汽提法高濃度氨氮廢水處理
1 氨氮的主要處理方法
根據濃度的不同,工業氨氮廢水可劃分為3 類〔3〕:(1)高濃度氨氮廢水:NH3-N>500 mg/L;(2)中等濃度氨氮廢水:NH3-N為50~500 mg/L;(3)低濃度氨氮廢水:NH3-N<50 mg/L。其中高氨氮濃度廢水一般來源於焦炭、鐵合金、煤的氣化、濕法冶金、煉油、畜牧業、化肥、人造纖維和白熾燈等生產過程。
目前,常用的脫氮方法包括氨吹脫法(空氣吹脫與蒸汽汽提)、生化法、折點氯化法、離子交換法和化學沉澱法。這些方法普遍具有工藝簡單、脫氮效果穩定可靠等特點,但也存在一定的局限性。
傳統生物脫氮技術是目前應用最廣泛的脫氮方法,但存在流程長、佔地面積大、處理成本高等問題。隨著人們對生物脫氮過程認識的深入,新的生物脫氮理論不斷涌現,包括同時硝化/反硝化〔4〕、亞硝酸型(短程)硝化/反硝化〔5〕、厭氧氨氧化〔6〕等,但目前這些理論應用於高濃度氨氮廢水處理的研究還很少〔7〕。氨吹脫法常用於高濃度氨氮廢水的預處理,但能耗大、運行成本高、出水氨氮仍偏高〔8〕。折點氯化法理論上可以完全去除廢水中的氨氮,但由於加氯量大、處理成本高、產物存在危害性等問題,不適合處理大量的高濃度氨氮廢水。離子交換法由於吸附劑用量大、再生難,一般協同其他工藝處理高氨氮廢水。化學沉澱法用葯量大、成本高,需要進一步開發廉價沉澱劑。
近年來隨著國家對氨氮排放要求越來越嚴格,高濃度氨氮廢水處理日益受到研究者重視。在原有處理方法基礎上的改進工藝不斷涌現。趙賢廣等〔9〕針對工業上高濃度氨氮廢水吹脫法處理存在的缺點,通過改進和優化氨氮吹脫塔的結構和填料,開發了一種新型循環再生復合酸氨吸收溶液,實現廢水中氨的資源化。中國科學院過程工程所、天津大學等單位合作開發出高濃度氨氮廢水資源化處理的全過程工藝和工業化應用裝置〔10〕。該技術通過精餾脫氨工藝量化設計,實現了工業高濃度氨氮廢水的資源化處理。此外,還有電化學法、催化濕式氧化法、反滲透法以及物化法與生化法聯用等技術,但由於處理成本高,多數用於高氨氮廢水的深度處理。
2 微波加熱的原理
微波是指頻率約在300 MHz~300 GHz,即波長為1 mm~1 m的超高頻電磁波。微波能被一些材料如水、碳、橡膠、食品、木材、濕紙等吸收,產生非常有效的即時深層加熱作用(內加熱)〔11〕。微波加熱技術與傳統加熱技術的不同之處在於使物體內部分子相互摩擦發熱,但不引起分子結構改變,是直接加熱物質內部的方法〔12〕。這種內加熱的原理是樣品接受微波輻照時,在電磁場的作用下主要發生離子傳導和偶極子轉動。一般情況下,兩種發熱方式(離子傳導和偶極子轉動)同時存在〔13〕。微波的內加熱作用可在不同的深度同時加熱,使加熱更快速、更均勻、無溫度梯度、無滯後效應等,從而大大縮短了加熱時間。劇烈的極性分子震盪可使化學鍵斷裂,從而導致污染物的降解。對於氨氮廢水而言,微波對NH3分子與H2O分子的選擇性加熱使它們之間產生壓力差,進一步促進NH3分子與H2O分子脫離。
近年來,研究者用微波加快化學反應時發現了許多有別於傳統加熱的特殊效應〔14〕。在這些特殊效應中,有些特殊效應不能用溫度的變化解釋。這些難以用溫度變化和特殊溫度分布來解釋的現象即「非熱效應」〔15〕,並逐漸成為人們爭論的焦點。
Ⅱ 高濃度氨氮廢水處理方法
高濃度氨氮廢水處理最好採用微生物發生器,這種設備在網路文庫中就能找到。
微生物一體化污水強化處理設備主要根據生物凈化和流體力學原理,利用微生物在生命活動過程將廢水中的可溶性有機物及部分不溶性有機物有效地去除,技術先進、性能穩定、使用安全,特別適合各種廢(污)水處理和微污染治理具有以下優點:
1、該設備採用三級發生、交替運行、逐級衍生、對數增長技術,致使發生器產生微生物的密度高達達到1.8×1020CFU/ml,高密度微生物釋放進入生化池後,池中生物量迅速提高到2.0×104mg/L以上,能將污水中的污染物徹底分解成CO2和H2O,從而使污水得到凈化。
2、該設備為比較理想的污水生物處理設備,可根據不同種類、不同性質、不同環境的污水處理需要,生成不同種群、不同菌屬、不同溫度、不同污水處理需要的微生物,特別適合城鎮生活污水、農村生活污水、醫療污水、工業廢水、畜禽養殖廢水、高鹽廢水、高氨氮廢水、有毒有害廢水、重金屬廢水、垃圾滲濾液等廢(污)水處理的需要。
該設備還可直接與接觸氧化法、AB法、A/O法、氧化溝、SBR等舊污水處理工程配套,在既不變動污水處理工藝,也不改動土建工程的條件下,實現污水處理升級擴容、污泥減量、脫氮除磷、中水回用等多種用途。該設備還可用於景觀、河道、湖面、河流、鹹水湖、海灣、土地等領域去除微污染,保護公共環境。
