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氨氮废水处理技术各有千秋

目录:德蓝资讯点击率:发布时间:2020-09-25 08:37

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目前,污水中氨氮含量过高的问题正在引起重视,相关的处理技术如雨后春笋般涌现.生物脱氮法,物理化学脱氮法,断点氯化法,化学沉淀法,离子交换法,吹脱法等,各有优点.

随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放急剧增加,已成为环境污染的主要来源,引起了社会各界的关注..经济有效地控制氨氮废水污染已成为当今环境工作者面临的主要问题.

1氨氮废水的来源

含氮物质进入水环境的主要方式包括自然过程和人类活动.含氮物质进入水环境的天然来源和过程包括降水和降尘,非城市径流以及生物固氮.合成化学肥料是水体中氮素养分的主要来源,农作物排水和地表径流将大部分未被农作物使用的氮化合物带入地下水和地表水中.近年来,随着经济的发展,越来越多的随意排放含氮污染物对环境造成了极大的危害.氮以多种形式存在,例如废水中的有机氮,氨态氮(NH4 + -N),硝酸盐氮(NO3--N)和亚硝酸盐氮(NO2--N),其中氨氮是主要形式.存在的形式之一.废水中的氨氮是指游离氨和离子铵形式的氮,主要来自生活污水,焦化,合成氨等工业废水中的含氮有机物分解以及农田排水.氨氮污染的来源很多,排放量大,排放浓度变化大.

2氨氮废水的危害

水环境中过多的氨氮会造成许多有害影响:

(1)由于NH4 +的氧化-N,将降低水体中溶解氧的浓度,使水体变黑变臭,水质下降,从而影响水生动植物的生存.在有利的环境条件下,废水中所含的有机氮将转化为NH4 + -N,这是一种具有强大还原力的无机氮形式,将进一步转化为NO2--N和NO3--N.根据生化反应测量关系,将1gNH4 + -N氧化为NO2--N会消耗3.43 g的氧气,氧化为NO3--N会消耗4.57 g的氧气.

(2)水中过多的氮会导致水体富营养化,这将导致一系列严重的后果.由于氮的存在,光合微生物(主要是藻类)的数量增加,即在水体中发生富营养化,其结果是:过滤器堵塞,导致过滤器周期缩短,从而增加了过滤器的成本.水处理;阻碍水运动;藻类代谢的最终产物会产生引起颜色和味道的化合物;由于蓝藻产生的毒素,牲畜受到损害,鱼类死亡;由于藻类的腐烂,水中会出现缺氧现象.

(3)水中的NO2--N和NO3--N对人类和水生生物具有更大的危害作用.长期饮用NO3-N含量超过10mg / L的水会导致高铁血红蛋白血症.当血液中的高铁血红蛋白含量达到70mg / L时,就会发生窒息.亚硝胺是由NO2--N与水中的胺相互作用而形成的,亚硝胺是"三类"物质.NH4 + -N与氯之间的反应将生成氯胺.氯胺的杀菌作用少于游离氯.因此,当存在NH4 + -N时,水处理厂将需要进行大量的氯化,这将增加处理成本.

3氨氮废水处理的主要技术

目前,国内外氨氮废水的处理方法包括断点氯化法,化学沉淀法,离子交换法,汽提法和生物法.脱氨方法.这些技术可以分为两类:物理和化学方法以及生物反硝化技术.

生物脱氮方法

微生物去除氨氮的过程需要两个阶段.该阶段是硝化过程.亚硝化细菌和硝化细菌在好氧条件下将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐氮.第二阶段是反硝化过程.在厌氧或低氧条件下,污水中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮会通过反硝化细菌(发现异养和自养微生物,种类很多)而还原为氮..在此过程中,有机物质(甲醇,乙酸,葡萄糖等)被氧化为电子供体以提供能量.常见的生物反硝化过程可以分为三类,即多级污泥系统,单级污泥系统和生物膜系统.

多级污泥系统

该工艺可以获得很好的BOD5去除效果和反硝化效果.它的缺点是过程长,结构多,基础设施成本高以及额外的碳.源和运营成本高,并且废水中残留有一定量的甲醇.

