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含氨氮廢水生物處理工藝

發布時間:2023-01-28 17:37:40

Ⅰ 生活污水氨氮高怎麼處理

含有氨氮污水的處理:

進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠導致水體富營養化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法,混凝沉澱法,砂濾法,活性炭吸附法,離子交換法和電滲析法等。

整個過程為通過粗格柵的原污水經過污水提升泵提升後,經過格柵或者篩率器,之後進入沉砂池,經過砂水分離的污水進入初次沉澱池,以上為一級處理(即物理處理),初沉池的出水進入生物處理設備,有活性污泥法和生物膜法。

生物處理設備的出水進入二次沉澱池,二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理,一級處理結束到此為二級處理,三級處理包括生物脫氮除磷法,混凝沉澱法,砂濾法,活性炭吸附法,離子交換法和電滲析法。

二沉池的污泥一部分迴流至初次沉澱池或者生物處理設備,一部分進入污泥濃縮池,之後進入污泥消化池,經過脫水和乾燥設備後,污泥被最後利用。

Ⅱ 氨氮廢水處理的處理方法

高氨氮廢水如何處理,我們著重介紹一下其處理方法: 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,一般認為吹脫與溫度、PH、氣液比有關。
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。
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。
4.MAP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。
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。 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。
1.A/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。
2.兩段活性污泥法能有效的去除有機物和氨氮,其中第二級處於延時曝氣階段,停留時間在36小時左右,污水濃度在2g/l以下,可以不排泥或少排泥從而降低污泥處理費用。
3.強氧化好氧生物處理其典型代表有粉末活性炭法(PACT工藝)
粉末活性碳法的主要特點是向曝氣池中投加粉末活性炭(PAC)利用粉末活性炭極為發達的微孔結構和更大的吸附能力,使溶解氧和營養物質在其表面富集,為吸附在PAC 上的微生物提供良好的生活環境從而提高有機物的降解速率。
近年來國內外出現了一些全新的脫氮工藝,為高濃度氨氮廢水的脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化等。
4. 短程硝化反硝化
生物硝化反硝化是應用最廣泛的脫氮方式,是去除水中氨氮的一種較為經濟的方法,其原理就是模擬自然生態環境中氮的循環,利用硝化菌和反硝化菌的聯合作用,將水中氨氮轉化為氮氣以達到脫氮目的。由於氨氮氧化過程中需要大量的氧氣,曝氣費用成為這種脫氮方式的主要開支。短程硝化反硝化是將氨氮氧化控制在亞硝化階段,然後進行反硝化,省去了傳統生物脫氮中由亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽,再還原成亞硝酸鹽兩個環節(即將氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進行反硝化)。該技術具有很大的優勢:①節省25%氧供應量,降低能耗;②減少40%的碳源,在C/N較低的情況下實現反硝化脫氮;③縮短反應歷程,節省50%的反硝化池容積;④降低污泥產量,硝化過程可少產污泥33%~35%左右,反硝化階段少產污泥55%左右。實現短程硝化反硝化生物脫氮技術的關鍵就是將硝化控制在亞硝酸階段,阻止亞硝酸鹽的進一步氧化。
5. 厭氧氨氧化(ANAMMOX)和全程自養脫氮(CANON)
厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮氣的過程。
