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水体中的氮元素由于是形成富营养化的元凶，常常是水污染控制行业的科研和工程技术的关注重点，其重要性以至不亚于有机污染物。
一、什么是氨氮？
氨氮是指游离氨（或称非离子氨，NH3）或离子氨（NH4+）形态存在的氨。pH较高，游离氨的比例较高；反之，铵盐的比例高。
氨氮是水体中的营养素，可造成水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。
氨氮对水生物起危害作用的主要是游离氨，其毒性比铵盐大几十倍，并随碱性的增高而增大。氨氮毒性与池水的pH值及水温有亲密关系，通常状况，pH值及水温愈高，毒性愈强。
常用来测定氨的两个近似灵敏度的比色办法是经典的纳氏试剂法和苯酚-次氯酸盐法；滴定法和电极法也常用来测定氨；当氨氮含量高时，也可采用蒸馏-滴定法。（国标有纳氏试剂法、水杨酸分光光度法、蒸馏-滴定法）
二、物化脱氮工艺
1、化学沉淀法
化学沉淀法又称为MAP沉淀法，是经过向含有氨氮的废水中投加镁化物和磷酸或磷酸氢盐，使废水中的NH4﹢与Mg²﹢、PO4³﹣在水溶液中反响生成磷酸铵镁沉淀，分子式为MgNH4P04.6H20，从而到达去除氨氮的目的。磷酸铵镁俗称鸟粪石，可用作堆肥、土壤的添加剂或建筑构造制品的阻火剂。反应方程式如下:
Mg²﹢+NH4﹢+PO43﹣=MgNH4P04
影响化学沉淀法处置效果的要素主要有pH值、温度、氨氮浓度以及摩尔比(n(Mg²﹢):n(NH4﹢):n(P04³-))等。以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂对氨氮废水实行处理，结果标明当pH值为10，镁、氮、磷的摩尔比为1.2:1:1.2时，处置效果较好。
以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂开展研讨，结果标明当pH值为9.5，镁、氮、磷的摩尔比为1.2:1:1时，处置效果较好。
对新发现的高浓度氨氮有机废水终身物质煤气废水实施研讨，结果标明，MgC12+Na3PO4.12H20明显优于其他沉淀剂组合。当pH值为10.0，温度为30℃，n(Mg²﹢):n(NH4+):n(P04³-)=1:1:1时搅拌30min废水中氨氮质量浓度从处置前的222mg/L降到17mg/L，去除率为92.3%。
将化学沉淀法和液膜法联合用于高浓度工业氨氮废水的处置。在对沉淀法工艺实施优化的条件下，使氨氮去除率到达98.1%，然后联用液膜法进一步处置使其氨氮浓度降低到0.005g/L，到达国家一级排放规范。
对化学沉淀法实施改良研讨，调查Mg2+以外的二价金属离子(Ni2+，Mn2+，Zn2+，Cu2+，Fe2+)在磷酸根作用下对氨氮的去除效果。对硫酸铵废水体系提出了CaSO4沉淀—MAP沉淀新工艺。结果标明，能够完成以石灰取代传统的NaOH调理剂。
化学沉淀法的优点是当氨氮废水浓度较高时，应用其它办法遭到限制，如生物法、折点氯化法、膜分离法、离子交换法等，此时可先采用化学沉淀法实行预处置;化学沉淀法去除效率较好，且不受温度限制，操作简单;构成含磷酸铵镁的沉淀污泥可用作复合肥料，进行废物应用，从而抵消一些费用；如能与一些产生磷酸盐废水的工业企业以及产生盐卤的企业结合，可节约药剂费用，利于大范围应用。
化学沉淀法的缺陷是由于受磷酸铵镁溶度积的限制，废水中的氨氮到达一定浓度后，再投人药剂，则去除效果不明显，且使投入费用大大增加，因而化学沉淀法需与其它合适深度处置的办法配合运用;药剂运用量大，产生的污泥较多，处置费用偏高;投加药剂时引人的氯离子和余磷易形成二次污染。
2、吹脱法
吹脱法去除氨氮是经过调整pH值至碱性，使废水中的氨离子向氨转化，使其主要以游离氨形态存在，再经过载气将游离氨从废水中带出，从而到达去除氨氮的目的。影响吹脱效率的要素主要有pH值、温度、气液比、气体流速、初始浓度等。目前，吹脱法在高浓度氨氮废水处置中的应用较多。
对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮开展研讨，发现控制吹脱效率上下的关键要素是温度、气液比和pH值。在水温大于25℃，气液比在3500左右，pH=10.5左右，关于氨氮浓度高达2000-4000mg/L的渣滓渗滤液，去除率可到达90%以上。对含(NH4)2S04的高浓度氨氮废水开展研讨，结果标明，当pH=11.5，吹脱温度为80℃，吹脱时间为120min，废水中氨氮脱除率可达99.2%。
采用逆流吹脱塔对高浓度氨氮废水实行吹脱，结果标明，吹脱效率随pH值升高而增大;气液比越大，氨吹脱传质推进力越大，吹脱效率也随之增大。
吹脱法去除氨氮效果较好，操作简单，易于控制。关于吹脱的氨氮能够用硫酸做吸收剂，生成的硫酸盐制成化肥运用。吹脱法是目前常用的物化脱氮技术。但吹脱法存在一些缺陷，如吹脱塔内经常结垢，低温时氨氮去除效率低，吹脱的气体造成二次污染等。吹脱法通常与其它氨氮废水处置办法结合运用，用吹脱法对高浓度氨氮废水预处置。