3、該微生物發生器產生的是高密度優勢微生物菌群,能快速食掉污水中的污染物和淤泥,且不產生臭味,不用污泥脫水機、污泥傳輸機、泥餅外運車、廢氣處理設備和大功率的鼓風曝氣設備,與傳統方法比較,能耗是活性污泥法的1/8,設備投資可節約百分之七十,還可在淺層水池上運轉,從而使污水處理池體積縮小、深度減淺,大大降低了一次投資費用和長期管理費用。
4、該設備產生的高密度微生物菌群通過射流進入處理池後,能迅速減少污水中的生物耗氧量(BOD)、化學需氧量(COD)和固體懸浮物(TSS),並有極強的脫氮除磷功能,還能在極短的時間內使5類水轉變成3類以上,7天內消除污水中的臭味,10天內吃掉污水中50%左右的淤泥,每天降解20%的BOD,10-15天內實現達標排放或中水回用。
採用該設備處理污水無污泥膨脹之憂,也不受操作員學歷年齡限制,管理方便,安全可靠。
5、隨著高密度微生物菌群發生量的不斷增加,污水中的生物耗氧量(BOD)也越來越少,大量的微生物因缺少BOD而失去存活能源自滅,變成二氧化碳和水,未自滅微生物還可成為魚類和浮游生物的餌料,進而形成良性的生態處理凈化過程,沒有臭味、不產生污泥、無二次污染,營造綠色環境。
6、採用傳統的生化法處理污水,受到氣候及水溫變化影響,當溫度每降低10度,微生物的酶促反應速度就降低1-2倍,氣候導致微生物的活性不足,造成污水處理效果不好,不但威脅著北方污水處理廠,對於南方冬天的污水處理廠也是嚴俊的考驗,貴州長城環保科技有限公司生產的專利產品生物發生器徹底解決了這一難題,該發生器產生的高濃度微生物菌群釋放進入曝氣池後,其生物量訊速達到2.0×104mg/L以上,使曝氣池中生物濃度較活性污泥提高10倍,填補了因水溫低而導致生物量不足,污水處理效果差的技術難題。
7、採用傳統的生化方式處理高濃度、高氨氮、高鹽量、有毒性、重金屬廢水,由於微生物在這些污水中的成活少、數量小、致使污水處理後出水水質差、效果不穩定、難以達標排放。微生物發生器以獨特的方式徹底解決了這一難題,該發生器能將生產出的1.8×1020CFU/ml以上的高濃度微生菌群源源不斷地送入曝氣池,較其他污水處理提高10倍以上的生物量,強大的微生物菌群加速對污水中污染物的降解和消化,同時曝氣供氧又顯著加速了污染物被分解成CO2和H2O,硝酸鹽、硫酸鹽成為微生物生長的養分,至使微生物又得到進一步的衍生,即使受天冷、低溫、沖擊負荷影響,和高濃度、高氨氮、高鹽量、有毒性、重金屬抑制,也無法阻止群雄逐鹿、前仆後繼的微生物大軍,形成對污水處理的強大陣容,進而降解和消化污水中污染物,最終實現廢水達標排放或中水回用。
8、傳統河道治理離不開閘壩、斷水、清淤等處理過程,工程耗資大、工期長、淤泥量大。生物發生器直接安裝在景觀、河道、湖面、河流、鹹水湖、海灣、土地等微污染源上游,從源頭切斷和堵住污染源頭,並通過微生物降解污染、吃掉污泥、去除嗅味、除磷脫氮等作用實現徹底治理,為微污染治理提供了可靠的設備。
Ⅲ 高濃度氨氮廢水處理
高濃度氨氮廢水的一般的形成是由於氨水和無機氨共同存在所造成的,一般上ph在中性以專上的廢水氨氮的主要屬來源是無機氨和氨水共同的作用,ph在酸性的條件下廢水中的氨氮主要由於無機氨所導致。廢水中氨氮的構成主要有兩種,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,氯化銨等等。
高濃度氨氮廢水處理方法通常有物化法、生物脫氮法、生化聯合法等,其中物化法主要分為吹脫法、沸石脫氨法、膜分離技術、MAP沉澱法、化學氧化法;
傳統和新開發的脫氮工藝有A/O,兩段活性污泥法、強氧化好氧生物處理、短程硝化反硝化、超聲吹脫處理氨氮法方法等;
物化方法在處理高濃度氨氮廢水時不會因為氨氮濃度過高而受到限制,但是不能將氨氮濃度降到足夠低(如100mg/L以下)。而生物脫氮會因為高濃度游離氨或者亞硝酸鹽氮而受到抑制。實際應用中採用生化聯合的方法,在生物處理前先對含高濃度氨氮的廢水進行物化處理。
Ⅳ 高濃度氨氮廢水處理有哪些弱點
工藝有幾個致命的弱點。
1)無論是「蒸氨(汽提)或吹脫+A/O或吹脫+化學沉澱」,都離專不開高投資、高運行成屬本的預處理工藝。「蒸氨」一次性投資太大,「吹脫」動力消耗太大。
2)續接A/O法時不僅投資高,而且佔地面積大,對預處理出水的要求苛刻(如NH3-N必須小於300mg/l,汽提或吹脫法對超過5000mg/l以上的高濃度氨氮廢水根本達不到這個要求,於是只能用成倍的清水稀釋)。
3)續接化學沉澱法雖然投資和佔地面積都比A/O法小,但它葯劑的消耗量太大,N:P:Mg之比都在1:1.1-1.2,處理葯劑成本太高,而且出水也不可能達到國家一級或二級排放標准。
Ⅳ 氨氮廢水處理如何快速處理