厭氧氨氧化(Anaerobicammoniaoxidation,簡稱ANAMMOX)是指在厭氧條件下,以Planctomycetalessp為代表的微生物直接以NH4+為電子供體,以NO2-或NO3-為電子受體,將NH4+、NO2-或NO3-轉變成N2的生物氧化過程。該過程利用獨特的生物機體以硝酸鹽作為電子供體把氨氮轉化為N2,最大限度的實現了N的循環厭氧硝化,這種耦合的過程對於從厭氧硝化的廢水中脫氮具有很好的前景,對於高氨氮低COD的污水由於硝酸鹽的部分氧化,大大節省了能源。目前推測厭氧氨氧化有多種途徑。其中一種是羥氨和亞硝酸鹽生成N2O的反應,而N2O可以進一步轉化為氮氣,氨被氧化為羥氨。另一種是氨和羥氨反應生成聯氨,聯氨被轉化成氮氣並生成4個還原性[H],還原性[H]被傳遞到亞硝酸還原系統形成羥氨。第三種是:一方面亞硝酸被還原為NO,NO被還原為N2O,N2O再被還原成N2;另一方面,NH4+被氧化為NH2OH,NH2OH經N2H4,N2H2被轉化為N2。厭氧氨氧化工藝的優點:可以大幅度地降低硝化反應的充氧能耗;免去反硝化反應的外源電子供體;可節省傳統硝化反硝化反應過程中所需的中和試劑;產生的污泥量極少。厭氧氨氧化的不足之處是:到目前為止,厭氧氨氧化的反應機理、參與菌種和各項操作參數不明確。
全程自養脫氮的全過程實在一個反應器中完成,其機理尚不清楚。Hippen等人發現在限制溶解氧(DO濃度為0.8·1.0mg/l)和不加有機碳源的情況下,有超過60%的氨氮轉化成N2而得以去除。同時Helmer等通過實驗證明在低DO濃度下,細菌以亞硝酸根離子為電子受體,以銨根離子為電子供體,最終產物為氮氣。有實驗用熒光原位雜交技術監測全程自養脫氮反應器中的微生物,發現在反應器處於穩定階段時即使在限制曝氣的情況下,反應器中任然存在有活性的厭氧氨氧化菌,不存在硝化菌。有85%的氨氮轉化為氮氣。鑒於以上理論,全程自養脫氮可能包括兩步第一是將部分氨氮氧化為煙硝酸鹽,第二是厭氧氨氧化。
6. 好氧反硝化
傳統脫氮理論認為,反硝化菌為兼性厭氧菌,其呼吸鏈在有氧條件下以氧氣為終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根為終末電子受體。所以若進行反硝化反應,必須在缺氧環境下。近年來,好氧反硝化現象不斷被發現和報道,逐漸受到人們的關注。一些好氧反硝化菌已經被分離出來,有些可以同時進行好氧反硝化和異養硝化(如Robertson等分離、篩選出的Tpantotropha.LMD82.5)。這樣就可以在同一個反應器中實現真正意義上的同步硝化反硝化,簡化了工藝流程,節省了能量。
7.超聲吹脫處理氨氮
超聲吹脫法去除氨氮是一種新型、高效的高濃度氨氮廢水處理技術,它是在傳統的吹脫方法的基礎上,引入超聲波輻射廢水處理技術,將超聲波和吹脫技術聯用而衍生出來的一種處理氨氮的方法。將這兩種方法聯用不僅改進了超聲波處理廢水成本較高的問題,也彌補了傳統吹脫技術去除氨氮不佳的缺陷,超生吹脫法在保證處理氨氮的效果的同時還能對廢水中有機物的降解起到一定的提高作用。技術特點(1)高濃度氨氮廢水採用90年代高新技術——超聲波脫氮技術,其總脫氮效率在70~90%,不需要投加化學葯劑,不需要加溫,處理費用低,處理效果穩定。(2)生化處理採用周期性活性污泥法(CASS)工藝,建設費用低,具有獨特的生物脫氮功能,處理費用低,處理效果穩定,耐負荷沖擊能力強,不產生污泥膨脹現象,脫氮效率大於90%,確保氨氮達標。

Ⅲ 氨氮廢水處理方法

生物法機理——生物硝化和反硝化機理。

在污水的生物脫氮處理過程中,在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽,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污水中逸出。因而污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。

A/O系統:A/O脫氮除磷系統,即缺氧、好氧脫氮除磷系統,是70年代主要由美國、南非等國開發的具有去除廢水中氮污染物的工藝,同時對脫磷亦有一定的效果,A/O系統流程簡單、運行管理方便,且很容易利用原廠改建,從而提高了出水水質。

注意事項:

生活污水水質通常比較穩定,一般的處理方法包括酸化、好氧生物處理、消毒等。而工業廢水應根據具體的水質情況進行工藝流程的合理選擇。

特別需要指出的是,對於採用好氧生物處理工藝處理廢水來說,要注意廢水的可生化性,通常要求COD/BOD5>0.3,如不能滿足要求,可考慮進行厭氧生物水解酸化,以提高廢水的可生化性,或是考慮採用非生物處理的物理或化學方法等。

