化学沉淀法

利用氢氧化镁及磷酸或磷酸氢镁可以沉淀废水中的氨氮，前者的效果优于后者，最佳pH9～11，氢氧化镁与氨的摩尔比为4：1，磷酸与氢氧化镁的摩尔比为1.5：1，沉淀是磷酸铵镁。用本法处理，废水中的氨氮可以降至1mg/L。

一般情况下铵离子不与阴离子生成沉淀，但它的某些复盐不溶于水，如MgNH₄PO₄(MAP)、MnNH₄PO₄、NiNH₄PO₄、ZnNH₄PO₄等。利用这些复盐可以将NH₄ 离子去除。Mn² 、Ni² 、Zn² 为重金属，对人及其他生物有毒害作用，故不作为沉淀剂使用。而Mg² 离子无毒，因此可以采用向含NH₄  废水中加人Mg²  和PO₄^3-生成MAP沉淀的方法将NH₄ 离子去除。该法的优点是沉淀反应不受温度、水中毒素的限制，且可以处理高浓度的氨氮废水。设计和操作均很简单。如果废水中同时磷酸根的含量很高，还可以起到除磷的作用。因此在氨氮严重污染的今天，该法很有研究价值。目前该法应用的主要局限是生成沉淀所需的药剂费用较高，所得的沉淀物MAP是一种缓释型的肥料，应对其在农业中的应用进行进一步的研究和开发。

为了降低药剂费用，所得的沉淀MAP可以通过碱性热解，除回收氨外，形成的磷酸钠镁可以再次作为沉淀剂，用来去除废水中的氨氮。

离子交换法

离子交换法处理的氨氮浓度一般为10～50mg/L，离子交换树脂的用量大。且交换树脂再生出水中含有大量的氨氮，仍需要处理。因此这种方法用得不多。含氨废水可以用含羧酸基团的弱阳离子交换树脂，如Amberlite IRC 50进行处理。交换时树脂是以游离酸形式作用的，再生可用水在90℃进行，出水经蒸馏回收氨，剩余的水回用再用来再生树脂。

含铵盐废水还可以用钠型的Wofatit KS 10进行离子交换处理，并可用4%的氯化钠进行再生。

生化法

生化法去除废水中的氨氮，主要是利用生物的硝化和反硝化反应。在一般的生化处理系统中，由于亚硝酸菌的作用，废水中的氨氮可以被生物氧化成亚硝酸，并在硝酸菌的作用下可进一步被氧化成硝酸。形成的硝酸或亚硝酸，在兼氧的条件下，并在有机物的存在下，可以被反硝化菌作用，生成氮气，从而将废水中的氨氮去除。一般经过二级处理后，废水中碳、氮、磷3种元素总的去除比例大致为100：5：1。含氮较高的工业废水和生活污水经处理后，虽然BOD₅可去除95%以上，但氮仅能去除一部分，因此排放出的水氨氮的污染还很严重。

为了更好地去除氨氮，可以采用A/O系统。A/O系统是亏氧好氧系统(An一oxic/oxic system)的简称。它是20世纪70年代国外开发的废水处理新工艺。它的主要作用是在原先的好氧处理曝气池的基础上，引进亏氧段或缺氧段，采取内部污泥循环，因此能同时具有脱氮、除磷和去除BOD₅的作用。

A/0系统中污水首先进人兼氧池（溶解氧小于0.5mg/L），并在此池中与回流污泥完全混合，在异养型兼性厌氧菌（一种反硝化菌）的作用下，将废水中BOD₅作为碳源以NO₃^-为电子受氢体进入无氧呼吸，NO₃^- 被还原为氮气，最后被释放到大气中。

有机碳源BOD₅  H₂O——N² OH^- CO₂

同时因为缺氧，BOD₅的存在激发了聚磷微生物放出贮藏在菌体内的多聚正磷酸盐和能量，因此此阶段有磷回升现象、厌氧池出来的污水进入缺氧池，在这里与从好氧池来的回流混合液混合、在反硝化菌的进一步作用下，将好氧池中带来的NO与剩余BOD₅以进一步作用，将BOD₅和氮去除掉。经过反硝化的污水流入好氧池、BOD₅已去除约50%～60%，此时硝化菌很活跃，它把污水中的NH₃-N氧化成NO-N,供亏氧阶段反硝化。反应式如下：