氨氮(NH3-N)是總氮其中一種的存在形式,是硝化細菌的降解主要底物之一。
方法一:回
硝化細菌答和亞硝化細菌的硝化反應,所以硝化細菌利用自身分泌的酶進行硝化反應,是降解氨氮的成本較低的一種方法。就是把氨氮降解成為亞硝態氮和硝態氮。但是該方法不能把去除總氮,所以是治標不治本。
方法二:
厭氧氨氧化,該方法是利用亞硝態氮和氨氮開展氨氧化反應,從而形成氮氣到空氣中。該方法成本更低,主要因為不需要曝氣,剩餘污泥產生量少。缺點是菌種適應條件苛刻,同時氨氮和亞硝態氮必須形成一定的比例,或者說都存在的情況下才能反應,污水系統中亞硝態氮是一個中間環節,所以難以控制。
針對上述的問題,新爾特生物從全程硝化反硝化,到短程硝化反硝化,再到氨氧化去除總氮,形成了菌種的封閉鏈條降解,所以,去除總氮還需要從微生物核心反應機理上進行處理,新爾特生物很好的解決了這個問題,有興趣的話可以聯系看看,他們給做實驗,並且一直是用數據說話,所以行不行拿出實驗數據就知道了。
但是對於快速的處理方法就是物理分離,也就是氣提法或者吹脫法,但是能耗高太多,如果氨氮濃度不是很高的話,不建議採用這種方法。
Ⅵ 高氨氮廢水的最佳處理方式
1 物化法 1.1 吹脫法在鹼性條件下,利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關系進行分離的一種方法,一般認為吹脫與濕度、PH、氣液比有關。 1.2 沸石脫氨法利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4+進行交換以達到脫氮的目的。應用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題,通常有再生液法和焚燒法。採用焚燒法時,產生的氨氣必須進行處理。 1.3 膜分離技術利用膜的選擇透過性進行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便,氨氮回收率高,無二次污染。例如:氣水分離膜脫除氨氮氨氮在水中存在著離解平衡,隨著PH升高,氨在水中NH3形態比例升高,在一定溫度和壓力下,NH3的氣態和液態兩項達到平衡。根據化學平衡移動的原理即呂.查德里(A.L.LE Chatelier)原理。在自然界中一切平衡都是相對的和暫時的。化學平衡只是在一定條件下才能保持「假若改變平衡系統的條件之一,如濃度、壓力或溫度,平衡就向能減弱這個改變的方向移動。」遵從這一原理進行了如下設計理念在膜的一側是高濃度氨氮廢水,另一側是酸性水溶液或水。當左側溫度T1>20℃,PH1>9,P1>P2保持一定的壓力差,那麼廢水中的游離氨NH4+,就變為氨分子NH3,並經原料液側介面擴散至膜表面,在膜表面分壓差的作用下,穿越膜孔,進入吸收液,迅速與酸性溶液中的H+反應生成銨鹽。 1.4MAP沉澱法主要是利用以下化學反應:Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4 理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽,當[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13時可生成磷酸銨鎂(MAP),除去廢水中的氨氮。 1.5 化學氧化法利用強氧化劑將氨氮直接氧化成氮氣進行脫除的一種方法。折點加氯是利用在水中的氨與氯反應生成氨氣脫氨,這種方法還可以起到殺菌作用,但是產生的余氯會對魚類有影響,故必須附設除余氯設施。 2 生物脫氮法傳統和新開發的脫氮工藝有A/O,兩段活性污泥法、強氧化好氧生物處理、短程硝化反硝化、超聲吹脫處理氨氮法方法等。 2.1A/O工藝將前段缺氧段和後段好氧段串聯在一起,A段DO不大於0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段異養菌將污水中的澱粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸,使大分子有機物分解為小分子有機物,不溶性的有機物轉化成可溶性有機物,當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時,提高污水的可生化性,提高氧的效率;在缺氧段異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過迴流控制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環,實現污水無害化處理。其特點是缺氧池在前,污水中的有機碳被反硝化菌所利用,可減輕其後好氧池的有機負荷,反硝化反應產生的鹼度可以補償好氧池中進行硝化反應對鹼度的需求。好氧在缺氧池之後,可以使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除,提高出水水質。BOD5的去除率較高可達90~95%以上,但脫氮除磷效果稍差,脫氮效率70~80%,除磷只有20~30%。盡管如此,由於A/O工藝比較簡單,也有其突出的特點,目前仍是比較普遍採用的工藝。
