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水体中的各种氮素主要以有机氮和无机氮的方式存在。其中，有机氮主要包括蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等;而无机氮通常指氨态氮、亚硝态氮(NO2)和硝态氮(NO3)。氨态氮即氨氮，通常指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH+4)方式存在的氮。氨氮废水来源有很多，如生活污水，农业灌溉废水、食品加工废水、化肥、冶金生产废水、炼油厂和制药厂废水等。
随着我国经济的高速开展，产生了大量高浓度氨氮废水。氨氮废水的大量排放，造成水体中氨氮大量富集，惹起水体的富营养化与恶化，对水环境形成宏大危害，不只严重影响了人们的正常生活，以至危害了人们的身体安康，社会影响宏大。因而，国度在氨氮废水的排放请求方面也制定了越来越严厉的法规与排放规范。目前，除了合成氨、肉类加工、钢铁等12个行业执行相应的国度行业规范(通常一级规范为25mg/L)外，其他均需恪守国度规范GB8978-1996«污水综合排放规范»。该规范明白1998年后新建单位氨氮最高允许排放浓度为15mg/L。
氨氮工业废水处理办法和工艺有很多种，主要有物化法和生物法。物化法包括吹脱法、离子交流法、折点氯化法、化学沉淀法、膜别离法、高级氧化法、电解法、土壤灌溉法等。生物法包括硝化—反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、A/O、A2/O、SBR、氧化沟等。
1、物化法
1.1 吹脱法
在废水中氨氮多以铵离子(NH+4)和游离氨(NH3)的状态存在，两者坚持均衡，均衡关系为：NH3+H2O→NH+4+OH-。这个均衡受pH值影响。当废水pH值升高时，OH-离子增加，该均衡反响向左挪动，有利于NH+4生成游离态的NH3，从而使得游离氨所占比例增大，游离氨易于从水中逸出。当废水的pH值升高到11左右时，废水中的氨氮简直全部以NH3的方式存在，再加上曝气吹脱的物理作用，则可促使NH3更容易从水中逸出，向大气转移。此外，该反响为放热反响，温度升高，反响方程向左挪动，也有利于NH3从水中逸出。根据此原理，能够采用吹脱法来去除废水中氨氮，吹脱法通常分为空气吹脱法、水蒸汽吹脱法(汽提法)和超重力吹脱法。
1.1.1 空气吹脱法
空气吹脱法去除氨氮的原理是：在碱性条件下，经过外力将空气鼓入需求脱氨处置的废水中，同时在废水中使鼓入的空气和废水充沛接触，废水中溶解的游离态氨将穿过废水界面，向外界空气转移，从而到达去除氨氮的目的。
目前，空气吹脱法在高浓度氨氮废水处置中的应用较多，吹脱速率高，处置费用相对较低，但随着氨氮浓度的降低，特别是当氨氮质量浓度低于1g/L以下时，吹脱速率显著降低。气液比、pH值、气体流速、温度、初始浓度等是影响吹脱法处置效果的主要要素。
现有吹脱安装主要有吹脱池和吹脱塔，由于前者效率低，易受外界环境影响，因而多采用吹脱塔安装。通常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料以增加气—液传质面积，从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。
