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吉豐科技:有幾種技術(shù)可以處理氨氮廢水?

  • 發(fā)布日期:2018-07-17      瀏覽次數(shù):4155
    • 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放量急劇增加,已成為環(huán)境的主要污染源,并引起各界的關(guān)注。經(jīng)濟(jì)有效地控制氨氮廢水污染已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)境工作者所面臨的重大課題

        氨氮廢水處理的主要技術(shù)

        目前,國內(nèi)外氨氮廢水處理有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法,這些技術(shù)可分為物理化學(xué)法和生物脫氮技術(shù)兩大類。

        生物脫氮法

        微生物去除氨氮過程需經(jīng)兩個(gè)階段。階段為硝化過程,亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過程。第二階段為反硝化過程,污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無氧或低氧條件下,被反硝化菌(異養(yǎng)、自養(yǎng)微生物均有發(fā)現(xiàn)且種類很多)還原轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻T诖诉^程中,有機(jī)物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量。常見的生物脫氮流程可以分為3類,分別是多污泥系統(tǒng)、單污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)。

        1.多污泥系統(tǒng)

        此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點(diǎn)是流程長、構(gòu)筑物多、基建費(fèi)用高、需要外加碳源、運(yùn)行費(fèi)用高、出水中殘留一定量甲醇等。

        2.單污泥系統(tǒng)

        單污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng)、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系統(tǒng)。前置反硝化的生物脫氮流程,通常稱為A/O流程與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程相比,A/O工藝具有流程簡單、構(gòu)筑物少、基建費(fèi)用低、不需外加碳源、出水水質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。后置式反硝化系統(tǒng),因?yàn)榛旌弦喝狈τ袡C(jī)物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果可高于前置式,理論上可接近的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個(gè)串聯(lián)池子組成,通過改換進(jìn)水和出水的方向,兩個(gè)池子交替在缺氧和好氧的條件下運(yùn)行。該系統(tǒng)本質(zhì)上仍是A/O系統(tǒng),但其利用交替工作的方式,避免了混合液的回流,因而脫氮效果優(yōu)于一般A/O流程。其缺點(diǎn)是運(yùn)行管理費(fèi)用較高,且一般必須配置計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)操作系統(tǒng)。

        3.生物膜系統(tǒng)

        將上述A/O系統(tǒng)中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應(yīng)器,即形成生物膜脫氮系統(tǒng)。此系統(tǒng)中應(yīng)有混合液回流,但不需污泥回流,在缺氧的好氧反應(yīng)器中保存了適應(yīng)于反硝化和好氧氧化及硝化反應(yīng)的兩個(gè)污泥系統(tǒng)。

         物化除氮

        物化除氮常用的物理化學(xué)方法有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。

        1.折點(diǎn)氯化法

        不連續(xù)點(diǎn)氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種,利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氮?dú)舛鴮⑺邪比コ幕瘜W(xué)處理法。該方法還可以起到殺菌作用,同時(shí)使一部分有機(jī)物無機(jī)化,但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯,還應(yīng)進(jìn)一步脫氯處理。

        在含有氨的水中投加次氯酸HClO,當(dāng)pH值在中性附近時(shí),隨次氯酸的投加,逐步進(jìn)行下述主要反應(yīng):

        NH3+HClO→NH2Cl+H2O①

        NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O②

        NH2Cl+NHCl2→N2+3H++3Cl-③

        投加氯量和氨氮之比(簡稱Cl/N)在5.07以下時(shí),行①式反應(yīng),生成一氯胺(NH2Cl),水中余氯濃度增大,其后,隨著次氯酸投加量的增加,一氯胺按②式進(jìn)行反應(yīng),生成二氯胺(NHCl2),同時(shí)進(jìn)行③式反應(yīng),水中的N呈N2被去除。其結(jié)果是,水中的余氯濃度隨Cl/N的增大而減小,當(dāng)Cl/N比值達(dá)到某個(gè)數(shù)值以上時(shí),因未反應(yīng)而殘留的次氯酸(即游離余氯)增多,水中殘留余氯的濃度再次增大,這個(gè)小值的點(diǎn)稱為不連續(xù)點(diǎn)(習(xí)慣稱為折點(diǎn))。此時(shí)的Cl/N比按理論計(jì)算為7.6;廢水處理中因?yàn)槁扰c廢水中的有機(jī)物反應(yīng),C1/N比應(yīng)比理論值7.6高些,通常為10。此外,當(dāng)pH不在中性范圍時(shí),酸性條件下多生成三氯胺,在堿性條件下生成硝酸,脫氮效率降低。

        在pH值為6~7、每mg氨氮氯投加量為10mg、接觸0.5~2.0h的情況下,氨氮的去除率為90%~。因此此法對(duì)低濃度氨氮廢水適用。

        處理時(shí)所需的實(shí)際lv氣量取決于溫度、pH及氨氮濃度。氧化每mg氨氮有時(shí)需要9~10mglv氣折點(diǎn),氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進(jìn)行反氯化,以除去水中殘余的氯。雖然氯化法反應(yīng)迅速,所需設(shè)備投資少,但液lv的安全使用和貯存要求高,且處理成本也較高。若用次氯酸或二氧化氯發(fā)生裝置代替液lv,會(huì)更安全且運(yùn)行費(fèi)用可以降低,目前國內(nèi)的氯發(fā)生裝置的產(chǎn)氯量太小,且價(jià)格昂貴。因此氯化法一般適用于給水的處理,不太適合處理大水量高濃度的氨氮廢水。