Ⅶ 氨氮廢水高cod高怎麼處理好
水體污染主要是人類活動造成,其包括工農業作業及人類生活等活動產生的廢水。其中氨氮、COD是比較常見的污染物之一,它們存在范圍廣,對水環境的影響大。氨氮與COD廢水處理有以下方法:
氨氮污水處理:
氮在污水中總以分子態氮、有機態氮、氨泰氮、硝態氮、亞硝態氮等多種形式存在,氨氮是最主要的存在形式之一。氨氮超標廢水排入水體,易造成水體富營養化、影響生態平衡等危害。其存在於線路板、電鍍、制葯、化工、制葯等行業,其處理有方法生物法、物化法等。其中生物法包括生物硝化與反硝化、A/O工藝、A2/O工藝等;物化法包括吹脫法、氣提法、化學沉澱法、離子交換法等。
生物法和物化方法在處理氨氮污水,一定程度上可以解決污水超標問題,但有時因為水溫、出水波動等因素,污水處理不達標,這時候建議投加化學葯劑,即氨氮處理葯劑處理。對此不僅可以減少操作上的繁瑣,還可以節省時間。
COD廢水處理:
COD是我國水污染總量控制指標之一,COD超標污水排入河流、大海等水體,容易破壞環境和生物群落的生態平衡,引起水質惡化、水體變黑發臭等。其處理方法有大孔樹脂吸附法、氣浮法、混凝法、電化學法、好氧生物法、厭氧生物法等。
以上的污水處理方法可以達到降低COD的目的,但有時候由於一些外在因素,處理結果達不到要求,需要添加COD 處理葯劑處理,COD處理葯劑是一種很好的輔助性功能葯劑,可以快速降低污水中的COD,達到排放標准以下, cod或氨氮去除劑資料至http://www.cl39.com/proct/andanquchuji.html望採納。
Ⅷ 高氨氮廢水如何處理
高濃度氨氮廢水對微生物有一定的抑製作用,但N同時又是微生物生長的一種不可缺少的內營養元素。
氨氮容廢水的處理主要有以下的方法:
如果氨氮超高的話,可先加氫氧化鈉調節水PH11左右,通過氨氮吹脫塔用空氣吹脫,去除率可達80%左右,當然僅僅通過這樣的方法無法處理達標,還需後續處理。剩餘的氨氮可以通過脫氮的污水處理工藝進行去除:比如說A/O、A/AO、SBR等活性污泥法,以及曝氣生物濾池生物轉盤的生物膜法進行處理。
Ⅸ 氨氮廢水處理的生化聯合法
物化方法在處理高濃度氨氮廢水時不會因為氨氮濃度過高而受到限制,但是不能將氨氮濃度降到足夠低(如100mg/L以下)。而生物脫氮會因為高濃度游離氨或者亞硝酸鹽氮而受到抑制。實際應用中採用生化聯合的方法,在生物處理前先對含高濃度氨氮的廢水進行物化處理。例如:生物活性炭流化床,膜-生物反應器技術(MBR)等。本處僅介紹膜-生物反應器技術(MBR)膜-生物反應器(MembraneBio-Reactor,MBR)為膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態廢水處理系統。是一種由膜分離單元與生物處理單元相結台的新型水處理技術,以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施佔地,並通過保持低污泥負荷減少污泥量。主要利用沉浸於好氧生物池內之膜分離設備截留槽內的活性污泥與大分子固體物。因此系統內活性污泥(MLSS)濃度可提升至10,000mg/L,污泥齡(SRT)可延長30天以上,於如此高濃度系統可降低生物反應池體積,而難降解的物質在處理池中亦可不斷反應而降解。故在膜製造技術不斷提升支援下,MBR處理技術將更加成熟並吸引著全世界環境保護工業的目光。
常見的高濃度氨氮廢水處理的弱點:
1. 無論是「蒸氨(汽提)或吹脫+A/O或吹脫+化學沉澱」,都離不開高投資、高運行成本的預處理工藝。「蒸氨」一次性投資太大,「吹脫」動力消耗太大。
2. 續接A/O法時不僅投資高,而且佔地面積大,對預處理出水的要求苛刻(如NH3-N必須小於300mg/l,汽提或吹脫法對超過5000mg/l以上的高濃度氨氮廢水根本達不到這個要求,於是只能用成倍的清水稀釋)。
3. 續接化學沉澱法雖然投資和佔地面積都比A/O法小,但它葯劑的消耗量太大,N:P:Mg之比都在1:1.1-1.2,處理葯劑成本太高,而且出水也不可能達到國家一級或二級排放標准。
Ⅹ 工業廢水去除氨氮的方法