空气吹脱法的优点是：具有稳定的氨氮去除率，工艺操作简单，氨氮容积负荷大等。缺陷是：吹脱过程中易使填料层结垢，使废水流通不畅，从而影响设备的正常运转;同时，吹脱工艺需求调理废水pH值，需投加大量碱，从而使废水处置本钱增高;另外，经空气吹脱处置后，废水中还含有少量氨氮，处置后的废水经常不能到达国度排放规范。因而，吹脱法通常与其他办法结合运用。
1.1.2 水蒸汽吹脱法(汽提法)
汽提法去除氨氮的原理是：大量蒸汽与废水接触，将废水中游离氨蒸馏出来，以到达去除氨氮的目的。当向废水中通入水蒸汽时，两液相在填料外表上逆流接触实施热和物质交流，当水溶液的蒸汽压超越外界的压力时，废水就开端沸腾，氨就加速转为气相。此外，气泡外表之间构成自在外表，废水中的氨不时向气泡内蒸发扩散，当气泡上升到液面上决裂释放出其中的氨，大量的气泡扩展了蒸发外表，强化了传质过程，通入的蒸汽升高了废水的温度，从而也提升了一定pH值时被吹脱的分子氨的比率。
汽提法适用于处置连续排放的高浓度氨氮废水，操作条件与空气吹脱法相似，氨氮去除率高，但汽提法工艺处置本钱高，操作条件难控制，耗费动力高等。
1.1.3 超重力吹脱法
空气吹脱法和水蒸汽吹脱法通常采用填料塔作为吹脱设备，而超重力吹脱法是应用超重力设备———超重机取代传统的填料塔作为吹脱设备，以空气为气提剂，将水中的游离氨解吸到气相中的氨氮废水管理办法。
氨氮废水加碱调理pH值为10~11后进入超重机处置。废水经超重机散布器平均喷洒在填料内缘，在超重力作用下，液体被填料粉碎成液滴，沿填料径向甩出，经筒壁聚集后从超重机底部流出。同时，空气经超重机进气口进入超重机壳体，在一定风压下，由超重机转子外腔沿径向进入内腔。在填料层内，气液两相在大的气液接触面积的状况下完成气液接触，将水中的游离氨吹出。气体送至除雾器，将夹带的少量液体别离后，至吸收安装，脱氨后排空。应用超重机的水力学特性与传送特性，可取得良好的吹脱效果并减少设备投资与运转费用。
与工业上传统仅运用塔设备的吹脱法相比，超重力法吹脱法具有以下几点优势：
(1)设备体积质量小，设备及基建费用少，过程放大容易，启动、停车疾速，运转更稳定;
(2)摆脱了重力场的影响，对物料粘度顺应性广，操作弹性大;
(3)气相动力耗费小，物料停留时间短，传质系数大;
(4)去除氨氮效率高，有利于气相中氨的回收应用：
(5)可以增加水中的溶解氧，为可能的后续生化处置提供充足氧源。但是目前超重力法吹脱氨氮技术的大范围工业应用较少，主要是由于该技术不够成熟。特别是大型的构造，仍需求依据详细的物系实施合理设计和实验。
1.2 离子交流法
离子交流法是一种特殊的吸附过程即交流吸附。其主要机理是：应用离子间的浓度差和交流剂上的功用基对离子的亲和力作为推进力到达吸附特定离子的目的。吸附过程是可逆的，吸附饱和的交流剂经过添加特定的解吸液可对交流剂上吸附的离子实施解吸，从而完成交流剂的循环运用。常见的交流剂有沸石等自然交流剂和人工合成的离子交流树脂两大类，然后者还可依据树脂上功用团的不同分为阳离子交流树脂和阴离子交流树脂。
自然沸石(主要是斜发沸石)对NH+4具有强的选择吸附才能，并且自然沸石的价钱低于人工合成的离子交流树脂。因而，工程上常用沸石对NH+4的强选择性，将NH+4截留于沸石外表，从而去除废水中的氨氮。pH值=4~8是沸石离子交流的最佳范围。当pH值<4时，H+与NH+4发作竞争；pH值>8时，NH+4变为NH3，从而失去离子交流性能。但是沸石交流容量容易饱和，吸附容量低，改换频繁，饱和后的沸石需再生才干再次运用。