单级污泥系统

单级污泥系统的形式包括前脱硝系统,后脱硝系统和替代工作系统.脱硝前的生物反硝化过程,通常称为A / O过程.与传统的生物反硝化过程相比,A / O过程过程简单,结构少,基础设施成本低,并且不需要额外的碳源和废水.高水质的优点.安装后的反硝化系统由于混合液中缺少有机物,因此通常需要人工添加碳源,但是反硝化效果可能比预安装的反硝化系统高,理论上可以达到100%的反硝化.交替工作的生物反硝化工艺主要由两个串联槽组成.通过改变进水和出水的方向,两个水箱在缺氧和有氧条件下交替运行.该系统本质上仍然是一个A / O系统,但是它使用替代工作来避免混合液体的回流,因此反硝化效果比一般的A / O工艺更好.其缺点是操作和管理成本高,并且通常需要配置计算机以控制自动操作系统.

生物膜系统

将上述A / O系统中的缺氧池和好氧池更改为固定的生物膜反应器,从而形成生物膜脱氮系统.在该系统中,应该有混合液体回流,但是不需要污泥回流.两个适合脱氮,好氧氧化和硝化的污泥系统存储在缺氧好氧反应器中.

物理和化学脱氮

用于物理化学脱氮的常用物理和化学方法包括断裂点氯化,化学沉淀,离子交换,吹扫,液膜和电渗析.以及催化湿式氧化法.

断点氯化法

间断点氯化法是一种处理氨氮废水的氧化方法.它使用水中的氨与氯反应生成氮气以去除水中的氨化学处理方法.该方法也可以起到杀菌作用,同时使一部分有机物无机化,但是氯化处理后的废水中残留有氯,应进一步脱氯.

将次氯酸HClO添加到含氨的水中.当pH值接近中性时,通过添加次氯酸,逐步进行以下主要反应:

NH3 + HClO→NH2Cl + H2O 1

NH2Cl + HClO→ NHCl2 + H2O 2

NH2Cl + NHCl2→N2 + 3H + + 3Cl- 3

加药当氯与氨氮之比(简称Cl / N)低于5.07时,首先进行反应以生成一氯胺(NH2Cl),水中残留氯的浓度增加,然后,随着次氯酸的增加,一氯胺根据式2反应生成二氯胺(NHCl2),在同时,在式3中反应,水中的N以N2的形式除去.结果,水中的残留氯浓度随着Cl / N的增加而降低.当Cl / N比达到一定值或更高时,由于未反应的残留次氯酸(即游离残留氯)增加,水中残留氯的浓度再次增加,这个小点称为不连续点(通常是不连续点).称为断点).此时,理论上Cl / N比为7.6.在废水处理中,C1 / N比应高于理论值7.由于氯与废水中有机物的反应通常为10,因此通常为10.此外,当pH不在中性范围内时,在酸性条件下会生成更多的三氯胺,而在碱性条件下会生成硝酸,这会减少反硝化效率.

当pH为6-7时,氨氮的剂量为10mg / mg,接触时间为0.5-2.0h,氨氮的去除率为90%-100%.因此,该方法适用于低浓度氨氮废水.

处理所需的实际氯量取决于温度,pH和氨氮浓度.每毫克氨氮的氧化有时需要9-10毫克氯的断裂点.通过氯化法处理的废水通常需要在排放前用活性炭或SO2脱氯以去除水中的残留氯.尽管氯化过程反应迅速并且需要较少的设备投资,但是液氯的安全使用和储存要求很高,并且处理成本也很高.如果使用次氯酸或二氧化氯发生器代替液氯,则将更加安全,并可降低运营成本.当前的家用氯发生器产生的氯太少并且价格昂贵.因此,氯化法通常适合于供水的处理,而不适合于处理大量高浓度的氨氮废水.

