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[摘要]含氮廢水處理已經成為水污染控制領域熱點研究之一。由于傳統的含氮廢水處理方法，例如吹脫法效率低、成本高，生物膜法在實際廢水處理過程中缺點眾多、難以應用。因此，具備綠色高效，適用于不同濃度、復雜組分含氮廢水處理的電化學法越來越受到重視，但由于實際廢水中組分復雜，仍需對此方法工藝參數優化或者與其他技術耦合應用進行研究。

[關鍵詞]三維電極；氨氮；廢水；硝酸鹽

水體污染是環境污染中最主要的一種污染。近年來，隨著各大行業的逐步發展，廢水排放問題已經成為重點的環境問題，大量廢水的隨意排放不僅對生態環境造成嚴重威脅，同時對人類的健康發展也產生很多負面影響。國內外學者對此不斷努力，廢水處理技術已經逐步走向成熟。但由于廢水的獨特性質，處理過程中會出現各類的問題，這無疑對廢水處理技術提出更高的要求。化肥、石油、制藥等行業的大量工廠廢液排入水體的比重逐漸增加，其廢液中氨氮含量超標，導致水體自凈功能受損，破壞水體環境，對人體也有不可小視的毒害影響。本文研究的氨氮廢水進入自然水體后易導致富營養化現象，同時由于其來源廣泛、結構復雜、排放量大，如何經濟有效地解決其排放已成為廢水處理的焦點。本文針對氨氮廢水的處理問題進行探討與總結，為廣大研究者提供方向和可行性指導。

1含氮廢水傳統處理方法

1.1吹脫法。吹脫法去除氨氮是最傳統的氨氮去除方法之一。當廢水pH值大于7時NH4+會轉化為NH3，通入吹脫氣充分混合后發生傳質過程使氨除去。這種方法不僅用于稀土資源中氨氮的降解，而且在煤氣化廢水、焦化廢水、垃圾滲濾液等均有研究。冀云[1]等人通過使用木質素磺酸鈉作為促脫劑處理氨氮廢水，最有條件下其去除率高達99%。吹脫法中氣液比、溫度、吹脫時間等都是影響氨氮去除效果的重要因素。黃焱[2]等人指出，pH值是影響氨氮去除率的重要因素。吹脫法被廣泛應用于氨氮廢水處理中，但氣水比的增高會使去除率明顯增大，當氣水比達到一定值時，氣液兩相難于平衡，去除率上升并不明顯。而且其對溫度要求高、調節pH時容易造成塔板堵塞。

1.2生物膜法。膜生物反應器是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。生物膜技術處理有機廢水時利用活性污泥其表面的好氧微生物對污水進行氧化還原反應，從而去除廢水中各種污染物質。生物膜技術處理氨氮廢水已經在水處理領域中應用廣泛[3-4]，其中微生物的硝化與反硝化為處理含氮廢水的關鍵方法，對于焦化廢水、養殖廢水[5]都有很好的處理效果。通過運用厭氧氨氧化的方式去除氮對實驗條件的要求低，不易受限制。SU[6]等人研究了鐵(II)/錳(II)投加量比對生物反應器中反硝化作用的影響，在最佳條件下，硝酸鹽-氮、鐵(II)、錳(II)、總有機碳和IC去除率分別為100.00%、99.29%、21.88%、100.00%和89.53%。王茹[7]等人為解決反硝化過程中易生成二次產物的難題，以零價鐵或二價鐵替代有機物作為反硝化過程電子供體進行廢水脫氮。Ding[8]等人在缺氧生物膜中實現了高效脫氮。生物膜法有機負荷高，且處理過程中沒有污泥膨脹問題，但處理過程中厭氧、缺氧條件無法充分滿足，其對總氮、總磷的去除并不徹底。常用的傳統氨氮處理技術除了有生物膜法、沸石脫氮法等，還有反滲透法、化學沉淀法、膜分離技術以及折點加氯法等。然而傳統的處理方法效率低、成本高、能耗大，往往在投入實際廢水處理中會出現各種問題。

2電化學處理方法

電化學作為新興的一種高效綠色的處理技術已被廣泛應用于污水處理，它對電鍍廢水、藥廠廢水[9-10]、養殖廢水[11-12]及焦化廢水[13]都有一定的效果，將其用于處理含氮廢水逐漸走進研究視野。工業廢水氨氮含量非常高，傳統方法無法對其進行去除，電化學處理高氨氮廢水有明顯優勢。袁芳[14]等人用電化學方式處理垃圾滲濾液，其NH3-N去除率可達99.9%。魯劍[15]等人自制高氨氮模擬廢水，運用電化學方法去除。李偉[16]等人利用電化學氧化法處理氨氮廢水其出水水質達到國家標準一級A排放標準，得出初始有機氮濃度對氨氮的去除有著明顯的抑制作用。在電化學處理后主要產物為N2，其去除效果好、成本低、產物無毒害作用，在水處理技術中贏得學者關注。

3電化學-微生物聯用方法

目前，去除氨氮廢水主要利用生物膜技術脫氮除磷達到對常規工廠廢水的去除，使出水達到國家排放標準。然而生物膜處理技術不可控因素太多，缺氧-好氧-厭氧條件的切換復雜、脫氮過程中硝化反應受抑制，碳氮比難控制平衡，并且生物存活數量將大大影響去除效果，所以現如今與電化學法聯用使得硝化-反硝化過程均在同一反應器內運行，三維電極反應的中間產物為生物膜技術提供碳源，無需額外投加。同時其對廢水處理效果好、能耗低、反應條件穩定。學者們針對氨氮的去除對反應器做出相應改造。其反應器脫氮過程主要以生物作用為主，電化學作用為輔助。Ghazouani[17]等人將電化學氧化法和電凝法聯通去除養殖廢水中的COD和氨氮。Jiang[18]等人得出生物膜-電化學聯用技術中的硝酸鹽還原率比單獨生物膜工藝的硝酸鹽還原率高76%。得出生物反應與電化學反應在去除高濃度氨氮廢水中起協同作用。Wu等人[19]將三維電化學反應器(3DERs)和三維生物膜電極反應器(3DBERs)結合用于處理焦化廢水，COD和TN的去除率分別為79.63%和76.38%，同時對反應過程中的轉化機制進行深一步研究。三維電極-生物膜聯用法與傳統生物膜法的區別就在于外加電場作用，這種符合工藝相比單獨運用生物膜技術，其處理效果大大增強。運用這種符合工藝處理氨氮廢水效率高、能耗低，總氮被轉化為其它物質。除了與生物膜法聯用，三維電極與其他方法的結合對氨氮的處理效果也有一定的影響。Gendel[20]等人將離子交換反應堆和電解反應堆合在一起，從淡水循環水產養殖系統中去除氨。

4結論

(1)電化學產物無毒無害，綠色、高效，對處理不同濃度的氨氮廢水都有很好的效果。但實際氨氮廢水中的各污染物質組分不同，用電化學技術處理實際廢水會使部分污染物發生化學反應，使得處理變得復雜。現如今沒有哪一種技術對所有類型的氨氮廢水都受用，這需要我們繼續從各方面進行改進。(2)一些含氯體系處理方法中，排放廢水易生成二次產物，這無疑為廢水的降解提升了難度，有待進一步研究去除方式，確定最佳處理方法，減少環境污染。

作者:李天育 陳鈺琦 張靜 滕洪輝 單位:吉林師范大學環境科學與工程學院 吉林省高校環境材料與污染控制重點實驗室