离子交流树脂主要是应用特定阳离子交流树脂与水中的NH+4实施交流，交流后的树脂再经过解吸而复原。与沸石相比，强酸型阳离子交流树脂吸附容量大，处置效果稳定，但目前对强酸型阳离子交流树脂的研讨多处于实验室阶段。
离子交流法的优点是去除率高，适用于处置中低浓度的氨氮废水。处置含氨氮10mg/L~20mg/L的城市污水，出水浓度可达1mg/L以下。但关于高浓度的氨氮废水，会形成短时间交流剂饱和，从而再生频繁，使处置本钱增大，且再生液仍为高浓度氨氮废水，仍需进一步处置。在实践工程应用中，离子交流法常分离其它污水处置工艺来处置高浓度氨氮废水，先用其它办法作预处置，使经预处置后的废水浓度在100mg/L左右，然后再用离子交流法处置剩余氨氮废水。
1.3 折点氯化法
折点氯化法是将氯气通入氨氮废水中到达某一点，在该点时水中游离氯含量最低，而氨氮的浓度降为零。当通入的氯气量超越该点时，水中的游离氯就会增加，该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化，折点氯化法的原理就是氯气与氨反响生成了无害的氮气。加氯量对反响有很大影响，当氯的投加量与氨的摩尔比为1∶1时，化合余氯增加，主要为氯氨。当该比例为1.5∶1时余氯降落至最低点即“折点”，反响方程式为：NH+4+1.5HClO→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-。pH值也是主要影响要素，pH值高时产生NO-3，低时产生NCl3。为了保证完整反响，通常pH值控制在6~8，通常加9mg~10mg的氯气可氧化1mg氨氮。
折点加氯法的优点是氨氮去除率高(可达90%~100%)，不受水温影响，处置效果稳定，反响疾速完整，设备投资少，并有消毒作用。缺陷是由于在处置氨氮废水中要调理pH值，处置本钱较高。同时液氯运用平安请求高且储存时请求的环境条件高。另外，折点加氯法处置氨氮废水后会产生副产物氯代有机物和氯胺，会给环境带来二次污染。因而，折点氯化法多用于较低浓度氨氮废水，适用于废水的深度处置，工业上通常用于给水处置，关于大水量高浓度氨氮废水不合适。
1.4 化学沉淀法
化学沉淀法去除废水中氨氮的原理是：向氨氮废水中投加磷酸盐和镁盐，使废水中的氨氮与磷酸盐和镁盐生成一种难溶性的磷酸氨镁沉淀(MgNH4PO4•6H2O)，从而到达去除废水中氨氮的目的。
磷酸铵镁(MAP)又称鸟粪石，可溶于热水和稀酸，不溶于醇类、磷酸氨以及磷酸钠的水溶液，遇碱易合成、在空气中不稳定，升温至100℃时便会失水变为无机盐，继续加热至消融(约600℃)则会合成成焦磷酸镁。MAP能够用作饲料和肥料的添加剂，是一种很好的长效复合肥;也可用于涂料生产、氨基甲酸酯、软泡阻燃剂制造和医药行业。因而，磷酸铵镁脱氮除磷技术既能够去除废水中的氨氮，又可回收较有经济价值的MAP，到达变废为宝的目的。
化学沉淀法的优点是工艺简单、效率高，经处置后产生的沉淀物MAP经进一步加工处置后，能成为性能优秀的农家复合肥料。缺陷是处置本钱高。在处置氨氮废水过程中需参加大量价钱昂贵的混凝剂。此外，去除1gNH+4-N可产生8.35gNaCl，由此带来的高盐度将会影响后续生物处置的微生物活性。因而，该办法不断停留在实验室范围未在工程上运用，较少用于实践氨氮废水处置。
1.5 膜别离法
膜别离法包括反浸透法、液膜法、电渗析法等。
1.5.1 反浸透法