以上內容參考:人民網-破解6年遼河流域氨氮超標難題

Ⅳ 請問富含高氨氮的廢水該怎樣處理

作者:優蟻環保
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來源:知乎
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吹脫、蒸氨、生物法是三種國內外公認處理高濃度氨氮廢水的技術,也是處理高濃度氨氮廢水的主要方法。
一、氨氮廢水處理吹脫工藝特點
吹脫工藝通常主要針對廢水中的氨氮濃度在2000mg/l以下:氨氮在水中以NH3和NH4+存在,它們之間存在如下平衡:NH3+H2ONH4++OH-。
平衡受PH影響,PH升高則水中的游離氨升高,平衡向右移動,游離氨的比例較大,當PH=7,氨氮大部分是以NH4+存在。當PH上升至11。5時,氨氮在廢水中98%是以游離氨存在。
PH值是影響游離氨在水中百分率的主要因素之一。另外,溫度也會影響反應式的平衡,溫度升高,平衡向右移動。
下表列出了不同條件下氨氮的離解率的計算值。表中數據表明,當PH值大於10時,離解率在80%以上,當PH值達11時,離解率高達98%且受溫度的影響甚微。
二、氨氮廢水吹脫處理要點
影響氨氮吹脫效率的主次因素順序為PH>溫度>吹脫時間>氣液比,根據以往運行經驗污水PH>10,溫度>30℃,氣液比3000:1,吹脫時間1h,則吹脫氨氮去除效果可達到90%。
三、氨氮廢水吹脫控制要點
根據水質PH數據通常通過變頻調節,使廢水進塔前保證廢水PH值11.5。吹脫水溫通常控制在50℃以上。
PH調整槽出水通過提升泵進入一級吹脫塔吹脫,一級吹脫塔吹脫後PH會下降。從而加入液鹼進一步調節PH值。保證進入二級吹脫的廢水PH≥l1.5,氨氮吹脫塔,採用二級逆流方式。
四、氨氮廢水處理工藝說明
在鹼性條件下(PH=11.5),廢水中的氨氮主要以NH3的形式存在,讓廢水與空氣充分接觸,則水中揮發性的NH3將由液相向氣相轉移,從而脫除水中的氨氮。吹脫塔內裝填塑料板條填料(不易結垢),採用亂堆裝填方式,填料間距為40mm,填料高度6m(分3層)。空氣流由塔的下部進入,與填料反復濺水形成水滴,使氣液相傳質更充分、更迅速,廢水最終落入塔底集水池。
五、氨氮廢水吸收處理工藝特點
吹脫塔排放的尾氣中含有大量氨氣,直接排放對廠區周圍環境造成很大影響因此吹脫出的NH3吹入吸收塔,塔型採用填料塔形式,酸槽中的30%稀硫酸用耐腐蝕泵抽至吸收塔塔頂經分布器均勻噴灑,沿填料表面形成液膜下流,與自下而上的NH3氣體充分接觸,生成的(NH4)2SO4流入酸槽循環使用用作後續PH調整。達到一定濃度後(NH4)2SO4可回用於車間,從而達到環境效益和經濟效益平衡。
吹脫塔和吸收塔材質通常採用碳鋼內襯FRP材質。
六、氨氮蒸氨工藝特點
1、蒸氨塔從屬於解吸塔,適合氨氮濃度在5000mg/l濃度以上的氨氮廢水處理。
2、蒸氨是使溶解於循環水中的氨氣通過熱載體的傳熱而揮發釋放出來的操作設備。
3、工作原理為:採用一般的載熱體水蒸汽作為加熱劑,使循環水液面上氨氣的平衡蒸汽壓大於熱載體中氨氣的分壓,汽液兩相逆流接觸,進行傳質傳熱,從而使氨氣逐漸從循環水中釋放出來,在塔頂得到氨蒸汽與水蒸汽的混合物,在塔底得到較純凈的循環水。總之,加鹼源的目的是使固定銨鹽轉化為揮發銨鹽。
七、蒸氨塔氨回收方式
針對蒸氨工藝,氨氣回收方式通常按照硫酸銨或液氨的方式回收。
如果採用硫酸銨方式回收則配套提供氨氣吸收塔,部排出的含氨蒸汽送入氨氣吸收塔的底部,利用由塔頂噴淋下來的30%左右的稀硫酸吸收其中的氨,在塔底部生成30%左右的硫酸銨溶液。
如果採用液氨方式回收,則提供冷凝器方式。
八、蒸氨處理工藝特點
蒸氨塔塔釜高溫水與廢水進行熱交換,充分利用熱量並保證廢水進脫氨塔的溫度。
採用高通量、低阻降、高分離效率、抗結垢、抗顆粒的塔板與塔內件。
低能耗,運行裝機功率小。整個系統自動化程度高。
九、生物膜法

