Research progress on gas stripping for highly-concentrated ammonia-nitrogen wastewater treatment

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0896

Abstract

Abstract:

Highly-concentrated ammonia-nitrogen(NH₃-N) wastewater has caused serious pollution to environment with its massive discharges and high toxicity. The gas stripping method has the advantages of high removal efficiency, simple operation, and resource recovery, which shows great significance for ammonia-rich wastewater treatment with rational application. This paper introduced the principle of ammonia stripping and discussed three main factors (pH, temperature, gas to liquid ratio) that influence the efficiency. Recent novel ammonia stripping technologies were reviewed from the perspective of improving NH₃-N removal efficiency and reducing operating costs. The combination processes of ammonia stripping with physicochemical and biological treatment were also summarized and evaluated with focus on achieving the reduction of other pollutants or strengthening of the processes while removing NH₃-N. Finally, future prospects were proposed based on the current problems in ammonia stripping researches. Ammonia stripping should be developed towards more efficient, digital, integrated and economical, which provided guidance for its future research and application.

Key words: ammonia stripping, highly-concentrated ammonia-nitrogen wastewater, influence factors, new process, technologies combination

摘要：

高浓度氨氮废水排放量大、毒性强，对环境的污染问题突出。吹脱法具有氨氮去除效率高、操作简便、可实现氨氮资源化回收的优势，合理运用该工艺对处理高浓度氨氮废水具有重要意义。在介绍氨吹脱原理的基础上，分析了pH、温度、气液比3个关键因素对氨吹脱效率的影响规律；从提高氨氮去除效率及降低运行成本的角度回顾了近年来发展的新型氨吹脱工艺；重点分析了将氨吹脱与物理化学或生物处理联用的结合工艺，在去除氨氮的同时实现其余污染物的削减或工艺的强化。最后针对氨吹脱研究目前存在的问题提出展望，认为该工艺未来应面向更加高效化、数字化、集成化及经济化的趋势发展，为今后开展相关研究及应用提供了思路。

关键词: 氨吹脱, 高浓度氨氮废水, 影响因素, 新型工艺, 工艺联用

CLC Number:

X703

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Figures/Tables 5

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新型工艺	废水	吹脱条件				氨去除率/%	参考文献
新型工艺	废水	温度/℃	pH	气液比	其他条件	氨去除率/%	参考文献
真空热吹脱	牛场厌氧消化出水	65	9（投加NaOH）		真空度25.1 kPa	95	〔28〕
微波加热+高重力技术	稀土制造业废水	90	11（投加NaOH）	1 600	旋转填料床转速1 200 r/min	99.3	〔29〕
连续射流循环反应器	氯化铵模拟废水	50	11（投加NaOH）	2 250		88.1	〔30〕
直接曝气吹脱	牛粪厌氧消化液	70	最高至10左右（CO₂吹脱）	720		90	〔34〕
真空管太阳能集热-吹脱	食品废物消化液	45	9.1（CO₂吹脱）	1 700		98	〔35〕
气流循环吹脱	猪粪厌氧消化液	36	12.38（投加CaO）	3 000		96.8	〔36〕
沼气吹脱	源分离后的家庭食物垃圾消化液	70	10（投加CaO）	900	吹脱气为沼气	85.1	〔38〕
烟道气吹脱	厌氧消化液	65	未调节	1 200	吹脱气为烟道气	86	〔39〕

新型工艺	废水	吹脱条件				氨去除率/%	参考文献
新型工艺	废水	温度/℃	pH	气液比	其他条件	氨去除率/%	参考文献
真空热吹脱	牛场厌氧消化出水	65	9（投加NaOH）		真空度25.1 kPa	95	〔28〕
微波加热+高重力技术	稀土制造业废水	90	11（投加NaOH）	1 600	旋转填料床转速1 200 r/min	99.3	〔29〕
连续射流循环反应器	氯化铵模拟废水	50	11（投加NaOH）	2 250		88.1	〔30〕
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沼气吹脱	源分离后的家庭食物垃圾消化液	70	10（投加CaO）	900	吹脱气为沼气	85.1	〔38〕
烟道气吹脱	厌氧消化液	65	未调节	1 200	吹脱气为烟道气	86	〔39〕

联用工艺	废水	吹脱条件			联用工艺条件及药剂		处理效果		参考文献
联用工艺	废水	温度/℃	pH	气液比	条件	药剂	氨去除率/%	其他	参考文献
化学沉淀（MAP法）	猪厂消化废水	40	9~10（投加MgO）	1 440	温度40 ℃，pH=9~10	MgO	88	磷去除率96.07%，COD去除率75.94%	〔46〕
Fenton	垃圾渗滤液	25	11（投加NaOH）	1 620	pH=3，时间75 min	FeSO₄·7H₂O，H₂O₂	96.6	COD去除率60.8%，BOD₅/COD从0.18提高到0.38	〔49〕
超声	氯化铵模拟废水	40	11.5（投加NaOH）	3 000	超声频率20 kHz，输入功率200 W		85.8	强化氨吹脱	〔53〕
电辅助	氯化铵模拟废水	60	10.5（投加NaOH）	1 800	电场频率10 MHz，电场强度15 V/cm		94.3	强化氨吹脱	〔55〕

联用工艺	废水	吹脱条件			联用工艺条件及药剂		处理效果		参考文献
联用工艺	废水	温度/℃	pH	气液比	条件	药剂	氨去除率/%	其他	参考文献
化学沉淀（MAP法）	猪厂消化废水	40	9~10（投加MgO）	1 440	温度40 ℃，pH=9~10	MgO	88	磷去除率96.07%，COD去除率75.94%	〔46〕
Fenton	垃圾渗滤液	25	11（投加NaOH）	1 620	pH=3，时间75 min	FeSO₄·7H₂O，H₂O₂	96.6	COD去除率60.8%，BOD₅/COD从0.18提高到0.38	〔49〕
超声	氯化铵模拟废水	40	11.5（投加NaOH）	3 000	超声频率20 kHz，输入功率200 W		85.8	强化氨吹脱	〔53〕
电辅助	氯化铵模拟废水	60	10.5（投加NaOH）	1 800	电场频率10 MHz，电场强度15 V/cm		94.3	强化氨吹脱	〔55〕

联用工艺	结合方式	废水	吹脱条件				处理效果		参考文献
联用工艺	结合方式	废水	温度/℃	pH	气液比	气体	氨去除率/%	产甲烷量/（mL∙g^-1）	参考文献
厌氧消化	前处理	热水解废污泥废液	35	11	10 800	空气	91	432.6	〔63〕
厌氧消化	前处理	猪粪废水	55	8.8	360	空气	85	30	〔64〕
厌氧消化	侧流吹脱	猪粪废水	65	未调节	180	空气	50		〔65〕
厌氧消化	侧流吹脱	食品垃圾	70	未调节	540	沼气	84		〔66〕
厌氧消化	原位吹脱	奶牛粪便废液	55	未调节	120	氮气	53.5	107.6	〔67〕
AnMBR	原位吹脱	鸡粪废水	37	未调节	0.31~0.37（阶段1）	沼气	49.8	139	〔68〕
厌氧消化	后处理	猪粪废液厌氧出水	50	10.5	1 875	空气	92.8		〔24〕
厌氧消化	后处理	鸡粪废液厌氧出水	80	未调节	真空吹脱45 kPa	蒸汽	72		〔62〕

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