3、折点氯化法
折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反响生成无害的氮气，N2逸人大气，使反应源持续向右进行。其反应式为：
NH4++1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣
当将氯气通人废水中到达某一点时，水中游离氯含量较低，而氨的浓度降为零;氯气通入量超越该点时，水中游离氯的量就会增加，因而，称该点为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。
采用折点氯化法处置氨氮吹脱后的含氨废水，其处置效果直接受到前置氨氮吹脱工艺效果的影响。当废水中70%的氨氮经吹脱工艺去除后，再经折点氯化法处置，出水氨氮质量浓度<15mg/L。张成功等以质量浓度为100mg/L的氨氮模仿废水为研讨对象，研讨结果标明，影响次氯酸钠氧化脱除氨氮的主次要素次第为氯与氨氮的量比、反响时间、pH值。
折点氯化法脱氮效率高，去除率可到达100%，使废水中氨的浓度降低为零;效果稳定，不受温度影响;投资设备少，反应快速彻底;对水体起到杀菌消毒的作用。折点氯化法的适用范围为氨氮废水浓度<40mg/L，因而折点氯化法多用于氨氮废水的深度处置。折点氯化法液氯安全运用和储存需求高，处置费用高，另外副产物氯胺和氯代有机物会形成二次污染。
4、催化氧化法
催化氧化法是经过催化剂作用，在一定温度、压力下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化合成成CO2、N2和H2O等无害物质，到达净化的目的。
影响催化氧化法处置效果的要素有催化剂特性、温度、反响时间、pH值、氨氮浓度、压力、搅拌强度等。
研讨臭氧氧化氨氮的降解过程，结果标明，当pH值增大时，产生一种氧化才能很强的HO˙自由基，氧化速率显著加快。研讨标明臭氧能将氨氮氧化成亚硝酸盐，并能将亚硝酸盐氧化成硝酸盐，水体中的氨氮浓度随着时间的增加而降低，氨氮的去除率约为82%。以CuO-MnO2-CeO2为复合催化剂处置氨氮废水。实验结果标明，新制备的复合催化剂氧化活性显著进步，适合的工艺条件为255℃,4.2MPa和pH=10.8。处置初始浓度为1023mg/L的氨氮废水，在150min内氨氮去除率可到达98%，到达国家二级(50mg/L)排放规范。
经过研发硫酸钱溶液中的氨氮降解率对沸石负载型TiO2光催化剂的催化性能实行了调查。结果标明，TiO2/沸石光催化剂最佳投放量为1.5g/L，在紫外光照射下反响4h.对废水的氨氮去除率可达98.92%。研讨了高铁与纳米二氧化钦在紫外光下联用对难降解有机物苯酚和氨氮的去除效果。结果标明，对浓度为50mg/L的氨氮溶液，当pH=9.0时，施行纳米二氧化钦与高铁联用，氨氮的去除率为97.5%，比单独用高铁或单独用纳米二氧化钦分别进步了7.8%和22.5%。
催化氧化法具有净化效率高、流程简单、占底面积少等有点，多用于处置高浓度氨氮废水。应用难点在于如何避免催化剂流失以及对设备的腐蚀防护。
5、电化学氧化法
电化学氧化法是指应用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的办法。影响要素有电流密度、进水流量、出水放置时间和点解时间等。
研讨含氨氮废水在循环活动式电解槽中的电化学氧化，其中阳极为Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2网状电极，阴极为网状钛电极。结果标明，在氯离子浓度为400mg/L，初始氨氮浓度为40mg/L，进水流量为600mL/min，电流密度为20mA/cm²，电解时间为90min时，氨氮去除率为99.37%。标明电解氧化含氨氮废水具有较好的应用前景。
三、生化脱氮工艺
1、全程硝化反硝化
全程硝化反硝化是目前应用最广时间最久的一种生物法，是在各种微生物作用下，经过硝化、反硝化等一系列反响将废水中的氨氮转化为氮气，从而到达工业废水处理的目的。全程硝化反硝化法去除氨氮需求经过两个阶段：
硝化反应：硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，应用无机氮为氮源将NH4+化成NO2-，然后再氧化成NO3-的过程。硝化过程能够分为两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO2-），第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐（NO3-）。
反硝化反应：反硝化反响是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮复原成气态氮（N2）的过程。反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，应用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物（污水中的BOD成分）作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。