根據廢水中氨氮濃度的不同,可將廢水分為3類:高濃度氨氮廢水(NH3-N>500mg/l),中等濃度氨氮廢水(NH3-N:50-500mg/l),低濃度氨氮廢水(NH3-N<50mg/l)。然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑製作用,制約了生化法對其的處理應用和效果,同時會降低生化系統對有機污染物的降解效率,從而導致處理出水難以達到要求。
故本工程的關鍵之一在於氨氮的去除,去除氨氮的主要方法有:物理法、化學法、生物法。物理法含反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術;化學法含離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉澱、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術;生物法含藻類養殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。目前比較實用的方法有:折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉澱法。
1. 折點氯化法去除氨氮
折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低,氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮廢水所需的實際氯氣量取決於溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9~10mg氯氣。pH值在6~7時為最佳反應區間,接觸時間為0.5~2小時。
折點加氯法處理後的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化,以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9~1.0mg的二氧化硫。在反氯化時會產生氫離子,但由此引起的pH值下降一般可以忽略,因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右(以CaCO3計)。折點氯化法除氨機理如下:
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-
NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O
NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl-
NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-
折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化,使廢水中全部氨氮降為零,同時使廢水達到消毒的目的。對於氨氮濃度低(小於50mg/L)的廢水來說,用這種方法較為經濟。為了克服單獨採用折點加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點,常將此法與生物硝化連用,先硝化再除微量殘留氨氮。氯化法的處理率達90%~100%,處理效果穩定,不受水溫影響,在寒冷地區此法特別有吸引力。投資較少,但運行費用高,副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染,氯化法只適用於處理低濃度氨氮廢水。
2. 選擇性離子交換化去除氨氮
離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發生的離子交換過程。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂,從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用,它是一類硅質的陽離子交換劑,成本低,對NH4+有很強的選擇性。
O.Lahav等用沸石作為離子交換材料,將沸石作為一種把氨氮從廢水中分離出來的分離器以及硝化細菌的載體。該工藝在一個簡單的反應器中分吸附階段和生物再生階段兩個階段進行。在吸附階段,沸石柱作為典型的離子交換柱;而在生物再生階段,附在沸石上的細菌把脫附的氨氮氧化成硝態氮。研究結果表明,該工藝具有較高的氨氮去除率和穩定性,能成功地去除原水和二級出水中的氨氮。