上面有介紹,在此九略過了。

Ⅳ 常用的去除氨氮的污水處理工藝有哪些

氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4)形式存在的氮。大多數公司的廢水在經過處理後,氨氮都不會太高,很多都在20-60PPM左右,要使這部分氨氮降低到5PPM以下甚至更低,必須加入去除氨氮葯劑進行處理,才能是氨氮達到國家排放標准。ICN-03氨氮去除劑是一種高效、環保的氨氮處理劑,它不僅反應效率高,而且快速,能將水體中的氨氮徹底去除。

Ⅵ 高濃度氨氮廢水該如何處理

可以選用生物脫氮方法,生物法是目前最經濟高效的氨氮廢水處理方法
傳統的生物脫氮技術主要包括A/O、A2/O、氧化溝以及各種改進型SBR(多級SBR法、A-SBR法、膜-SBR法等)工藝,在處理高氨氮廢水時,通常採用前置物化脫氮工藝將進水氨氮濃度降至生物處理適宜范圍內。
傳統生物脫氮工藝處理高氨氮廢水時存在的主要問題有:①需要增大供氧量,這將增加處理系統的基建投資和供氧動力費用;②剛於緩沖能力差的高氨氮廢水,還需要增大體系的鹼度以維持反硝化所需的pH范圍;③一些高氨氮廢水中存在大量的游離氨,將對微生物的活性產生抑製作用,從而影響整個系統的除污效果;
隨著生物脫氮技術的迅速發展,針對傳統生物脫氮工藝存在的問題,在概念和工藝上有了新的調整,HNF-MP工藝,採用高效硝化細菌+自旋轉填料+多級自迴流分離器,並通過集成化的高效反應器,大幅度提升硝化反應速率,針對氨氮廢水超標問題,實現達標處理。

Ⅶ 廢水中的氨氮怎麼去除

吹脫法:吹脫法在含氨氮廢水處理中應用比較常見,即向廢水內通入氣體,促使廢水中溶解性氣體以及易揮發性溶質氣液進行充分接觸,通過 pH
值的調節將廢水內離子氨轉化成分子氨,最後利用通入的空氣或者蒸汽將其吹出,降低廢水內氨氮含量;
化學沉澱法:應用化學沉澱法來進行廢水脫氨氮,即向含氨氮廢水投加適量的 Mg2+ 與 PO43- 葯劑,促使其與廢水內含有的NH4+
反應生成難溶復鹽磷酸氨鎂 MgNH4PO4·6H2O 結晶沉澱,最後對廢水中剩餘的氮磷進行回收處理;
離子交換法:應用離子交換法處理含氨氮廢水,最為常見的就是以沸石作為交換載體,提高氨氮脫除率;
膜吸收法:1)反滲透處理氨氮廢水的原理,即以超過溶液滲透壓的壓力作用,通過半透膜選擇溶質的截留作用,對溶質和溶劑進行可靠分離,實際應用中具有能耗低、無污染、工藝先進以及維護簡單等特點;
2)電滲析技術。通過設置外加直流電場,基於離子交換膜選擇透過性特點,促使電解質溶液將離子分離出來;
生物處理法:硝化反硝化技術,傳統生物硝化反硝化脫氮技術可以應用到含氨氮廢水處理中,分為硝化和反硝化兩個階段