化学沉淀法

化学沉淀法是在水中添加某种化学试剂,该化学试剂与水中的可溶性物质反应生成水中的不溶性盐并形成沉淀物易于去除,从而减少了水中可溶性物质的含量.将PO43-和Mg2 +离子添加到含NH4 +的废水中时,将发生以下反应:

NH4 + + PO43- + Mg2 +→MgNH4PO4↓4形成不溶的水溶性MgNH4PO4沉淀,从而实现去除.水中氨氮的目的.常用的沉淀剂是Mg(OH)2和H3PO4,合适的pH范围是9.0-11,H3PO4 / Mg(OH)2的质量比是1.5-3.5.当废水中氨氮浓度小于900mg / L时,去除率可达90%以上,沉淀物是一种良好的复合肥料.由于Mg(OH)2和H3PO4价格昂贵且价格昂贵,因此处理高浓度氨氮废水是可行的,但是该方法向废水中添加PO43-,很容易造成二次污染.

离子交换法

离子交换法的本质是废水中不溶性离子化合物(离子交换剂)上可交换离子与其他相同离子的交换反应.特殊的吸附过程通常是可逆化学吸附.沸石是一种天然的离子交换材料,其价格远低于阳离子交换树脂,并且对NH4 + -N具有选择性吸附能力,并且具有较高的阳离子交换能力.纯丝光沸石和斜发沸石的阳离子交换能力是平均的.这是每100 g相当于213和223 mg物质的量(me).然而,实际的天然沸石含有不纯物质,因此,较高纯度的沸石的交换容量不超过每100g 200m.e,通常为100-150m.e.作为离子交换剂,沸石具有特殊的离子交换特性.离子的选择性交换顺序为:Cs(I)Rb(I)K(I)NH4 + Sr(I)Na(I)Ca(II)Fe(III))Al(III)Mg(II)Li(I ).在工程设计和应用中,废水的pH值应调整为6-9,重金属一般无影响.除镁以外,碱金属和碱土金属也有影响,尤其是钙比Na和K Bigger对沸石的离子交换能力的影响更大.沸石在吸附饱和后必须再生.再生液体法是主要方法,而燃烧法则很少使用.再生液体主要使用NaOH和NaCl.由于废水中含有Ca2 +,因此沸石对氨的去除​​率不可逆地降低,因此应考虑补充和更新.

汽提方法

汽提方法是将废水调节为碱性,然后将空气或蒸汽送入汽提塔,通过气液汽提废水中的游离氨接触大气.汽蒸可以提高废水的温度,从而增加在特定pH值下吹出的氨的比例.使用这种方法处理氨气时,必须考虑释放的游离氨气总量应符合氨气的大气排放标准,以避免二次污染.低浓度废水通常在室温下用空气吹走,而炼钢,石化,化肥,有机化工和有色金属冶炼行业中的高浓度废水通常用蒸汽吹走.

液膜法

许多人认为液膜分离法可能成为继提取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子的纯化和废水处理等待过程.乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨氮NH3-N易溶于膜相的油相中.它从高浓度通过膜相的扩散和迁移而从膜相外部迁移,并到达膜相内部和内相之间的界面.它与膜内相中的酸反应,生成的NH4 +不溶于油相,并在膜内相中稳定.在膜两侧氨浓度的差异的驱动下,氨分子继续通过渗透和扩散吸附并迁移到膜表面.膜相内部被解吸,以达到分离和去除氨氮的目的.

电渗析

电渗析是一种膜分离技术,该技术使用在一对阴离子膜和阳离子膜之间施加的电压来去除水溶液中溶解的固体.在电渗析室的阴离子和阳离子渗透膜之间施加直流电压.当进入的水通过多对阴离子和阳离子渗透膜时,铵离子和其他离子通过膜并在施加电压的影响下进入另一侧的浓缩水.浓缩水收集并与给水分离.

催化湿式氧化法

催化湿式氧化法是1980年代国际上开发的一种新的废水处理技术.在一定的温度,压力和催化剂的作用下,污水中的有机物和氨可以被氧化并通过空气氧化分解成无害的物质,如CO2,N2和H2O,达到净化的目的.该方法具有净化效率高(净化后废水达到饮用水标准),工艺简单,占地面积小的特点.经过多年的应用和实践,该废水处理方法的建设和运行成本仅为常规方法的60%左右,具有很强的技术和经济竞争力.

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