全程硝化反硝化工程应用中主要有AO、A2O、氧化沟等，是生物脱氮工业中应用较为成熟的工艺。
全程硝化反硝化法具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、费用较低等优点。该法也存在一些弊端，如当废水中C/N比值较低时必需补充碳源，对温度要求相对严格，低温时效率低，占地面积大，需氧量大，有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制效用，需在实施生物法之前去除，此外，废水中，氨氮浓渡过高对硝化过程也产生抑止作用，所以在处置高浓度氨氮废水前应实施预处置，使氨氮废水浓度小于500mg/L。传统生物法适用于处置含有有机物的低浓度氨氮废水，如生活污水、化工废水等。
2、同步硝化反硝化(SND)
当硝化与反硝化在同一个反响器中同时进行时，称为同时消化反硝化(SND)。废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度，使微生物絮体或生物膜的表面溶解氧梯度，利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁衍，越深化絮体或膜内部，溶解氧浓度越低，产生缺氧区，反硝化菌占优势，从而构成同时消化反硝化过程。影响同时消化反硝化的要素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。
Carrousel氧化沟中有同时硝化/反硝化现象存在，在Carrousel氧化沟曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐步降低的，且Carrousel氧化沟下层溶解氧低于上层。在沟道的各段硝态氮的构成和耗费速度基本相等，沟道中氨氮一直维持很低的浓度，这就标明硝化及反硝化反响在Carrousel氧化沟中同时进行。
研讨生活污水的处置，以为CODCr越高，反硝化越彻底，TN去除效果越好。溶解氧对同时硝化反硝化的影响较大，溶解氧控制在0.5~2mg/L时，总氮去除效果好。同时硝化反硝化法节约反响器，缩短反响时间，能耗低，投资省，易维持pH值稳定。
3、短程硝化反硝化
短程硝化反硝化是在同一个反应器中，先在有氧的条件下，应用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐，然后在缺氧的条件下，以有机物或外加碳源作电子供体，将亚硝酸盐直接发生反硝化生成氮气。短程硝化反硝化的影响要素有温度、游离氨、pH值、溶解氧等。
温度对不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影响。实验结果标明：关于不含海水的城市生活污水，提升温度有利于完成短程硝化，生活污水中海水比例为30%时中温条件下能够较好地完成短程硝化。Delft工业大学开发了SHARON工艺，应用高温(大约30-40℃)有利于亚硝酸菌增殖的特性，使硝酸菌失去竞争，同时经过控制污泥龄淘汰硝酸菌，使硝化反响处于亚硝化阶段。
依据亚硝酸菌与硝酸菌对氧亲和力的不同，Gent微生物生态实验室开发出OLAND工艺，经过控制溶解氧淘汰硝酸菌，来完成亚硝酸氮的积聚。
采用短程硝化反硝化处置焦化废水的中试结果标明，进水COD,氨氮,TN和酚的浓度分别为1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L时，出水COD,氨氮,TN和酚的平均浓度分别为197.1,14.2,181.5和0.4mg/L，相应的去除率分别为83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。
短程硝化反硝化过程不经过硝酸盐阶段，节约生物脱氮所需碳源。关于低C/N比的氨氮废水具有一定的优势。短程硝化反硝化具有污泥量少，反应时间短，节约反响器体积等优点。但短程硝化反硝化需要稳定、耐久的亚硝酸盐积聚，因而如何有效抑止硝化菌的活性成为关键。
4、厌氧氨氧化
厌氧氨氧化是在缺氧条件下，以亚硝态氮或硝态氮为电子受体，应用自养菌将氨氮直接氧化为氮气的过程。
研讨温度和PH值对厌氧氨氧化生物活性的影响，结果标明，该微生物的最佳反响温度为30℃,pH值为7.8。研讨厌氧氨氧化反响器处置高盐度、高浓度含氮废水的可行性。结果标明，高盐度显著抑止厌氧氨氧化活性，这种抑止具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1计)盐度条件下，未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照低45.1%。由高盐度环境转移到低盐度环境〔无盐水)时，驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提升43.1%。但反响器长期运转于高盐度条件下，容易呈现性能衰退。
