1、前言

水體中的氨氮是指以銨離子(NH+4)或氨(NH3)形式存在的化合氨。氨氮是各類型氮中危害影響大的一種形態，是判斷水體是否受到污染的指標之一，其對水生態環境的危害表現在多個方面，氨氮也是水體中的主要耗氧污染物，是國家總量控制指標之一。氨氮氧化分解消耗水中的溶解氧，致使水質變差、發黑發臭。其中，氨氮中的非離子形態氨是引起水生生物毒害的主要因子，且對水生生物有較大的毒害作用，其毒性比銨鹽大幾十倍。在氧氣充足的條件下，氨氮可被微生物氧化為亞硝酸鹽氮，進而分解為硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮與蛋白質結合生成亞硝胺，具有致癌和致畸作用。氨氮易可作為水體中藻類生物的營養源，使受污染的水體增加富營養化幾率。

隨著石油化工、化肥等行業的迅速發展壯大，人們對環境質量要求越來越高以及廢水排放標準日益tigao，由此而產生的高氨氮廢水也成為行業發展制約因素之一。氨氮排放量超出受納水體的環境容量問題，已經成為我國水生態環境保護所面臨的重大問題。氨氮排放超量是地表水水體中氨氮超標的主要原因，氨氮已成為影響地表水水環境質量的主要指標之一。據報道，近年來我國海域發生赤潮污染事件達數十次，其中氨氮是污染的重要原因之一，特別是高濃度氨氮廢水造成的污染。經濟有效的控制氨氮污染也成為當前環保工作者研究的重要課題。

氣田采出水是天然氣在開采過程中隨天然氣一同帶出地面的廢水，其主要為地層水。在天然氣開采過程中，隨著開采過程中氣藏壓力不斷下降，特別是氣田開發中晚期，為保障天然氣產量，需要人為加入大量起泡劑、緩蝕劑、阻垢劑等有機無機化學物質，從而導致了采氣廢水水質成分十分復雜，具有高含鹽、高含油、高礦化度、高COD、高氨氮、高色度、高懸浮物的特點。由于其化學組分十分復雜且含有大量危害環境的有害物質，直接排放會給環境帶來極大的傷害，必須對采氣廢水進行處理。采氣廢水處理方法主要有絮凝沉降、氣浮、Fenton氧化技術、uv氧化技術、低溫多效減壓蒸餾技術、活性污泥法和生物膜法等組合技術。

四川地區由于其地層構造的復雜性，導致四川地區鉆井采氣廢水水質異常復雜、礦化度高、有機物高、可生化性差，難以采用傳統的生化、氧化方式處理。通過低溫多效減壓蒸發處理后，能夠使蒸餾冷凝水中有機物和礦化度均大幅降低滿足排放要求，但由于小分子氨氮易通過水蒸氣進入冷凝水中，造成經蒸發處理后的采氣廢水氨氮含量仍然較高(根據采氣廢水來源不同，其濃度范圍在40～70mg/L左右)，不能滿足達標排放要求。處理氨氮的方法有多種，如氧化法、催化氧化法、生化法、吸附法等。吹脫法與其他方法相比，具有處理工藝比較簡單，處理效果比較穩定，不產生藥渣等優點，吹脫出的氨可增加吸收裝置吸收資源化利用。

本研究通過pH值、溫度、曝氣量3個因素正交和單因素試驗，較為系統地探討了采用曝氣吹脫方法去除采氣廢水中氨氮的主要影響因素。為滿足采氣廢水處理達標排放要求，對吹脫處理條件進行了一系列驗證實驗，尋找合理的吹脫處理條件。

2、試驗原理

曝氣吹脫是在所需處理的水樣中通入一定liuliang的空氣與水作為不連續相接觸，利用水中各組分在一定條件下的實際濃度與平衡濃度之間的關系，使氨氮形態盡可能的轉移至氣相中而去除。廢水中的氨氮形態大多以銨離子(NH+4)和游離氨(NH3)形式存在于廢水中，并使兩者保持較穩定的平衡狀態。其平衡關系如下式所示：

廢水中銨離子與游離氨的平衡關系主要受其pH值的影響。常溫條件下，當平衡系統中pH值較高時，平衡方程主要向左移動，此時平衡系統中游離氨濃度比例增大，銨離子濃度減小。當平衡系統中pH值在7左右時，平衡系統中氨氮形態大多數以銨離子狀態存在，而當平衡系統中pH在11左右時，平衡系統中主要為游離氨狀態存在，其中游離氨濃度大約占90%。在堿性條件下，通入大量空氣與所需處理的廢水充分接觸、使廢水中氨氮形態主要轉換成游離氨的形式存在，被吹出以達去除廢水中氨氮的目的。不同形態的氨氮其在廢水中解析速率及溶解濃度與pH值、溫度、曝氣量等因素有關，平衡系統中氣體組份在液面的分壓和液體內的濃度成正相關。

3、實驗

3.1 材料與儀器

含氨氮廢水(取自四川區域的采氣廢水，經低溫多效減壓蒸發處理后水樣)；Lambda25紫外分光光度儀；BSA124S－CW型電子天平；SX－620型pH計，DZKW－4電子恒溫水浴鍋；LZB－3WB型玻璃轉子liuliang計；單孔SB108型增氧泵。

3.2 分析方法

氨氮(NH3-N)用“水質－氨氮的測定－納氏試劑分光光度法(HJ535－2009)”。

3.3 試驗方法

3.3.1 吹脫法去除采氣廢水中氨氮影響因素設計

3.3.1.1 正交試驗

本研究以四川區域采氣廢水經低溫多效減壓蒸發處理后水樣進行研究，經低溫多效減壓蒸發處理后的采氣廢水氨氮濃度在40～70mg/L左右，本次實驗研究用水其氨氮含量為51.6mg/L。根據反應原理，影響曝氣吹脫效率的主要因素有pH值、吹脫溫度、曝氣量。故按照不同的pH值、不同吹脫溫度、不同曝氣量進行試驗，并對吹脫出的氨氣進行吸收處理。選擇正交試驗方案來安排試驗，并根據相關實驗結果，選擇如表1所示的因素水平設計試驗方案。