亚硝化单孢菌

NH₄   1. 5O₂ ——NO₂ 2H H₂O 能量

硝化杆菌

NO^2- 十0.5O₂ ——NO^3- 能量

将上两式相加得

NH₄   2O₂ ——NO^3-  2H   H₂O  能量

在此同时由于以氧化BOD₅所提供的能量来吸收磷，这些磷最终在剩余污泥中(含磷时可达9%～10%)被带出，而达到去磷的目的。因此通过A/O系统的内部循环，而使BOD5，氮和磷都得以去除。

A/O系统工艺的特点是该系统能维持较高的MLVSS,净化效率高，对于生活污水在3～5h内，其BOD₅ 、N、P的去除率可达80%～90%以上的效果。另外由于在处理过程中硝化和反硝化交替运行，抑制了丝状菌的生长，所以不易发生污泥膨胀现象，且污泥絮凝性好，使二次沉降池有良好的泥、水分离效果，提高了出水质量。A/0系统已是当今处理氨氮废水的一种常规方法。

部分硝化的过程在一般常规的硝化及反硝化过程中，氨氮先进行亚硝化成为亚硝酸盐，再进行生物硝化过程转化成硝酸盐，最后再与氨氮在氧及碳源存在下进行反硝化过程，而转化成分子氮而被去除。这个过程最大的缺点是消耗能量较多，造成处理成本的上升。如果将硝化过程控制在亚硝化阶段，再利用形成的亚硝酸盐，与氨反应生成亚硝酸铵，并分解成水和分子氮，则能量可以降低较多，所以这个方法具有相当的优点。

在常规的硝化一反硝化过程中，去除2mol的氨氮需4mol的氧及5mol的CH₂O型有机底物，但如氧化至亚硝酸，并借亚硝酸铵的分解去除氨的话，则同样去除2mol的氨，只需1.5mol的氧，并且不需要有碳源存在的情况下即能去除氨。

为了达到这个目的，可以在系统中加入催化剂，使产生的亚硝酸铵催化分解成原子氮，可以作为催化剂的有硅胶、铝矾土、活性炭、碳酸钙、镍离子、铁粉、硫化铁，其中尤以三价铁离子、氢氧化铁胶体、含碘氢氧化铁、丹宁酸铁胶体、氧化铁等的催化作用最强。在这个系统中，由于亚硝酸铵的不断分解，使硝化菌进行生长所需的亚硝酸盐缺少，在运转过程中，硝化菌的数目日益下降，而使亚硝化菌占优势。

在以氧化铁作为催化剂的情况下，当进水的氨氮浓度为196.4mg/L时，出水中的氨氮可以降至5mg/L ，亚硝酸离子及硝酸离子分别为0.2及0.3mg/L，总氯为6.1mg/L，而对照组(不加催化剂)出水中氨氮浓度为17.6mg/L。而亚硝酸及硝酸离子分别为22.3及154.2mg/L,总氮为194.3mg/L。

类似的工艺还有通过控制硝化反应的条件使过程停留在亚硝化阶段。为此必须控制反应温度，溶解氧浓度，pH，氨浓度及污泥泥龄等。生物硝化反应适宜温度为20～30℃，低于15℃时硝化速率降低，温度超过30℃，硝化反应也会受到减慢，导致亚硝酸的积累。所以如果硝化阶段的温度控制在较低或较高的温度，亚硝化反应可以占主要地位降；低溶解氧的浓度可以抑制亚硝酸进一步生化氧化成硝酸，所以较低的溶解氧浓度有利于亚硝化过程的进行，如可以控制溶解氧浓度在0.5mg/L；pH方面，亚硝化的最佳值在8左右，而硝化过程在7.0左右，所以增加亚硝化过程，pH以控制在8左右为宜；游离态的氨对硝化菌的影响比亚硝化菌为大，所以当氨浓度较大，而pH又较高时，对亚硝化过程的进行有利，而不利硝化过程的进行；此外泥龄对亚硝化过程也有影响，由于亚硝酸菌的世代周期比硝酸菌短，所以控制适当的泥龄可以使系统中的硝酸菌逐渐被排出系统。

利用上述原理可以更有效更经济地处理含氨氮废水，例如SHARON工艺，即利用在高温下(30～35℃)亚硝酸菌具有比硝酸菌有更高的生长速率，亚硝酸菌的最小停留时间小于硝酸菌等的特点，使系统中的亚硝酸菌浓度逐步增加。使硝化过程控制在亚硝化阶段，并已用在城市污水二级处理中污泥消化上清液和垃圾滤出液等高氨氮废水的处理。

文 | 环保水圈