汽提法高浓度氨氮废水处理
1 氨氮的主要处理方法
根据浓度的不同,工业氨氮废水可划分为3 类〔3〕:(1)高浓度氨氮废水:NH3-N>500 mg/L;(2)中等浓度氨氮废水:NH3-N为50~500 mg/L;(3)低浓度氨氮废水:NH3-N<50 mg/L。其中高氨氮浓度废水一般来源于焦炭、铁合金、煤的气化、湿法冶金、炼油、畜牧业、化肥、人造纤维和白炽灯等生产过程。
目前,常用的脱氮方法包括氨吹脱法(空气吹脱与蒸汽汽提)、生化法、折点氯化法、离子交换法和化学沉淀法。这些方法普遍具有工艺简单、脱氮效果稳定可靠等特点,但也存在一定的局限性。
传统生物脱氮技术是目前应用最广泛的脱氮方法,但存在流程长、占地面积大、处理成本高等问题。随着人们对生物脱氮过程认识的深入,新的生物脱氮理论不断涌现,包括同时硝化/反硝化〔4〕、亚硝酸型(短程)硝化/反硝化〔5〕、厌氧氨氧化〔6〕等,但目前这些理论应用于高浓度氨氮废水处理的研究还很少〔7〕。氨吹脱法常用于高浓度氨氮废水的预处理,但能耗大、运行成本高、出水氨氮仍偏高〔8〕。折点氯化法理论上可以完全去除废水中的氨氮,但由于加氯量大、处理成本高、产物存在危害性等问题,不适合处理大量的高浓度氨氮废水。离子交换法由于吸附剂用量大、再生难,一般协同其他工艺处理高氨氮废水。化学沉淀法用药量大、成本高,需要进一步开发廉价沉淀剂。
近年来随着国家对氨氮排放要求越来越严格,高浓度氨氮废水处理日益受到研究者重视。在原有处理方法基础上的改进工艺不断涌现。赵贤广等〔9〕针对工业上高浓度氨氮废水吹脱法处理存在的缺点,通过改进和优化氨氮吹脱塔的结构和填料,开发了一种新型循环再生复合酸氨吸收溶液,实现废水中氨的资源化。中国科学院过程工程所、天津大学等单位合作开发出高浓度氨氮废水资源化处理的全过程工艺和工业化应用装置〔10〕。该技术通过精馏脱氨工艺量化设计,实现了工业高浓度氨氮废水的资源化处理。此外,还有电化学法、催化湿式氧化法、反渗透法以及物化法与生化法联用等技术,但由于处理成本高,多数用于高氨氮废水的深度处理。
2 微波加热的原理
微波是指频率约在300 MHz~300 GHz,即波长为1 mm~1 m的超高频电磁波。微波能被一些材料如水、碳、橡胶、食品、木材、湿纸等吸收,产生非常有效的即时深层加热作用(内加热)〔11〕。微波加热技术与传统加热技术的不同之处在于使物体内部分子相互摩擦发热,但不引起分子结构改变,是直接加热物质内部的方法〔12〕。这种内加热的原理是样品接受微波辐照时,在电磁场的作用下主要发生离子传导和偶极子转动。一般情况下,两种发热方式(离子传导和偶极子转动)同时存在〔13〕。微波的内加热作用可在不同的深度同时加热,使加热更快速、更均匀、无温度梯度、无滞后效应等,从而大大缩短了加热时间。剧烈的极性分子震荡可使化学键断裂,从而导致污染物的降解。对于氨氮废水而言,微波对NH3分子与H2O分子的选择性加热使它们之间产生压力差,进一步促进NH3分子与H2O分子脱离。
近年来,研究者用微波加快化学反应时发现了许多有别于传统加热的特殊效应〔14〕。在这些特殊效应中,有些特殊效应不能用温度的变化解释。这些难以用温度变化和特殊温度分布来解释的现象即“非热效应”〔15〕,并逐渐成为人们争论的焦点。
Ⅱ 高浓度氨氮废水处理方法
高浓度氨氮废水处理最好采用微生物发生器,这种设备在网络文库中就能找到。
微生物一体化污水强化处理设备主要根据生物净化和流体力学原理,利用微生物在生命活动过程将废水中的可溶性有机物及部分不溶性有机物有效地去除,技术先进、性能稳定、使用安全,特别适合各种废(污)水处理和微污染治理具有以下优点:
1、该设备采用三级发生、交替运行、逐级衍生、对数增长技术,致使发生器产生微生物的密度高达达到1.8×1020CFU/ml,高密度微生物释放进入生化池后,池中生物量迅速提高到2.0×104mg/L以上,能将污水中的污染物彻底分解成CO2和H2O,从而使污水得到净化。
2、该设备为比较理想的污水生物处理设备,可根据不同种类、不同性质、不同环境的污水处理需要,生成不同种群、不同菌属、不同温度、不同污水处理需要的微生物,特别适合城镇生活污水、农村生活污水、医疗污水、工业废水、畜禽养殖废水、高盐废水、高氨氮废水、有毒有害废水、重金属废水、垃圾渗滤液等废(污)水处理的需要。
