近年來，我國社會經(jīng)濟高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源尤其是稀土資源產(chǎn)生了巨大需求。然而，稀土冶煉過程中會產(chǎn)生大量高氨氮廢水。我國已將氨氮納入了“十二五”環(huán)境污染物約束性控制指標(biāo)，對冶煉行業(yè)廢水排放制定了更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定從2012 年開始，鉛鋅行業(yè)廢水氨氮直接排放標(biāo)準(zhǔn)需控制在8mg/L 以下。在此背景下，如何選用經(jīng)濟的方法對其進(jìn)行處理，已成為水污染控制工程技術(shù)研究的重點。
目前，工業(yè)氨氮廢水處理的方法主要有物理化學(xué)方法和生物方法，其中，常用的吹脫法、吸附法、膜技術(shù)、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法屬于物理化學(xué)方法。生物方法可分為傳統(tǒng)硝化反硝化法和新型的短程硝化反硝化法、同時硝化反硝化法、厭氧氨氧化法等。但是由于水質(zhì)指標(biāo)的不同和工藝條件的限制，針對不同類別的廢水，采用的處理技術(shù)有很大差異，如在 高濃度氨氮廢水處理過程中常采用吹脫-生物法、吹脫-折點氯化法、化學(xué)沉淀-生物法等；而在低濃度氨氮廢水處理中考慮到成本和效益問題常采用吸附法、生物法等。
1、高濃度氨氮廢水處理技術(shù)
高濃度氨氮廢水是指氨氮質(zhì)量濃度大于500mg/L 的廢水。伴隨石油、化工、冶金、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，工業(yè)廢水和城市生活污水中氨氮的含量急劇上升，呈現(xiàn)氨氮污染源多、排放量大，并且排放的濃度增大的特點。目前針對高氨氮廢水的處理技術(shù)主要使用吹脫法、化學(xué)沉淀法等。
2、低濃度氨氮工業(yè)廢水處理技術(shù)
由于技術(shù)和處理成本方面的原因，我國許多企業(yè)在排放污水時僅對COD 進(jìn)行深度處理，而往往忽略了對低濃度氨氮的處理。廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，對這類污水進(jìn)行回收利用時還會對管道中的金屬產(chǎn)生腐蝕作用，縮短設(shè)備和管道的壽命，增加維護(hù)成本。目前工業(yè)上常用于處理低濃度氨氮的技術(shù)主要有吸附法、折點氯化法、生物法、膜技術(shù)等。
3、新型生物脫氮技術(shù)
（1）短程硝化反硝化技術(shù)。短程硝化反硝化是在同一個反應(yīng)器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細(xì)菌將氨氧化成亞硝酸鹽，阻止亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化，然后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(jìn)行反硝化生成氮氣。
短程硝化反硝化與傳統(tǒng)生物脫氮相比具有以下優(yōu)點：對于活性污泥法，可節(jié)省25%的供氧量，降低能耗；節(jié)省碳源，一定情況下可提高總氮的去除率；提高了反應(yīng)速率，縮短了反應(yīng)時間，減少反應(yīng)器容積。但由于亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌之間關(guān)系緊密，每個影響因素的變化都同時影響到兩類細(xì)菌，而且各個因素之間也存在著相互影響的關(guān)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(shù)仍處在人工配水實驗階段，對此現(xiàn)象的理論解釋還不充分。
（2）同時硝化反硝化技術(shù)。當(dāng)硝化與反硝化在同一個反應(yīng)器中同時進(jìn)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，利于好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖，越深入絮體或膜內(nèi)部，溶解氧濃度越低，形成缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌占優(yōu)勢，從而形成同時硝化反硝化過程。
隨著國家對氨氮的排放標(biāo)準(zhǔn)要求的提高，工業(yè)氨氮廢水處理技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，中低濃度氨氮廢水處理技術(shù)還需進(jìn)一步完善，多種脫氮技術(shù)聯(lián)用以及氨氮回收綜合利用將是今后的重點研究方向。
鄒聯(lián)沛等〔26〕對膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的同時硝化反硝化現(xiàn)象進(jìn)行了研究，實驗結(jié)果表明，當(dāng)DO 為1mg/L，C/N=30，pH=7.2 時，COD、NH4+-N、TN 去除率分別為96%、95%、92%，并發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，升高或降低反應(yīng)器內(nèi)DO 濃度后，TN 去除率都會下降。
同時硝化反硝化法節(jié)省反應(yīng)器，縮短了反應(yīng)時間，且能耗低、投資省。但目前對于同步硝化反硝化的研究尚處于實驗室階段，其作用機理及動力學(xué)模型需做進(jìn)一步的研究，其工業(yè)化運用尚難實現(xiàn)。
（3）厭氧氨氧化技術(shù)。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(jìn)行的NH4+、NO2- 或NO3- 轉(zhuǎn)化成N2的過程〔27〕。
何巖等〔28〕研究了SHARON 工藝與厭氧氨氧化工藝聯(lián)用技術(shù)處理“中老齡”垃圾滲濾液的效果，實驗結(jié)果表明，厭氧氨氧化反應(yīng)器可在具有硝化活性的污泥中實現(xiàn)啟動； 在進(jìn)水氨氮和亞硝酸氮質(zhì)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(dá)到80%和90%。目前，SHARON 與厭氧氨氧化聯(lián)合工藝的研究仍處于實驗室階段，還需要進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化工藝條件，以提高聯(lián)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(shù)可以大幅度地降低硝化反應(yīng)的充氧能耗，免去反硝化反應(yīng)的外源電子供體，可節(jié)省傳統(tǒng)硝化反硝化過程中所需的中和試劑，產(chǎn)生的污泥量少。但目前為止，其反應(yīng)機理、參與菌種和各項操作參數(shù)均不明確。
