污水处理去除氨氮工艺｜污水处理中氨氮高怎么处理｜污水处理氨氮高的原因及处理方法

一、高氨氮废水的主要来源行业

高氨氮废水是指氨氮浓度显著高于常规生活污水或一般工业废水的废水，典型行业包括：

化肥与合成氨：原料氨水、尿素、碳酸氢铵等生产装置的洗涤水、冷凝液及跑冒滴漏，氨氮常在数百到数千mg/L，极端可上万吨级。

焦化与煤化工：炼焦煤气净化过程产生含酚氰、高氨氮废水，氨氮常在2000–5000 mg/L甚至更高，并伴随高COD、高毒性有机物。

医药与精细化工：含氮原料、氨水、铵盐用于合成与中和，排放的工艺废水和洗涤水中氨氮可达1000–3000 mg/L，且成分复杂、可生化性差异大。

垃圾渗滤液：填埋场“老龄化”后，有机物降解而氨氮累积，典型氨氮2000–5000 mg/L，南方温暖地区部分站点超过5000 mg/L。

养殖与食品加工：畜禽养殖冲洗水、屠宰、酿造等废水氨氮一般在数百mg/L，但集中排放时氨氮负荷很高且有机物浓度也高。

电力与钢铁：采用氨法脱硫的燃煤电厂、烧结机等产生脱硫废水，氨氮可达1500–2000 mg/L，同时含高盐及重金属等。

电子/电镀与PCB：碱性蚀刻工序排放含氨废水，氨氮浓度常在500–1500 mg/L，并伴随络合铜、镍等重金属。

总体上看，高氨氮废水集中在以氨/铵盐为原料、中间体或助剂的工艺环节，越是“合成—转化—洗涤—冷却”等过程密集、回收利用不充分的工段，氨氮浓度往往越高。

二、高氨氮废水的特点与危害

主要特点

氨氮浓度高且波动大：常见数百到上万mg/L，远超市政污水（一般在30–60 mg/L）和常规排放标准（如一级A为5 mg/L），且随生产批次、检修等波动明显。

成分复杂、协同污染物多：往往高COD、高盐、含酚氰、油类、重金属及络合剂等，比如焦化废水高酚高氰，PCB含络合铜，脱硫废水高氯、高硫酸盐。

可生化性差异大：垃圾渗滤液“老龄化”后碳氮比极低、高氨氮抑制微生物；制药、化工废水有机物难降解，可生化性偏低；而食品发酵、养殖类通常可生化性较好。

pH与温度波动明显：部分工序偏酸或偏碱，高温废水温度可达60–80℃，低温季节则降至10℃以下，强烈影响物化分离效率与生物活性。

危害

生态与环境危害：高氨氮排入水体导致富营养化、藻类过度繁殖，消耗溶解氧，造成鱼类死亡；氨在水中转化为亚硝酸盐/硝酸盐，升高饮用水处理成本，部分形态有致癌或致畸风险。

对污水处理系统冲击：高氨氮会抑制硝化菌群，导致传统生化系统氨氮累积；高游离氨对厌氧、好氧微生物均有毒性，使污泥性状恶化、沉降变差。

腐蚀与安全隐患：氨氮与消毒剂生成氯胺，加速金属管道腐蚀；高氨氮废水在调节池等密闭空间积累，存在可燃气体爆炸风险，尤其在垃圾渗滤液调节池需设置气体报警。

三、高氨氮废水处理难点与针对性解决方案

先给出一个典型工艺选型的思路框架（文字描述）：

对于超高浓度氨氮（>3000–5000 mg/L）：先采用物化“预脱氮+回收”，把氨氮压到几百mg/L量级，再接生化或深度处理。典型组合：吹脱/汽提+酸吸收制硫酸铵、膜法回收氨水、MAP沉淀等。

对于中等浓度（200–2000 mg/L）但可生化性尚可：优先采用生物脱氮，如A/O、A2/O、SBR、氧化沟及其变种；碳氮比偏低时可补碳源或采用短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等新型工艺降低能耗与碳源消耗。

对于高盐、高毒抑制生化：采用强氧化（电催化、臭氧催化、Fenton等）破络合与提升可生化性，作为预处理，再结合生化或物化深度处理；或直接采用电化学氧化、膜分离等耐盐路径。