Ⅷ 污水處理氨氮超標的處理方法

化學法

利用氨氮去除劑的氧化作用分解氨氮,這種方法下的氨氮分解效率快版,處理時間權快,一般都直接在出水口投加葯劑使用,沒有過多繁瑣的操作。

希潔氨氮去除劑,能在5~6分鍾左右降解氨氮,並且濃度好調節,靈活性強,根據不同的濃度投加不同的葯劑量就能很好地控制氨氮的濃度了。

離子交換法

沸石是一種對氨離子有很強選擇性的硅鋁酸鹽,一般作為離子交換樹脂用於去除氨氮的為斜發沸石。

但對於高濃度的氨氮廢水,會使樹脂再生頻繁而造成操作困難,且再生液仍為高濃度氨氮廢水,需再處理。

A/O系統

A/O脫氮除磷系統,即缺氧、好氧脫氮除磷系統。

其工藝流程是讓廢水依次經歷缺氧、好氧兩個階段,故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統,簡稱A/O系統。

目前實際投入運行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝,但它們的工藝條件要求嚴格,特別是對溶解氧的要求更為嚴格,在實際應用中很難控制;其他新型脫氮技術也只是在實驗研究階段。

拓展資料

氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。 動物性有機物的含氮量一般較植物性有機物為高。同時,人畜糞便中含氮有機物很不穩定,容易分解成氨。因此,水中氨氮含量增高時指以氨或銨離子形式存在的化合氮。

Ⅸ 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專不可缺少的營養元素屬。
氨氮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。