反浸透就是借助外界的压力使膜内部的压力大于膜外的压力，使小于膜孔径的分子(水)透过，大于膜孔径的分子截留在膜内，这种作用现象称作反浸透。其作用机理关键在于半透膜的选择透过性，半透膜上有好多细小的微孔，像水分子这样的小分子能够自在的透过，而大于半透膜上微孔的NH+4则不能经过。当溶液进入膜系统后，在外加压力的作用下半透膜就会选择性的让某些小分子物质透过，大分子物质NH+4则会留在半透膜内侧经过管道另外的出口排出。
反浸透安装处置废水需求对原水实施预处置，不然会损坏安装内的膜件，并且该安装需求高质量的膜。
1.5.2 液膜法
液膜法又称气态膜法，目前已应用于水溶液中挥发性物质的脱除、回收富集和纯化，如NH3、CO2、SO2、Cl2、Br2等。液膜法去除氨氮的机理是：采用疏水性中空纤维微孔膜，膜一侧是待处置的氨氮废水，另一侧是酸性吸收液，疏水的微孔构造在两液相间提供一层很薄的气膜构造。废水中NH3在废水侧经过浓度边境层扩散至疏水微孔膜外表，随后在膜两侧NH3分压差的推进下，NH3在废水和微孔膜界面处气化进入膜孔，然后扩散进入吸收液发作快速不可逆反响，从而到达脱除氨氮的目的。
液膜法具有比外表积大，传质推进力高，操作弹性大，氨氮脱除率高，无二次污染等优势，合适处置含盐量较高、油性污染物含量低的高氨氮废水。氨氮或含盐量较高时，能有效抑止水的浸透蒸馏通量，削弱对吸收液的稀释作用；但当废水中含有油性污染物时，会形成膜的污染，使膜的传质系数不能得到完整恢复。由于废水的复杂性、膜资料的研发更新换代、可逆吸收剂的研发以及后续副产品的生产应用等多种缘由，气态膜法脱氨工业化进程很慢，国内生产应用实例较少。不过关于高盐高浓度氨氮废水，气态膜处置本钱较低，其应用前景宽广。
1.5.3 电渗析法
电渗析法的原理是：当进水经过多组阴阳离子浸透膜时，NH+4在施加的电压影响下，透过膜抵达膜另一侧浓水中并集聚，从而从进水中别离出来，完成溶液的淡化、浓缩、精制和提纯。国内外专家在电渗析法处置氨氮废水方面作了大量研讨，并获得了一定成果。但由于高选择性的防污膜仍在开展中，且对废水预处置的请求很高，电渗析法用于工业尚需时日。
1.6 高级氧化法
高级氧化法是经过化学、物理化学办法将废水中污染物直接氧化成无机物，或将其转化为低毒、易降解的中间产物。应用于脱除废水中氨氮的高级氧化法主要有湿式催化氧化法和光催化氧化法。
1.6.1 湿式催化氧化法
湿式催化氧化法是20世纪80年代国际上开展起来的一种管理废水的新技术，其原理是：在特定的温度、压力下，经过催化剂作用，经空气氧化可使污水中的有机物和氨氮分别氧化合成成CO2、N2和H2O等无害物质，到达净化的目的。
湿式催化氧化法技术优点是：氨氮负荷高，工艺流程简单，氨氮去除率高，占空中积少等。缺陷是：在处置氨氮废水中会运用大量催化剂，形成催化剂的流失和增加对设备的腐蚀，使氨氮废水处置本钱增大。
湿式催化氧化法从处置效果上来说合适高浓度氨氮废水的处置，但这种办法对温度、压力、催化剂等条件请求十分严厉，反响设备须抗酸抗碱耐高压，一次性投资宏大，而且处置水量较大时费用很高，经济上不划算，目前在国内还鲜有工程应用的实例。
1.6.2 光催化氧化法
光催化氧化法是最近开展起来的一种处置废水的高级氧化技术，它能够使废水中的有机物在特定氧化剂的作用下完整合成为简单的无机物CO2和H2O，到达降解污染物的目的，处置办法简单高效，没有二次污染。但由于反响过程中需求的催化剂难以别离回收，使该办法在实践工程中一定水平上遭到了限制。
1.7 电解法