对于需深度达标或回用：在生物或初级物化后接离子交换、折点氯化、膜分离（NF/RO）、高级氧化等，确保氨氮稳定<1–5 mg/L并兼顾COD、总氮与盐分达标。

下面分几类工艺，概述其原理、适用对象及优缺点，不采用表格形式。

1. 物化法（常用于预处理或深度处理）

吹脱/蒸汽汽提法

原理：将废水pH调至碱性（一般pH≈10.5–11.5），使NH4+转化为游离氨，再用大量空气或蒸汽逆流接触，将氨从水中吹入气相；气相氨可用稀酸吸收制硫酸铵等。

适用对象：高浓度（常>1000–2000 mg/L）且水量相对稳定的废水，如焦化、化肥、垃圾渗滤液、氨法脱硫废水等。

优点：工艺简单、设备成熟，可高效回收氨资源（制备氨水或硫酸铵），对盐分不敏感。

缺点：气水比高（常需3000:1），风机与加热能耗大；冬季低温效率下降明显；塔内易结垢堵塞；脱除后尾气需治理以防二次污染。

MAP化学沉淀法（鸟粪石法）

原理：在弱碱性条件下（pH≈9.0），向废水投加镁盐和磷酸盐，Mg2+、NH4+与PO43-反应生成难溶的MgNH4PO4·6H2O（MAP）沉淀，通过固液分离脱氨并回收缓释肥。

适用对象：氨氮中高浓度（常数百到数千mg/L），且磷、镁来源或处置成本可接受场景，如部分化肥、养殖废水等。

优点：反应快、受温度等波动影响小，氨氮去除率高（可>90%），沉淀物可作为肥料或资源。

缺点：药剂成本高，可能引入新的盐污染；污泥量增加且后续出路受限；高氨氮时药剂投放大、运行费用高。

膜分离与气态膜/膜吸收技术

原理：调节pH使氨以游离态NH3存在，利用疏水膜将含氨废水与吸收液（如稀硫酸）隔开，NH3透过膜孔在吸收侧生成铵盐，实现分离与浓缩回收。

适用对象：适合中高浓度氨氮且希望回收氨水/铵盐的场景，如PCB碱性蚀刻废水、某些化工/制药废水。

优点：可精准控制出水氨氮（可达<10 mg/L以下），氨回收率高、占地小，流程封闭避免二次污染。

缺点：对预处理要求高（悬浮物、胶体、结垢因子需控制）；膜成本较高，需防止膜污染与浸润失效。

折点氯化法与电化学氧化等

折点氯化：投加氯气或次氯酸钠，通过控制“折点”将氨氮氧化为氮气，适合低浓度（<50 mg/L）深度脱氮，但加氯量大、成本高且有氯胺等副产物风险。

电化学氧化：以Ti/RuO2、BDD等为阳极，在电解槽中将氨氮直接氧化为氮气，对高盐废水有较好适应性，但电耗较高，适用于小水量高浓度难降解场合。

2. 生物法（适合中低浓度或经预处理后的废水）

传统硝化-反硝化（A/O、A2/O、SBR等）

原理：好氧条件下硝化菌将NH4+氧化为NO3-；缺氧条件下反硝化菌以有机物为电子供体，将NO3-还原为N2逸出。

适用对象：氨氮在200–1000 mg/L左右、可生化性较好、碳氮比适中的废水，如经预处理后的焦化、化工、食品发酵废水等。

优点：工艺成熟、运行成本相对较低，可同步去除COD与氨氮，不产生大量化学污泥与二次污染。

缺点：需要较长的水力停留时间和大容积反应池；冬季低温效率下降明显；需控制溶解氧、pH、污泥龄与碳氮比，操作要求较高。

短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等新型工艺

短程：控制硝化停在亚硝酸盐阶段，再反硝化，可节省约25%氧气与40%碳源，适用于低碳氮比废水。

厌氧氨氧化：在缺氧条件下，以亚硝酸盐为电子受体直接将NH4+氧化为N2，极大降低能耗与碳源需求，但启动周期长（数月），对温度（30–35℃）、pH（7–8）敏感，多用于污泥消化液、垃圾渗滤液等侧流高氨氮场合。