该设备还可直接与接触氧化法、AB法、A/O法、氧化沟、SBR等旧污水处理工程配套,在既不变动污水处理工艺,也不改动土建工程的条件下,实现污水处理升级扩容、污泥减量、脱氮除磷、中水回用等多种用途。该设备还可用于景观、河道、湖面、河流、咸水湖、海湾、土地等领域去除微污染,保护公共环境。
3、该微生物发生器产生的是高密度优势微生物菌群,能快速食掉污水中的污染物和淤泥,且不产生臭味,不用污泥脱水机、污泥传输机、泥饼外运车、废气处理设备和大功率的鼓风曝气设备,与传统方法比较,能耗是活性污泥法的1/8,设备投资可节约百分之七十,还可在浅层水池上运转,从而使污水处理池体积缩小、深度减浅,大大降低了一次投资费用和长期管理费用。
4、该设备产生的高密度微生物菌群通过射流进入处理池后,能迅速减少污水中的生物耗氧量(BOD)、化学需氧量(COD)和固体悬浮物(TSS),并有极强的脱氮除磷功能,还能在极短的时间内使5类水转变成3类以上,7天内消除污水中的臭味,10天内吃掉污水中50%左右的淤泥,每天降解20%的BOD,10-15天内实现达标排放或中水回用。
采用该设备处理污水无污泥膨胀之忧,也不受操作员学历年龄限制,管理方便,安全可靠。
5、随着高密度微生物菌群发生量的不断增加,污水中的生物耗氧量(BOD)也越来越少,大量的微生物因缺少BOD而失去存活能源自灭,变成二氧化碳和水,未自灭微生物还可成为鱼类和浮游生物的饵料,进而形成良性的生态处理净化过程,没有臭味、不产生污泥、无二次污染,营造绿色环境。
6、采用传统的生化法处理污水,受到气候及水温变化影响,当温度每降低10度,微生物的酶促反应速度就降低1-2倍,气候导致微生物的活性不足,造成污水处理效果不好,不但威胁着北方污水处理厂,对于南方冬天的污水处理厂也是严俊的考验,贵州长城环保科技有限公司生产的专利产品生物发生器彻底解决了这一难题,该发生器产生的高浓度微生物菌群释放进入曝气池后,其生物量讯速达到2.0×104mg/L以上,使曝气池中生物浓度较活性污泥提高10倍,填补了因水温低而导致生物量不足,污水处理效果差的技术难题。
7、采用传统的生化方式处理高浓度、高氨氮、高盐量、有毒性、重金属废水,由于微生物在这些污水中的成活少、数量小、致使污水处理后出水水质差、效果不稳定、难以达标排放。微生物发生器以独特的方式彻底解决了这一难题,该发生器能将生产出的1.8×1020CFU/ml以上的高浓度微生菌群源源不断地送入曝气池,较其他污水处理提高10倍以上的生物量,强大的微生物菌群加速对污水中污染物的降解和消化,同时曝气供氧又显著加速了污染物被分解成CO2和H2O,硝酸盐、硫酸盐成为微生物生长的养分,至使微生物又得到进一步的衍生,即使受天冷、低温、冲击负荷影响,和高浓度、高氨氮、高盐量、有毒性、重金属抑制,也无法阻止群雄逐鹿、前仆后继的微生物大军,形成对污水处理的强大阵容,进而降解和消化污水中污染物,最终实现废水达标排放或中水回用。
8、传统河道治理离不开闸坝、断水、清淤等处理过程,工程耗资大、工期长、淤泥量大。生物发生器直接安装在景观、河道、湖面、河流、咸水湖、海湾、土地等微污染源上游,从源头切断和堵住污染源头,并通过微生物降解污染、吃掉污泥、去除嗅味、除磷脱氮等作用实现彻底治理,为微污染治理提供了可靠的设备。
Ⅲ 高浓度氨氮废水处理
高浓度氨氮废水的一般的形成是由于氨水和无机氨共同存在所造成的,一般上ph在中性以专上的废水氨氮的主要属来源是无机氨和氨水共同的作用,ph在酸性的条件下废水中的氨氮主要由于无机氨所导致。废水中氨氮的构成主要有两种,一种是氨水形成的氨氮,一种是无机氨形成的氨氮,主要是硫酸铵,氯化铵等等。
高浓度氨氮废水处理方法通常有物化法、生物脱氮法、生化联合法等,其中物化法主要分为吹脱法、沸石脱氨法、膜分离技术、MAP沉淀法、化学氧化法;
传统和新开发的脱氮工艺有A/O,两段活性污泥法、强氧化好氧生物处理、短程硝化反硝化、超声吹脱处理氨氮法方法等;
物化方法在处理高浓度氨氮废水时不会因为氨氮浓度过高而受到限制,但是不能将氨氮浓度降到足够低(如100mg/L以下)。而生物脱氮会因为高浓度游离氨或者亚硝酸盐氮而受到抑制。实际应用中采用生化联合的方法,在生物处理前先对含高浓度氨氮的废水进行物化处理。
Ⅳ 高浓度氨氮废水处理有哪些弱点
工艺有几个致命的弱点。
1)无论是“蒸氨(汽提)或吹脱+A/O或吹脱+化学沉淀”,都离专不开高投资、高运行成属本的预处理工艺。“蒸氨”一次性投资太大,“吹脱”动力消耗太大。