Ⅹ 氨氮高了,高氨氮廢水有哪些處理方法

隨著我國經濟的高速發展,產生了大量高濃度氨氮廢水。氨氮廢水的大量排放,導致水體中氨氮大量富集,引起水體的富營養化與惡化,對水環境造成巨大危害,不僅嚴重影響了人們的正常生活,甚至危害了人們的身體健康,社會影響巨大。因此,國家在氨氮廢水的排放要求方面也制定了越來越嚴格的法規與排放標准。目前,除了合成氨、肉類加工、鋼鐵等12個行業執行相應的國家行業標准(通常一級標准為25mg/L)外,其他均需遵守國家標准GB8978-1996«污水綜合排放標准»。該標准明確1998年後新建單位氨氮最高允許排放濃度為15mg/L。
氨氮廢水的處理方法和工藝有很多種,主要有物化法和生物法。物化法包括吹脫法、離子交換法、折點氯化法、化學沉澱法、膜分離法、高級氧化法、電解法、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、厭氧氨氧化、A/O、A2/O、SBR、氧化溝等。
1、物化法
1.1 吹脫法
在廢水中氨氮多以銨離子(NH+4)和游離氨(NH3)的狀態存在,兩者保持平衡,平衡關系為:NH3+H2O→NH+4+OH-。這個平衡受pH值影響。當廢水pH值升高時,OH-離子增多,該平衡反應向左移動,有利於NH+4生成游離態的NH3,從而使得游離氨所佔比例增大,游離氨易於從水中逸出。當廢水的pH值升高到11左右時,廢水中的氨氮幾乎全部以NH3的形式存在,再加上曝氣吹脫的物理作用,則可促使NH3更容易從水中逸出,向大氣轉移。此外,該反應為放熱反應,溫度升高,反應方程向左移動,也有利於NH3從水中逸出。依據此原理,可以採用吹脫法來去除廢水中氨氮,吹脫法一般分為空氣吹脫法、水蒸汽吹脫法(汽提法)和超重力吹脫法。
1.1.1 空氣吹脫法
空氣吹脫法去除氨氮的原理是:在鹼性條件下,通過外力將空氣鼓入需要脫氨處理的廢水中,同時在廢水中使鼓入的空氣和廢水充分接觸,廢水中溶解的游離態氨將穿過廢水界面,向外界空氣轉移,從而達到去除氨氮的目的。
目前,空氣吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中的應用較多,吹脫速率高,處理費用相對較低,但隨著氨氮濃度的降低,特別是當氨氮質量濃度低於1g/L以下時,吹脫速率顯著降低。氣液比、pH值、氣體流速、溫度、初始濃度等是影響吹脫法處理效果的主要因素。
現有吹脫裝置主要有吹脫池和吹脫塔,由於前者效率低,易受外界環境影響,因此多採用吹脫塔裝置。通常採用逆流操作,塔內裝有一定高度的填料以增加氣—液傳質面積,從而有利於氨氣從廢水中解吸。常用填料有拉西環、聚丙烯鮑爾環、聚丙烯多面空心球等。
空氣吹脫法的優點是:具有穩定的氨氮去除率,工藝操作簡單,氨氮容積負荷大等。缺點是:吹脫過程中易使填料層結垢,使廢水流通不暢,從而影響設備的正常運行;同時,吹脫工藝需要調節廢水pH值,需投加大量鹼,從而使廢水處理成本增高;另外,經空氣吹脫處理後,廢水中還含有少量氨氮,處理後的廢水時常不能達到國家排放標准。因此,吹脫法通常與其他方法聯合使用。
1.1.2 水蒸汽吹脫法(汽提法)
汽提法去除氨氮的原理是:大量蒸汽與廢水接觸,將廢水中游離氨蒸餾出來,以達到去除氨氮的目的。當向廢水中通入水蒸汽時,兩液相在填料表面上逆流接觸進行熱和物質交換,當水溶液的蒸汽壓超過外界的壓力時,廢水就開始沸騰,氨就加速轉為氣相。此外,氣泡表面之間形成自由表面,廢水中的氨不斷向氣泡內蒸發擴散,當氣泡上升到液面上破裂釋放出其中的氨,大量的氣泡擴大了蒸發表面,強化了傳質過程,通入的蒸汽升高了廢水的溫度,從而也提高了一定pH值時被吹脫的分子氨的比率。
汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水,操作條件與空氣吹脫法類似,氨氮去除率高,但汽提法工藝處理成本高,操作條件難控制,消耗動力高等。
1.1.3 超重力吹脫法
空氣吹脫法和水蒸汽吹脫法一般採用填料塔作為吹脫設備,而超重力吹脫法是利用超重力設備———超重機取代傳統的填料塔作為吹脫設備,以空氣為氣提劑,將水中的游離氨解吸到氣相中的氨氮廢水治理方法。
氨氮廢水加鹼調節pH值為10~11後進入超重機處理。廢水經超重機分布器均勻噴灑在填料內緣,在超重力作用下,液體被填料粉碎成液滴,沿填料徑向甩出,經筒壁匯集後從超重機底部流出。同時,空氣經超重機進氣口進入超重機殼體,在一定風壓下,由超重機轉子外腔沿徑向進入內腔。在填料層內,氣液兩相在大的氣液接觸面積的情況下完成氣液接觸,將水中的游離氨吹出。氣體送至除霧器,將夾帶的少量液體分離後,至吸收裝置,脫氨後排空。利用超重機的水力學特性與傳遞特性,可獲得良好的吹脫效果並減少設備投資與運行費用。
與工業上傳統僅使用塔設備的吹脫法相比,超重力法吹脫法具有以下幾點優勢:
(1)設備體積質量小,設備及基建費用少,過程放大容易,啟動、停車迅速,運行更穩定;
(2)擺脫了重力場的影響,對物料粘度適應性廣,操作彈性大;