与传统生物法相比，厌氧氨氧化无需外加碳源，需氧量低，无需试剂停实现中和，污泥产量少，是较经济的生物脱氮技术。厌氧氨氧化的缺陷是反响速度较慢，所需反响器容积较大，且碳源对厌氧氨氧化不利，关于处理可生化性差的氨氮废水具有理想意义。
四、分离吸附脱氮工艺
1、膜分离法
膜分离法是应用膜的选择透过性对液体中的成分停止选择性分离，从而到达氨氮脱除的目的。包括反渗透、纳滤、脱氨膜及电渗析等。影响膜分离法的要素有膜特性、压力或电压、pH值、温度以及氨氮浓度等。
依据稀土冶炼厂排放氨氮废水的水质状况，采用NH4C1和NaCl模仿废水实行了反渗透比照实验，显示在相同条件下反渗透对NaCl有较高去除率，而NHCl有较高的产水速率。氨氮废水经反透处置后NH4C1去除率为77.3%，可作为氨氮废水的预处置。反浸透技术能够节约能源，热稳定性较好，但耐氯性、抗污染性差。
采用生化一纳滤膜别离工艺处置垃圾渗滤液，使85%~90%的透过液达标排放，仅0%~15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池。Ozturki等人对土耳其Odayeri垃圾渗滤液经纳滤膜处置，氨氮去除率约为72%。纳滤膜请求的压力比反渗透膜低，操作简便。
脱氨膜系统通常用于高氨氮废水处置中，氨氮在水中存在以下均衡：NH4- +OH-= NH3+H2O运转中，含氨氮废水流动在膜组件的壳程，酸吸收液活动在膜组件的管程。废水中PH升高或者温度上升时，上述均衡将会向右挪动，铵根离子NH4-变成游离的气态NH3。这时气态NH3能够透过中空纤维外表的微孔从壳程中的废水相进入管程的酸吸收液相，被酸液吸收立即又变成离子态的NH4-。维持废水的PH在10以上，并且温度在35℃以上（50 ℃ 以下），这样废水相中的NH4就会源源不断地变成NH3向吸收液相迁移。从而废水侧的氨氮浓度持续降低；而酸吸收液相由于只要酸和NH4-，所以构成的是十分干净的铵盐，并且在不时地循环后到达一定的浓度，能够被回收应用。而该技术的运用一方面能够大大的提升废水中氨氮的去除率，另一方面能够降低废水处置系统的运营总费用。
2、电渗析法
电渗析法是应用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。氨氮废水中的氨离子及其它离子在电压的作用下，经过膜在含氨的浓水中富集，从而到达去除的目的。
采用电渗析法处置高浓度氨氮无机废水获得较好效果。对浓度为2000--3000mg/L氨氮废水，氨氮去除率可在85%以上，同时可得到8.9%的浓氨水。电渗析法运转过程中耗费的电量与废水中氨氮的量成正比。电渗析法处置废水不受pH值、温度、压力限制，操作简单。
膜分离法的优点是氨氮回收率高，操作简单，处置效果稳定，无二次污染等。但在处置高浓度氨氮废水时，除了脱氨膜外其他的的膜易结垢梗塞，再生、反洗频繁，增加处置费用，故该法较适用于经过预处置的或中低浓度的氨氮废水。
3、离子交换法
离子交换法是经过对氨离子具有很强选择吸附作用的原料去除废水中氨氮的办法。常用的吸附原料有活性炭、沸石、蒙脱石及交换树脂等。沸石是一种三维空间构造的硅铝酸盐，有规则的孔道构造和空穴，其中斜发沸石对氨离子有强的选择吸附性能，且价钱低，因而工程上常用斜发沸石作为氨氮废水的吸附原料。影响斜发沸石处置效果的要素有粒径、进水氨氮浓度、接触时间、pH值等。
沸石对氨氮的吸附效果明显，蛙石次之，土壤与陶粒效果较差。沸石去除氨氮的途径以离子交换作用为主，物理吸附作用很小，陶粒、土壤和蛙石3种填料的离子交换作用和物理吸附作用的效果相当。4种填料的吸附量在温度为15-35℃内均随温度的升高而减小，在pH值为3-9范围内随pH值升高而增大，振荡6h均到达吸附均衡。
研讨沸石吸附法去除渣滓渗滤液中氨氮可行性。小试研讨结果标明，每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的极限潜力，当沸石粒径为30-16目时，氨氮去除率到达了78.5%，且在吸附时间、投加量及沸石粒径相同的状况下，进水氨氮浓度越大，吸附速率越大，沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。同时指出沸石对氨氮的吸附速度较低，在实践运转中沸石通常很难到达饱和吸附量。
研讨生物沸石床对模仿村镇生活污水中各形态氮及COD等污染物的去除效果。结果标明，生物沸石床对氨氮去除效果明显且稳定，去除率大于95%，对硝态氮的去除则受水力停留时间的影响较大。
离子交流法具有投资小、工艺简单、操作便当、对毒物和温度不敏感、沸石经再生可反复应用等优点。但处置高浓度氨氮废水时，再生频繁，给操作带来不便，因而，需求与其他管理氨氮的办法结合应用，或者用于管理低浓度氨氮废水。