2)续接A/O法时不仅投资高,而且占地面积大,对预处理出水的要求苛刻(如NH3-N必须小于300mg/l,汽提或吹脱法对超过5000mg/l以上的高浓度氨氮废水根本达不到这个要求,于是只能用成倍的清水稀释)。
3)续接化学沉淀法虽然投资和占地面积都比A/O法小,但它药剂的消耗量太大,N:P:Mg之比都在1:1.1-1.2,处理药剂成本太高,而且出水也不可能达到国家一级或二级排放标准。
Ⅳ 氨氮废水处理如何快速处理
氨氮(NH3-N)是总氮其中一种的存在形式,是硝化细菌的降解主要底物之一。
方法一:回
硝化细菌答和亚硝化细菌的硝化反应,所以硝化细菌利用自身分泌的酶进行硝化反应,是降解氨氮的成本较低的一种方法。就是把氨氮降解成为亚硝态氮和硝态氮。但是该方法不能把去除总氮,所以是治标不治本。
方法二:
厌氧氨氧化,该方法是利用亚硝态氮和氨氮开展氨氧化反应,从而形成氮气到空气中。该方法成本更低,主要因为不需要曝气,剩余污泥产生量少。缺点是菌种适应条件苛刻,同时氨氮和亚硝态氮必须形成一定的比例,或者说都存在的情况下才能反应,污水系统中亚硝态氮是一个中间环节,所以难以控制。
针对上述的问题,新尔特生物从全程硝化反硝化,到短程硝化反硝化,再到氨氧化去除总氮,形成了菌种的封闭链条降解,所以,去除总氮还需要从微生物核心反应机理上进行处理,新尔特生物很好的解决了这个问题,有兴趣的话可以联系看看,他们给做实验,并且一直是用数据说话,所以行不行拿出实验数据就知道了。
但是对于快速的处理方法就是物理分离,也就是气提法或者吹脱法,但是能耗高太多,如果氨氮浓度不是很高的话,不建议采用这种方法。
Ⅵ 高氨氮废水的最佳处理方式
1 物化法 1.1 吹脱法在碱性条件下,利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法,一般认为吹脱与湿度、PH、气液比有关。 1.2 沸石脱氨法利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以达到脱氮的目的。应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再生问题,通常有再生液法和焚烧法。采用焚烧法时,产生的氨气必须进行处理。 1.3 膜分离技术利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便,氨氮回收率高,无二次污染。例如:气水分离膜脱除氨氮氨氮在水中存在着离解平衡,随着PH升高,氨在水中NH3形态比例升高,在一定温度和压力下,NH3的气态和液态两项达到平衡。根据化学平衡移动的原理即吕.查德里(A.L.LE Chatelier)原理。在自然界中一切平衡都是相对的和暂时的。化学平衡只是在一定条件下才能保持“假若改变平衡系统的条件之一,如浓度、压力或温度,平衡就向能减弱这个改变的方向移动。”遵从这一原理进行了如下设计理念在膜的一侧是高浓度氨氮废水,另一侧是酸性水溶液或水。当左侧温度T1>20℃,PH1>9,P1>P2保持一定的压力差,那么废水中的游离氨NH4+,就变为氨分子NH3,并经原料液侧介面扩散至膜表面,在膜表面分压差的作用下,穿越膜孔,进入吸收液,迅速与酸性溶液中的H+反应生成铵盐。 1.4MAP沉淀法主要是利用以下化学反应:Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4 理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐,当[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13时可生成磷酸铵镁(MAP),除去废水中的氨氮。 1.5 化学氧化法利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种方法。折点加氯是利用在水中的氨与氯反应生成氨气脱氨,这种方法还可以起到杀菌作用,但是产生的余氯会对鱼类有影响,故必须附设除余氯设施。 2 生物脱氮法传统和新开发的脱氮工艺有A/O,两段活性污泥法、强氧化好氧生物处理、短程硝化反硝化、超声吹脱处理氨氮法方法等。 