        2.化學(xué)沉淀法

        化學(xué)沉淀法是往水中投加某種化學(xué)藥劑,與水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成難溶于水的鹽類,形成沉渣易去除,從而降低水中溶解性物質(zhì)的含量。當(dāng)在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時(shí),會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):

        NH4++PO43-+Mg2+→MgNH4PO4↓④生成難溶于水的MgNH4PO4沉淀物,從而達(dá)到去除水中氨氮的目的。采用的常見沉淀劑是Mg(OH)2和H3PO4,適宜的pH值范圍為9.0~11,投加質(zhì)量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5~3.5。廢水中氨氮濃度小于900mg/L時(shí),去除率在90%以上,沉淀物是一種很好的復(fù)合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的價(jià)格比較貴,成本較高,處理高濃度氨氮廢水可行,但該法向廢水中加入了PO43-,易造成二次污染。

        3.離子交換法

        離子交換法的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應(yīng),是一種特殊的吸附過程,通常是可逆性化學(xué)吸附。沸石是一種天然離子交換物質(zhì),其價(jià)格遠(yuǎn)低于陽離子交換樹脂,且對(duì)NH4+-N具有選擇性的吸附能力,具有較高的陽離子交換容量,純絲光沸石和斜發(fā)沸石的陽離子交換容量平均為每100g相當(dāng)于213和223mg物質(zhì)的量(m.e)。但實(shí)際天然沸石中含有不純物質(zhì),所以純度較高的沸石交換容量每100g不大于200m.e,一般為100~150m.e。沸石作為離子交換劑,具有特殊的離子交換特性,對(duì)離子的選擇交換順序是:Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中,廢水pH值應(yīng)調(diào)整到6~9,重金屬大體上沒有什么

        影響;堿金屬、堿土金屬中除Mg以外都有影響,尤其是Ca對(duì)沸石的離子交換能力影響比Na和K更大。沸石吸附飽和后必須進(jìn)行再生,以采用再生液法為主,燃燒法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于廢水中含有Ca2+,致使沸石對(duì)氨的去除率呈不可逆性的降低,要考慮補(bǔ)充和更新。

        4.吹脫法

        吹脫法是將廢水調(diào)節(jié)至堿性,然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽,通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。通入蒸汽,可升高廢水溫度,從而提高一定pH值時(shí)被吹脫的氨的比率。用該法處理氨時(shí),需考慮排放的游離氨總量應(yīng)符合氨的大氣排放標(biāo)準(zhǔn),以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫,而煉鋼、石油化工、化肥、有機(jī)化工有色金屬冶煉等行業(yè)的高濃度廢水則常用蒸汽進(jìn)行吹脫。

        5.液膜法

        自從1986年黎念之發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來,液膜法得到了廣泛的研究。許多人認(rèn)為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的第二代分離純化技術(shù),尤其適用于低濃度金屬離子提純及廢水處理等過程。乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是:氨態(tài)氮NH3-N易溶于膜相油相,它從膜相外高濃度的外側(cè),通過膜相的擴(kuò)散遷移,到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面,與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應(yīng),生成的NH4+不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中,在膜內(nèi)外兩側(cè)氨濃度差的推動(dòng)下,氨分子不斷通過膜表面吸附、滲透擴(kuò)散遷移至膜相內(nèi)側(cè)解吸,從而達(dá)到分離去除氨氮的目的。

        6.電滲析法

        電滲析是一種膜法分離技術(shù),其利用施加在陰陽膜對(duì)之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。在電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓,當(dāng)進(jìn)水通過多對(duì)陰陽離子滲透膜時(shí),銨離子及其他離子在施加電壓的影響下,通過膜而進(jìn)入另一側(cè)的濃水中并在濃水中集,因而從進(jìn)水中分離出來。

        7.催化濕式氧化法

        催化濕式氧化法是20世紀(jì)80年代上發(fā)展起來的一種治理廢水的新技術(shù)。在一定溫度、壓力和催化劑作用下,經(jīng)空氣氧化,可使污水中的有機(jī)物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質(zhì),達(dá)到凈化的目的。該法具有凈化效率高(廢水經(jīng)凈化后可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn))、流程簡單、占地面積少等特點(diǎn)。經(jīng)多年應(yīng)用與實(shí)踐,這一廢水處理方法的建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)方法的60%左右,因而在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均具有較強(qiáng)的競爭力。

        結(jié)論

        國內(nèi)外氨氮廢水降解的各種技術(shù)與工藝過程,都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足,由于不同廢水性質(zhì)上的差異,還沒有一種通用的方法能處理所有的氨氮廢水。因此,必須針對(duì)不同工業(yè)過程的廢水性質(zhì),以及廢水所含的成分進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究,選擇和確定處理技術(shù)及工藝。目前,生物脫氮法主要用于含有機(jī)物的低氨氮濃度化工廢水和生活污水的處理,該法技術(shù)可靠,處理效果好。對(duì)于高濃度氨氮廢水主要采用吹脫法,近年來興起的膜法分離技術(shù)及催化濕式氧化等方法具有很好的應(yīng)用前景。