3. 组合工艺

针对高盐、高COD、高氨氮共存的复杂废水，常采用“预处理+生物+深度处理”的组合，典型路径包括：

预处理：调节、沉淀/气浮、水解酸化、吹脱/汽提或MAP等，先把氨氮降到生物耐受范围，并改善可生化性；

生物主段：采用A/O、两级A/O、UASB+好氧等，进一步脱除COD与氨氮；

深度处理：根据需要增加折点氯化、离子交换、高级氧化或膜分离，保证氨氮与总氮达标；

浓缩液处置与回用：膜浓缩液采用MVR蒸发结晶、电渗析或干燥等，实现“近零排放”。

四、经典案例详解（2–3个）

案例一：南方某垃圾填埋场高氨氮渗滤液“近零排放”项目

项目背景与水质情况

来源：生活垃圾填埋场，已运行多年，属“老龄化”渗滤液，进水COD约20000 mg/L、氨氮约3000 mg/L，随年份增加氨氮峰值曾升至5300 mg/L，伴随高盐、高碱度、碳氮比严重失调。

难点：高氨氮抑制生化系统，传统“两级硝化反硝化+超滤+纳滤+反渗透”工艺难以长期稳定达标，膜浓缩液回灌导致盐分累积，处理能力下降、成本攀升。

处理工艺与设备优点说明

工艺路线：调节池+袋式过滤+UASB厌氧+电催化氧化+DTRO碟管式反渗透+MVR蒸发结晶，整体按“厌氧降COD—电催化脱氨—膜深度脱盐—蒸发零排”串联。

核心单元特点：

UASB厌氧：在高有机负荷下高效降解COD并回收沼气，通过回流电催化低氨出水与蒸发冷凝液，控制厌氧进水氨氮≈2000 mg/L以减轻氨毒性。

电催化氧化：采用硼掺杂金刚石（BDD）电极，在电催化槽中将氨氮直接氧化为氮气，同步降低碱度和盐分，替代传统硝化/反硝化，操作简单、运行稳定、不受低温限制，对高盐工况适应性强。

DTRO高压膜：前经厌氧和电催化大幅降低有机和氨氮负荷，减少膜污染，提升产水率与运行稳定性；膜浓缩液经化学软化去除硬度后再进入MVR蒸发，减少结垢风险。

MVR蒸发：利用蒸汽机械再压缩技术，将浓缩液进一步蒸发结晶，盐分与难降解有机物转化为盐泥填埋，蒸发清液（氨氮很低）回流至前端，形成闭路循环。

处理效果与企业效益

处理效果：设计处理量240 t/d，总产水率>98%，出水满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008，不再依赖浓缩液回灌，氨氮及总氮实现稳定达标。

环境效益：消除浓缩液回灌导致的氨氮和盐分累积问题，避免填埋场周边土壤与水体长期污染风险。

经济与管理效益：

运行稳定性提升，降低因生化系统受抑制而被迫减产处理、频繁加药的成本；

减少浓缩液外运处置费用；

UASB产生的沼气可补充部分能源需求；

近零排放对环保督查与地方监管有显著加分，提升企业社会形象。

案例二：唐山玉田化肥厂A/O工艺处理高氨氮化工废水

项目背景与水质情况

行业：化肥厂（合成氨—尿素生产链条），废水主要来源于造气、变换、精脱硫、变压吸附脱碳、醇化及合成氨等工序排放，为典型高氨氮化工废水。

规模：设计处理量100 m³/h，24小时连续运行。

水质：原水pH 6–9、SS约400 mg/L、COD约500 mg/L、氨氮150 mg/L；出水要求SS≤50 mg/L、COD≤70 mg/L、氨氮≤20 mg/L。