2.1A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起,A段DO不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时,提高污水的可生化性,提高氧的效率;在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+),在充足供氧条件下,自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-,通过回流控制返回至A池,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环,实现污水无害化处理。其特点是缺氧池在前,污水中的有机碳被反硝化菌所利用,可减轻其后好氧池的有机负荷,反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之后,可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除,提高出水水质。BOD5的去除率较高可达90~95%以上,但脱氮除磷效果稍差,脱氮效率70~80%,除磷只有20~30%。尽管如此,由于A/O工艺比较简单,也有其突出的特点,目前仍是比较普遍采用的工艺。
Ⅶ 氨氮废水高cod高怎么处理好
水体污染主要是人类活动造成,其包括工农业作业及人类生活等活动产生的废水。其中氨氮、COD是比较常见的污染物之一,它们存在范围广,对水环境的影响大。氨氮与COD废水处理有以下方法:
氨氮污水处理:
氮在污水中总以分子态氮、有机态氮、氨泰氮、硝态氮、亚硝态氮等多种形式存在,氨氮是最主要的存在形式之一。氨氮超标废水排入水体,易造成水体富营养化、影响生态平衡等危害。其存在于线路板、电镀、制药、化工、制药等行业,其处理有方法生物法、物化法等。其中生物法包括生物硝化与反硝化、A/O工艺、A2/O工艺等;物化法包括吹脱法、气提法、化学沉淀法、离子交换法等。
生物法和物化方法在处理氨氮污水,一定程度上可以解决污水超标问题,但有时因为水温、出水波动等因素,污水处理不达标,这时候建议投加化学药剂,即氨氮处理药剂处理。对此不仅可以减少操作上的繁琐,还可以节省时间。
COD废水处理:
COD是我国水污染总量控制指标之一,COD超标污水排入河流、大海等水体,容易破坏环境和生物群落的生态平衡,引起水质恶化、水体变黑发臭等。其处理方法有大孔树脂吸附法、气浮法、混凝法、电化学法、好氧生物法、厌氧生物法等。
以上的污水处理方法可以达到降低COD的目的,但有时候由于一些外在因素,处理结果达不到要求,需要添加COD 处理药剂处理,COD处理药剂是一种很好的辅助性功能药剂,可以快速降低污水中的COD,达到排放标准以下, cod或氨氮去除剂资料至http://www.cl39.com/proct/andanquchuji.html望采纳。
Ⅷ 高氨氮废水如何处理
高浓度氨氮废水对微生物有一定的抑制作用,但N同时又是微生物生长的一种不可缺少的内营养元素。
氨氮容废水的处理主要有以下的方法:
如果氨氮超高的话,可先加氢氧化钠调节水PH11左右,通过氨氮吹脱塔用空气吹脱,去除率可达80%左右,当然仅仅通过这样的方法无法处理达标,还需后续处理。剩余的氨氮可以通过脱氮的污水处理工艺进行去除:比如说A/O、A/AO、SBR等活性污泥法,以及曝气生物滤池生物转盘的生物膜法进行处理。
Ⅸ 氨氮废水处理的生化联合法
物化方法在处理高浓度氨氮废水时不会因为氨氮浓度过高而受到限制,但是不能将氨氮浓度降到足够低(如100mg/L以下)。而生物脱氮会因为高浓度游离氨或者亚硝酸盐氮而受到抑制。实际应用中采用生化联合的方法,在生物处理前先对含高浓度氨氮的废水进行物化处理。例如:生物活性炭流化床,膜-生物反应器技术(MBR)等。本处仅介绍膜-生物反应器技术(MBR)膜-生物反应器(MembraneBio-Reactor,MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术,以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地,并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至10,000mg/L,污泥龄(SRT)可延长30天以上,于如此高浓度系统可降低生物反应池体积,而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解。故在膜制造技术不断提升支援下,MBR处理技术将更加成熟并吸引着全世界环境保护工业的目光。
常见的高浓度氨氮废水处理的弱点:
1. 无论是“蒸氨(汽提)或吹脱+A/O或吹脱+化学沉淀”,都离不开高投资、高运行成本的预处理工艺。“蒸氨”一次性投资太大,“吹脱”动力消耗太大。
2. 续接A/O法时不仅投资高,而且占地面积大,对预处理出水的要求苛刻(如NH3-N必须小于300mg/l,汽提或吹脱法对超过5000mg/l以上的高浓度氨氮废水根本达不到这个要求,于是只能用成倍的清水稀释)。
3. 续接化学沉淀法虽然投资和占地面积都比A/O法小,但它药剂的消耗量太大,N:P:Mg之比都在1:1.1-1.2,处理药剂成本太高,而且出水也不可能达到国家一级或二级排放标准。
Ⅹ 工业废水去除氨氮的方法
根据废水中氨氮浓度的不同,可将废水分为3类:高浓度氨氮废水(NH3-N>500mg/l),中等浓度氨氮废水(NH3-N:50-500mg/l),低浓度氨氮废水(NH3-N<50mg/l)。然而高浓度的氨氮废水对微生物的活性有抑制作用,制约了生化法对其的处理应用和效果,同时会降低生化系统对有机污染物的降解效率,从而导致处理出水难以达到要求。
故本工程的关键之一在于氨氮的去除,去除氨氮的主要方法有:物理法、化学法、生物法。物理法含反渗透、蒸馏、土壤灌溉等处理技术;化学法含离子交换、氨吹脱、折点加氯、焚烧、化学沉淀、催化裂解、电渗析、电化学等处理技术;生物法含藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等处理技术。目前比较实用的方法有:折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法。
1. 折点氯化法去除氨氮
折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH3-N氧化成N2的化学脱氮工艺。当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量最低,氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此该点称为折点,该状态下的氯化称为折点氯化。处理氨氮废水所需的实际氯气量取决于温度、pH值及氨氮浓度。氧化每克氨氮需要9~10mg氯气。pH值在6~7时为最佳反应区间,接触时间为0.5~2小时。
折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫进行反氯化,以去除水中残留的氯。1mg残留氯大约需要0.9~1.0mg的二氧化硫。在反氯化时会产生氢离子,但由此引起的pH值下降一般可以忽略,因此去除1mg残留氯只消耗2mg左右(以CaCO3计)。折点氯化法除氨机理如下:
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-
NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O
NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl-
NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-
折点氯化法最突出的优点是可通过正确控制加氯量和对流量进行均化,使废水中全部氨氮降为零,同时使废水达到消毒的目的。对于氨氮浓度低(小于50mg/L)的废水来说,用这种方法较为经济。为了克服单独采用折点加氯法处理氨氮废水需要大量加氯的缺点,常将此法与生物硝化连用,先硝化再除微量残留氨氮。氯化法的处理率达90%~100%,处理效果稳定,不受水温影响,在寒冷地区此法特别有吸引力。投资较少,但运行费用高,副产物氯胺和氯化有机物会造成二次污染,氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。
2. 选择性离子交换化去除氨氮
离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换法选用对NH4+离子有很强选择性的沸石作为交换树脂,从而达到去除氨氮的目的。沸石具有对非离子氨的吸附作用和与离子氨的离子交换作用,它是一类硅质的阳离子交换剂,成本低,对NH4+有很强的选择性。