电解法应用阳极氧化性可直接或间接地将NH+4氧化，具有较高的氨氮去除率，该办法操作烦琐，自动化水平高，其缺陷是耗电量大，因而并不适用于大范围含氨氮废水的处置。
1.8 土壤灌溉法
土壤灌溉法是把低浓度的氨氮废水(50mg/L)作为农作物的肥料来运用，该法既为污灌区农业提供了稳定的水源，又防止了水体富营养化，提升了水资源应用率。土壤灌溉法只合适处置低浓度氨氮废水，当废水中的氨氮浓度低于50mg/L左右时，废水中的氨氮在土壤表层发作硝化作用，在土壤深度30cm左右到达峰值，随后由于脱氮等作用，在100cm处减小到10mg/L左右，在400cm以下土壤中未测出NH+4，直接污染到公开水的可能性简直为零。
2、生物法
生物脱氨氮的原理：首先经过硝化作用将氨氮氧化成亚硝酸氮(NO-2-N)，再经过硝化作用将亚硝酸氮进一步氧化为硝酸氮(NO3-N)，最后经过反硝化作用将硝酸氮复原成氮气(N2)从水中逸出。反响方程式能够表示为：
生物法的优点是：可去除多种含氮化合物，对氨氮能够彻底降解，总氨氮去除率可达95%以上，二次污染小且运转费用低。但是生物法对水质有严厉的请求，高浓度的氨氮对微生物活性有抑止作用，会降低生化系统对有机污染物的降解效率，从而造成出水难于达标排放。因而，生物法主要用来处置低浓度的氨氮废水，且没有或少有毒害物质存在，主要在处置生活污水以及渣滓渗滤液等方面应用较普遍。常见的氨氮废水生物处置工艺有传统硝化反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、A/O、A2/O、氧化沟和SBR。
3、办法比拟
依据废水中氨氮浓度不同可将废水分为三类：
(1)低浓度氨氮废水：氨氮浓度小于50mg/L;
(2)中浓度氨氮废水：氨氮浓度为50mg/L~500mg/L;
(3)高浓度氨氮废水：氨氮浓度大于500mg/L。
几种主要办法适用范围与优缺陷见表1。
4、结论瞻望
综上所述，处置氨氮废水的办法有很多，主要有物理法、化学法和生物法。物理法的优点是操作简单，氨氮负荷高，占空中积小等；缺陷是能量耗费大，容易产生结垢并梗塞管道等。化学法的优点是氨氮去除率高，工艺流程简单，能量耗费小等；缺陷是氨氮负荷低，所需化学沉淀剂量大，占空中积大等。生物法的优点是氨氮负荷高，无需调理处置工艺pH值，加碱量少等；缺陷是工艺流程复杂，限制要素多，占空中积大等。
虽然上述每种处置办法都能取得较好的氨氮去除效果，但关于一些较高浓度的氨氮废水单独采用一种办法处置难以使废水中氨氮到达排放规范，常常需多种技术组合处置。通常关于低浓度氨氮废水采用生化处置，其处置费用较低；但关于含有高含盐、高氨氮的废水，常常需求实施物化预处置。研讨如何经济合理的组合各技术处置氨氮废水是极端重要的，也是将来的一个研讨方向。
氨氮废水的局部应用实例见表2。
随着工业的开展，氨氮废水的成分越来越复杂化，浓度也愈加多样化。氨氮废水的处置办法有以下几个开展趋向：
(1)管理办法综合化。依据氨氮废水的实践状况展开多种工艺结合处置。
(2)量体裁衣选取最佳管理工艺。充沛应用天文优势和资源优势选取适合的处置办法。
(3)注重资源回收。很大一局部废弃物(如废渣、废水、渣滓)中都有能够回用的资源。关于高含盐高氨氮废水在注重管理的同时也应该增强回收。
(4)展开以废治废。以废治废在处置水、气、渣方面的应用已不少见，如应用酸性废水中和碱性废水，应用废炉渣处置和吸附废水中的酚及有机物，应用化纤生产工艺中排放的废弃碱液作为热电厂的脱硫剂等。