处理工艺与设备优点说明

工艺选择：采用缺氧/好氧（A/O）生物脱氮工艺，通过前期比选认为相比吹脱等物化法，更适合该厂氨氮浓度并非极端高、有机物也需同步降解的情况。

工艺与设备特点（结合A/O共性特点）：

缺氧池在前：利用进水有机物作为碳源进行反硝化，降低后续好氧池有机负荷，反硝化产生的碱度补偿硝化反应消耗，节省碱投加量。

好氧池在后：通过曝气维持溶解氧在2–4 mg/L，保障硝化菌将氨氮转化为硝酸盐；合理控制污泥龄以保留硝化菌，避免氨氮超标。

混合液回流：将好氧池硝化液回流至缺氧池，为反硝化提供硝态氮，形成内循环脱氮。

设备配置：典型设计包括潜水搅拌机保证缺氧池混合均匀、微孔曝气系统提高氧利用率、污泥回流系统控制悬浮污泥浓度；整体结构简单、操作成熟。

处理效果与企业效益

处理效果：调试运行后，A/O工艺氨氮去除率高，出水氨氮稳定≤20 mg/L，COD、SS等指标均达标，满足当时地方环保排放要求。

环境与社会效益：

减少化肥行业高氨氮废水对周边水体富营养化的贡献；

工艺运行稳定、异味和污泥量相对可控，改善厂区及周边环境。

经济效益：

与吹脱等物化法相比，A/O运行主要成本为电耗与少量碳源/碱投加，吨水成本较低，长期运行经济性好；

工艺成熟可靠，维护要求相对简单，减少因工艺故障导致的停产风险。

案例三：PCB线路板厂碱性蚀刻废水膜法氨回收项目

项目背景与水质情况

行业：PCB（印制电路板）制造，碱性蚀刻工序使用含氨蚀刻剂，水洗工序产生高浓度氨氮废水，氨氮约1000 mg/L，同时含络合铜、COD等，需满足严格的氨氮排放标准。

难点：传统吹脱法气量大、有二次污染；生物法受氨氮波动和铜毒性影响较大；同时企业希望回收氨资源，降低原料采购成本。

处理工艺与设备优点说明

工艺路线：pH调节—混凝/聚凝—过滤—膜法氨分离回收—出水达标排放或回用。

关键步骤与设备优势：

预处理：通过格栅/筛网（孔径1–5 mm）除渣，投加碱（如NaOH）将pH调至12以上，使铵态氮尽可能转化为游离氨NH3；随后投加PAC/PAM进行混凝与聚凝，经过滤去除>30 μm的悬浮与胶体，保护后续膜系统。

膜法氨回收：采用气态膜或可控氨回收膜，将游离氨从废水侧选择性透过膜孔，被另一侧的稀酸（如5%–20%硫酸）吸收为硫酸铵溶液，既回收氨又避免气态氨外逸。

优点：

出水氨氮可稳定控制在10 mg/L以下，去除率≥98%，满足严格的排放要求；

氨以硫酸铵形式回收，可作为肥料或工业原料，降低新鲜氨水采购成本；

与吹脱相比，气量小、能耗低，装置占地小，操作与自动化程度高；

对氨氮浓度适应范围宽（文献案例中处理200–50000 mg/L或更高），适用于PCB及类似化工/电子场景。

处理效果与企业效益

处理效果：工程监测表明，可将氨氮从约1000 mg/L降至<10 mg/L，同时通过后续处理实现铜等重金属达标排放；系统运行稳定，受季节温度影响较小。

资源与经济效益：

回收的硫酸铵（或对应铵盐）按副产品销售或内部回用，减少原料采购支出；

相比传统吹脱，吨水处理成本下降（减少大量空气输送与废气处理成本），设备维护费用适中；

提升企业在供应链中的“绿色形象”，在部分招标中获得加分。

管理与合规效益：

工艺密闭，无氨气外逸，减少对厂区及周边空气环境影响，降低居民投诉风险；

出水稳定达标，减少因氨氮超标带来的罚款和停产整改损失。

五、综合对比概述（不采用表格）

从适用氨氮浓度看：吹脱/汽提、MAP沉淀和膜法更适合超高浓度（>2000 mg/L）且希望回收的场景；传统硝化反硝化适合中低浓度（<300–500 mg/L）；短程/厌氧氨氧化适合氨氮高但碳源不足的侧流废水；折点氯化、离子交换则多用于低浓度深度脱氮。

从运行成本看：生物法吨水成本最低，但对水质的耐受性与管理要求高；物化法药剂与能耗成本高，尤其在超高浓度与高盐工况下；膜法介于两者之间，主要成本在电费与膜更换，但通过回收可实现一定抵扣。

从资源回收与二次污染看：吹脱+酸吸收、膜法氨回收、MAP沉淀可实现氨或氮磷资源回收，有利于绿色转型；折点氯化、电化学氧化需关注副产物与能耗；生化法无化学品消耗但产生剩余污泥需稳定化处置。

从稳定性与适应性看：物化与膜工艺对外界波动耐受性好，但投资较高；生物法对温度、pH、毒性物质敏感，但一旦调试稳定，长期运行经济性最好。实际工程中，常采用“先物化回收与降浓、再生物深度处理、必要时辅以高级氧化或膜精处理”的组合路线，兼顾经济性与达标可靠性。

综上，企业在选择高氨氮废水解决方案时，应先明确进水氨氮与COD/盐分等指标、排放标准、是否有资源回收需求以及自身资金与管理能力，再在上述几类工艺中合理组合。典型案例显示，通过合理设计“预脱氮+回收+生物+深度处理”的一体化系统，既能满足严格排放要求，又能在长期运行中实现相对可控的成本和一定的资源回收收益。