O.Lahav等用沸石作为离子交换材料,将沸石作为一种把氨氮从废水中分离出来的分离器以及硝化细菌的载体。该工艺在一个简单的反应器中分吸附阶段和生物再生阶段两个阶段进行。在吸附阶段,沸石柱作为典型的离子交换柱;而在生物再生阶段,附在沸石上的细菌把脱附的氨氮氧化成硝态氮。研究结果表明,该工艺具有较高的氨氮去除率和稳定性,能成功地去除原水和二级出水中的氨氮。
沸石离子交换与pH的选择有很大关系,pH在4~8的范围是沸石离子交换的最佳区域。当pH<4时,H+与NH4+发生竞争;当pH>8时,NH4+变为NH3而失去离子交换性能。用离子交换法处理含氨氮10~20mg/L的城市污水,出水浓度可达1mg/L以下。离子交换法具有工艺简单、投资省去除率高的特点,适用于中低浓度的氨氮废水(<500mg/L),对于高浓度的氨氮废水会因树脂再生频繁而造成操作困难。但再生液为高浓度氨氮废水,仍需进一步处理。
3. 空气吹脱法与汽提法去除氨氮
空气吹脱法是将废水与气体接触,将氨氮从液相转移到气相的方法。该方法适宜用于高浓度氨氮废水的处理。吹脱是使水作为不连续相与空气接触,利用水中组分的实际浓度与平衡浓度之间的差异,使氨氮转移至气相而去除废水中的氨氮通常以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)的状态保持平衡而存在。将废水pH值调节至碱性时,离子态铵转化为分子态氨,然后通入空气将氨吹脱出。吹脱法除氨氮,去除率可达60%~95%,工艺流程简单,处理效果稳定,吹脱出的氨气用盐酸吸收生成氯化铵可回用于纯碱生产作母液,也可根据市场需求,用水吸收生产氨水或用硫酸吸收生产硫酸铵副产品,未收尾气返回吹脱塔中。但水温低时吹脱效率低,不适合在寒冷的冬季使用。
用该法处理氨氮时,需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准,以免造成二次污染。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱,而炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。该方法比较适合处理高浓度氨氮废水,但吹脱效率影响因子多,不容易控制,特别是温度影响比较大,在北方寒冷季节效率会大大降低,现在许多吹脱装置考虑到经济性,没有回收氨,直接排放到大气中,造成大气污染。
汽提法是用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出,处理机理与吹脱法一样是一个传质过程,即在高pH值时,使废水与气体密切接触,从而降低废水中氨浓度的过程。传质过程的推动力是气体中氨的分压与废水中氨的浓度相当的平衡分压之间的差。延长气水间的接触时间及接触紧密程度可提高氨氮的处理效率,用填料塔可以满足此要求。塔的填料或充填物可以通过增加浸润表面积和在整个塔内形成小水滴或生成薄膜来增加气水间的接触时间汽提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水,操作条件与吹脱法类似,对氨氮的去除率可达97%以上。但汽提塔内容易生成水垢,使操作无法正常进行。
吹脱和汽提法处理废水后所逸出的氨气可进行回收:用硫酸吸收作为肥料使用;冷凝为1%的氨溶液。
4. 生物法去除氨氮
生物法去除氨氮是在指废水中的氨氮在各种微生物的作用下,通过硝化和反硝化等一系列反应,最终形成氮气,从而达到去除氨氮的目的。生物法脱氮的工艺有很多种,但是机理基本相同。都需要经过硝化和反硝化两个阶段。
硝化反应是在好氧条件下通过好氧硝化菌的作用将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐,包括两个基本反应步骤:由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应。由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。亚硝酸菌和硝酸菌都是自养菌,它们利用废水中的碳源,通过与NH3-N的氧化还原反应获得能量。反应方程式如下:
亚硝化: 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化 : 2NO2-+O2→2NO3-
硝化菌的适宜pH值为8.0~8.4,最佳温度为35℃,温度对硝化菌的影响很大,温度下降10℃,硝化速度下降一半;DO浓度:2~3mg/L;BOD5负荷:0.06-0.1kgBOD5/(kgMLSS•d);泥龄在3~5天以上。