沸石離子交換與pH的選擇有很大關系,pH在4~8的范圍是沸石離子交換的最佳區域。當pH<4時,H+與NH4+發生競爭;當pH>8時,NH4+變為NH3而失去離子交換性能。用離子交換法處理含氨氮10~20mg/L的城市污水,出水濃度可達1mg/L以下。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點,適用於中低濃度的氨氮廢水(<500mg/L),對於高濃度的氨氮廢水會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。但再生液為高濃度氨氮廢水,仍需進一步處理。
3. 空氣吹脫法與汽提法去除氨氮
空氣吹脫法是將廢水與氣體接觸,將氨氮從液相轉移到氣相的方法。該方法適宜用於高濃度氨氮廢水的處理。吹脫是使水作為不連續相與空氣接觸,利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異,使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮通常以銨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態保持平衡而存在。將廢水pH值調節至鹼性時,離子態銨轉化為分子態氨,然後通入空氣將氨吹脫出。吹脫法除氨氮,去除率可達60%~95%,工藝流程簡單,處理效果穩定,吹脫出的氨氣用鹽酸吸收生成氯化銨可回用於純鹼生產作母液,也可根據市場需求,用水吸收生產氨水或用硫酸吸收生產硫酸銨副產品,未收尾氣返回吹脫塔中。但水溫低時吹脫效率低,不適合在寒冷的冬季使用。
用該法處理氨氮時,需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標准,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、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水,但吹脫效率影響因子多,不容易控制,特別是溫度影響比較大,在北方寒冷季節效率會大大降低,現在許多吹脫裝置考慮到經濟性,沒有回收氨,直接排放到大氣中,造成大氣污染。
汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出,處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程,即在高pH值時,使廢水與氣體密切接觸,從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。延長氣水間的接觸時間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率,用填料塔可以滿足此要求。塔的填料或充填物可以通過增加浸潤表面積和在整個塔內形成小水滴或生成薄膜來增加氣水間的接觸時間汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水,操作條件與吹脫法類似,對氨氮的去除率可達97%以上。但汽提塔內容易生成水垢,使操作無法正常進行。
吹脫和汽提法處理廢水後所逸出的氨氣可進行回收:用硫酸吸收作為肥料使用;冷凝為1%的氨溶液。
4. 生物法去除氨氮
生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下,通過硝化和反硝化等一系列反應,最終形成氮氣,從而達到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種,但是機理基本相同。都需要經過硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽,包括兩個基本反應步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養菌,它們利用廢水中的碳源,通過與NH3-N的氧化還原反應獲得能量。反應方程式如下:
亞硝化: 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化 : 2NO2-+O2→2NO3-
硝化菌的適宜pH值為8.0~8.4,最佳溫度為35℃,溫度對硝化菌的影響很大,溫度下降10℃,硝化速度下降一半;DO濃度:2~3mg/L;BOD5負荷:0.06-0.1kgBOD5/(kgMLSS•d);泥齡在3~5天以上。
