線的繪制.
4.3.2 分取適量經蒸餾預處理後的餾出液,加入50mL比色管中,加一定量1mol/L氫氧化納溶液,以中和硼酸,稀釋至標線.加1.5mL納氏試劑,混勻.放置10min後,同標准曲線步驟測量吸光度.
4.4 空白實驗:以無氨水代替水樣,做全程序空白測定.
計算
由水樣測得的吸光度減去空白實驗的吸光度後,從標准曲線上查得氨氮量(mg)後,
按下式計算:
氨氮(N,mg/L)=m/V×1000
式中:m——由標准曲線查得的氨氮量,mg;
V——水樣體積,mL.
注意事項
:
6.1 納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例,對顯色反應的靈敏度有較大影響.靜置後生成的沉澱應除去.
6.2 濾紙中常含痕量銨鹽,使用時注意用無氨水洗滌.所用玻璃皿應避免實驗室空氣中氨的玷污.
2編輯本段兩種主要測量方法的對比編輯
氨氣敏電極法比色法的對比

比對項目

電極法

比色法

響應時間

快速，可實現連續測試，最快只要 3分鍾，1mg/L以下低量程精細測量最長10分鍾。

慢，只能批式測試，需等待顯色反應完成後才能測試。一次測量至少需要30分鍾以上。

測試量程

廣，從0.00-10000 mg/l NH4-N，只用1 支電極就可實現全量程測試，儀器可自動切換量程，自動調整解析度。

量程小，或量程分段。更換量程時需更換一台新的儀器（由比色池來決定量程）， 解析度低。

最低檢出限

0.05 mg/l

5.0 mg/l

干擾

抗干擾能力強，不受色度、濁度干擾，無需額外補償

易受樣品色度、濁度干擾，且光度法易受周邊環境溫度、濕度等條件變化影響

進樣要求

無特殊要求

要求嚴格，以免污染光學元件，以及影響吸光度測試

試劑操作成本

低，電極法無需顯色試劑，電極使用壽命長，公開試劑配方，採用國產試劑，購買方便便宜

高，顯色試劑必須要原裝進口，其他試劑建議用原裝進口的，維護成本高

消耗品

電極使用壽命長，更換電極成本低

光源老化，更換光源成本高，比色池應定期更換

結論

電極法更加適於在線測試分析，對於營養成分氮磷的在線分析，一般首選電極法，其次才選比色法。由於目前用電極法測試其它營養成分（如硝酸氮、亞硝酸氮、磷酸鹽、總磷、COD等）的技術還不成熟，還沒有開發出經久耐用的電極，因此才用比色法暫時替代。目前用電極法測試氨氮技術已經很成熟，許多知名專業廠商都選用電極法測試氨氮，逐步替代老式的比色法。

⑹ 工業污水處理中電解法的原理是怎麼樣的

微電解技術是目前處理高濃度有機廢水的一種理想工藝，
又稱內電解法。
它是在不通電的情況下,利用填充在廢水中的微電解材料自身產生1.2V電位差對廢水進行電解處理，以達到降解有機污染物的目的。當
系統通水後，設備內
會形成無數的微電池系統
,
在其作用空間構成一個電場。
在處理過程中產生的新生態
[H]
、
Fe2
+
等能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應，比如能破壞有色廢水中的有色物質的發色基團或助色基團，甚至斷鏈，達到降解脫色的作用；生成的
Fe2
+
進一步氧化成
Fe3
+
，它們的水合物具有較強的吸附
-
絮凝活性，特別是在加鹼調
pH
值後生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑，它們的吸附能力遠遠高於一般葯劑水解得到的氫氧化鐵膠體，能大量吸附水中分散的微小顆粒，金屬粒子及有機大分子。
其工作原理基於電化學、氧化
-
還原、物理吸附以及絮凝沉澱的共同作用對廢水進行處理。該法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護方便，不需消耗電力資源等優點。該工藝用於難降解高濃度廢水的處理可大幅度地降低
COD
和色度，提高廢水的可生化性，同時可對氨氮的脫除具有很好的效果。
2
、拓步環保TPFC鐵碳填料技術上的亮點：
(1)
反應速率快，一般工業廢水只需要半小時至數小時；
(2)
作用有機污染物質范圍廣，如：含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結構的難除降解有機物質等都有很好的降解效果
;
(3)
工藝流程簡單、使用壽命長、投資費用少、操作維護方便、運行成本低、處理效果穩定。處理過程中只消耗少量的微電解反應劑。微電解劑只需定期添加無需更換，添加也無需進行活化直接投入即可。
(4)
廢水經微電解處理後會在水中形成原生態的亞鐵或鐵離子，具有比普通混凝劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑，
COD
去除率高，並且不會對水造成二次污染；
(5)
具有良好的混凝效果，色度、
COD
去除率高，同時可在很大程度上提高廢水的可生化性。
(6)
該方法可以達到化學沉澱除磷的效果，還可以通過還原除重金屬；
(7)
對已建成未達標的高濃度有機廢水處理工程，用該技術作為已建工程廢水的預處理，在降解
COD
的同時提高廢水的可生化性，可確保廢水處理後穩定達標排放。也可對生化後廢水進很行微電解或微電解聯合生物濾床的工藝進行深度處理。
(8
該技術各單元可作為單獨處理方法使用，又可作為生物處理的前處理工藝，利於污泥的沉降和生物掛膜。

⑺ 圖1為某同學進行電解水實驗的裝置圖，據此回答：（1）圖中A端為電源的______（填「正」或「負」）極．（2

（1）電解水時正極產生氧氣負極產生氫氣二者的體積比是1：2，C中氣體體積大確定C中氣體是氧氣，所以圖中A端為電源的正極；
（2）電解水時正極產生氧氣負極產生氫氣二者的體積比是1：2，C中氣體體積小確定C中氣體是氧氣；
（3）水電解生成氫氣和氧氣說明氫氣是由氫元素和氧元素組成；
（4）在步驟①中，由於炭罐中有活性炭，活性炭有吸附性可以吸附雜質；在步驟③中用紫外燈管照射，紫外線能殺菌消毒；
（5）水污染途徑有：工業廢水的任意排放，農業廢水的任意排放，生活污水的任意排放，化肥和農葯的任意使用，所以防治方法是：工業廢水、農業廢水、生活污水經過處理後再排放，合理地使用化肥和農葯，由於含磷洗衣粉能使水富營養化，造成赤潮和水華現象，所以不用含磷洗衣粉有利於防止水污染，海水淡化與水的污染沒有直接關系；故選：C．
故答案為：（1）正；（2）O₂；1：2；（3）氫、氧元素；（4）B；A；（5）C．