在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从废水中逸出由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源)。以甲醇为碳源为例,其反应式为:
6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O
6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
反硝化菌的适宜pH值为6.5~8.0;最佳温度为30℃,当温度低于10℃时,反硝化速度明显下降,而当温度低至3℃时,反硝化作用将停止;DO浓度<0.5mg/L;BOD5/TN>3~5。生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%~95%,二次污染小且比较经济,因此在国内外运用最多。其缺点是占地面积大,低温时效率低。
常见的生物脱氮流程可以分为3类:
⑴多级污泥系统
多级污泥系统通常被称为传统的生物脱氮流程。此流程可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果,其缺点是流程长,构筑物多,基建费用高,需要外加碳源,运行费用高,出水中残留一定量甲醇;
⑵单级污泥系统
单级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、后置反硝化系统及交替工作系统。前置反硝化的生物脱氮流程,通常称为A/O流程。与传统的生物脱氮工艺流程相比,该工艺特点:流程简单、构筑物少,只有一个污泥回流系统和混合液回流系统,基建费用可大大节省;将脱氮池设置在去碳源,降低运行费用;好氧池在缺氧池后,可使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除,提高出水水质;缺氧池在前,污水中的有机碳被反硝化菌所利用,可减轻其后好氧池的有机负荷。此外,后置式反硝化系统,因为混合液缺乏有机物,一般还需要人工投加碳源,但脱氮的效果高于前置式,理论上可接近100%的脱氮效果。交替工作的生物脱氮流程主要由两个串联池子组成,通过改换进水和出水的方向,两个池子交替在缺氧和好氧的条件下运行。它本质上仍是A/O系统,但利用交替工作的方式,避免了混合液的回流,其脱氮效果优于一般A/O流程。其缺点是运行管理费用较高,必须配置计算机控制自动操作系统;
⑶生物膜系统
将上述A/O系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器,即形成生物膜脱氮系统。此系统中应有混合液回流,但不需污泥回流,在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化反应的两个污泥系统。
由于常规生物处理高浓度氨氮废水还存在以下:
为了能使微生物正常生长,必须增加回流比来稀释原废水;
硝化过程不仅需要大量氧气,而且反硝化需要大量的碳源,一般认为COD/TKN至少为9。
5. 化学沉淀法去除氨氮
化学沉淀法是根据废水中污染物的性质,必要时投加某种化工原料,在一定的工艺条件下(温度、催化剂、pH值、压力、搅拌条件、反应时间、配料比例等等)进行化学反应,使废水中污染物生成溶解度很小的沉淀物或聚合物,或者生成不溶于水的气体产物,从而使废水净化,或者达到一定的去除率。
化学沉淀法处理NH3-N是始于20世纪60年代,在90年代兴起的一种新的处理方法,其主要原理就是NH4+、Mg2+、PO43-在碱性水溶液中生成沉淀。
在氨氮废水中投加化学沉淀剂Mg(OH)2、H3PO4与NH4+反应生成MgNH4PO4•6H2O(鸟粪石)沉淀,该沉淀物经造粒等过程后,可开发作为复合肥使用。整个反应的pH值的适宜范围为9~11。pH值<9时,溶液中PO43-浓度很低,不利于MgNH4PO4•6H2O沉淀生成,而主要生成Mg(H2PO4)2;如果pH值>11,此反应将在强碱性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更难溶于水的Mg3(PO4)2的沉淀。同时,溶液中的NH4+将挥发成游离氨,不利于废水中氨氮的去除。利用化学沉淀法,可使废水中氨氮作为肥料得以回收。