在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出由於兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源)。以甲醇為碳源為例,其反應式為:
6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O
6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
反硝化菌的適宜pH值為6.5~8.0;最佳溫度為30℃,當溫度低於10℃時,反硝化速度明顯下降,而當溫度低至3℃時,反硝化作用將停止;DO濃度<0.5mg/L;BOD5/TN>3~5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%~95%,二次污染小且比較經濟,因此在國內外運用最多。其缺點是佔地面積大,低溫時效率低。
常見的生物脫氮流程可以分為3類:
⑴多級污泥系統
多級污泥系統通常被稱為傳統的生物脫氮流程。此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點是流程長,構築物多,基建費用高,需要外加碳源,運行費用高,出水中殘留一定量甲醇;
⑵單級污泥系統
單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程,通常稱為A/O流程。與傳統的生物脫氮工藝流程相比,該工藝特點:流程簡單、構築物少,只有一個污泥迴流系統和混合液迴流系統,基建費用可大大節省;將脫氮池設置在去碳源,降低運行費用;好氧池在缺氧池後,可使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除,提高出水水質;缺氧池在前,污水中的有機碳被反硝化菌所利用,可減輕其後好氧池的有機負荷。此外,後置式反硝化系統,因為混合液缺乏有機物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果高於前置式,理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成,通過改換進水和出水的方向,兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。它本質上仍是A/O系統,但利用交替工作的方式,避免了混合液的迴流,其脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高,必須配置計算機控制自動操作系統;
⑶生物膜系統
將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器,即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液迴流,但不需污泥迴流,在缺氧的好氧反應器中保存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。
由於常規生物處理高濃度氨氮廢水還存在以下:
為了能使微生物正常生長,必須增加迴流比來稀釋原廢水;
硝化過程不僅需要大量氧氣,而且反硝化需要大量的碳源,一般認為COD/TKN至少為9。
5. 化學沉澱法去除氨氮
化學沉澱法是根據廢水中污染物的性質,必要時投加某種化工原料,在一定的工藝條件下(溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等)進行化學反應,使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物,或者生成不溶於水的氣體產物,從而使廢水凈化,或者達到一定的去除率。
化學沉澱法處理NH3-N是始於20世紀60年代,在90年代興起的一種新的處理方法,其主要原理就是NH4+、Mg2+、PO43-在鹼性水溶液中生成沉澱。
在氨氮廢水中投加化學沉澱劑Mg(OH)2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4•6H2O(鳥糞石)沉澱,該沉澱物經造粒等過程後,可開發作為復合肥使用。整個反應的pH值的適宜范圍為9~11。pH值<9時,溶液中PO43-濃度很低,不利於MgNH4PO4•6H2O沉澱生成,而主要生成Mg(H2PO4)2;如果pH值>11,此反應將在強鹼性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更難溶於水的Mg3(PO4)2的沉澱。同時,溶液中的NH4+將揮發成游離氨,不利於廢水中氨氮的去除。利用化學沉澱法,可使廢水中氨氮作為肥料得以回收。