(3)氣相動力消耗小,物料停留時間短,傳質系數大;
(4)去除氨氮效率高,有利於氣相中氨的回收利用:
(5)能夠增加水中的溶解氧,為可能的後續生化處理提供充足氧源。但是目前超重力法吹脫氨氮技術的大規模工業應用較少,主要是因為該技術不夠成熟。特別是大型的結構,仍需要根據具體的物系進行合理設計和試驗。
1.2 離子交換法
離子交換法是一種特殊的吸附過程即交換吸附。其主要機理是:利用離子間的濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和力作為推動力達到吸附特定離子的目的。吸附過程是可逆的,吸附飽和的交換劑通過添加特定的解吸液可對交換劑上吸附的離子進行解吸,從而實現交換劑的循環使用。常見的交換劑有沸石等天然交換劑和人工合成的離子交換樹脂兩大類,而後者還可根據樹脂上功能團的不同分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。
天然沸石(主要是斜發沸石)對NH+4具有強的選擇吸附能力,並且天然沸石的價格低於人工合成的離子交換樹脂。因此,工程上常用沸石對NH+4的強選擇性,將NH+4截留於沸石表面,從而去除廢水中的氨氮。pH值=4~8是沸石離子交換的最佳范圍。當pH值<4時,H+與NH+4發生競爭;pH值>8時,NH+4變為NH3,從而失去離子交換性能。但是沸石交換容量容易飽和,吸附容量低,更換頻繁,飽和後的沸石需再生才能再次使用。
離子交換樹脂主要是利用特定陽離子交換樹脂與水中的NH+4進行交換,交換後的樹脂再通過解吸而還原。與沸石相比,強酸型陽離子交換樹脂吸附容量大,處理效果穩定,但目前對強酸型陽離子交換樹脂的研究多處於實驗室階段。
離子交換法的優點是去除率高,適用於處理中低濃度的氨氮廢水。處理含氨氮10mg/L~20mg/L的城市污水,出水濃度可達1mg/L以下。但對於高濃度的氨氮廢水,會造成短時間交換劑飽和,從而再生頻繁,使處理成本增大,且再生液仍為高濃度氨氮廢水,仍需進一步處理。在實際工程應用中,離子交換法常結合其它污水處理工藝來處理高濃度氨氮廢水,先用其它方法作預處理,使經預處理後的廢水濃度在100mg/L左右,然後再用離子交換法處理剩餘氨氮廢水。
1.3 折點氯化法
折點氯化法是將氯氣通入氨氮廢水中達到某一點,在該點時水中游離氯含量最低,而氨氮的濃度降為零。當通入的氯氣量超過該點時,水中的游離氯就會增多,該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化,折點氯化法的原理就是氯氣與氨反應生成了無害的氮氣。加氯量對反應有很大影響,當氯的投加量與氨的摩爾比為1∶1時,化合余氯增加,主要為氯氨。當該比例為1.5∶1時余氯下降至最低點即「折點」,反應方程式為:NH+4+1.5HClO→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-。pH值也是主要影響因素,pH值高時產生NO-3,低時產生NCl3。為了保證完全反應,通常pH值控制在6~8,一般加9mg~10mg的氯氣可氧化1mg氨氮。
折點加氯法的優點是氨氮去除率高(可達90%~100%),不受水溫影響,處理效果穩定,反應迅速完全,設備投資少,並有消毒作用。缺點是由於在處理氨氮廢水中要調節pH值,處理成本較高。同時液氯使用安全要求高且貯存時要求的環境條件高。另外,折點加氯法處理氨氮廢水後會產生副產物氯代有機物和氯胺,會給環境帶來二次污染。因此,折點氯化法多用於較低濃度氨氮廢水,適用於廢水的深度處理,工業上一般用於給水處理,對於大水量高濃度氨氮廢水不適合。
1.4 化學沉澱法
化學沉澱法去除廢水中氨氮的原理是:向氨氮廢水中投加磷酸鹽和鎂鹽,使廢水中的氨氮與磷酸鹽和鎂鹽生成一種難溶性的磷酸氨鎂沉澱(MgNH4PO4•6H2O),從而達到去除廢水中氨氮的目的。
磷酸銨鎂(MAP)又稱鳥糞石,可溶於熱水和稀酸,不溶於醇類、磷酸氨以及磷酸鈉的水溶液,遇鹼易分解、在空氣中不穩定,升溫至100℃時便會失水變為無機鹽,繼續加熱至融化(約600℃)則會分解成焦磷酸鎂。MAP可以用作飼料和肥料的添加劑,是一種很好的長效復合肥;也可用於塗料生產、氨基甲酸酯、軟泡阻燃劑製造和醫葯行業。因此,磷酸銨鎂脫氮除磷技術既可以去除廢水中的氨氮,又可回收較有經濟價值的MAP,達到變廢為寶的目的。
化學沉澱法的優點是工藝簡單、效率高,經處理後產生的沉澱物MAP經進一步加工處理後,能成為性能優良的農家復合肥料。缺點是處理成本高。在處理氨氮廢水過程中需加入大量價格昂貴的混凝劑。此外,去除1gNH+4-N可產生8.35gNaCl,由此帶來的高鹽度將會影響後續生物處理的微生物活性。因此,該方法一直停留在實驗室規模未在工程上運用,較少用於實際氨氮廢水處理。
1.5 膜分離法
膜分離法包括反滲透法、液膜法、電滲析法等。
1.5.1 反滲透法
反滲透就是藉助外界的壓力使膜內部的壓力大於膜外的壓力,使小於膜孔徑的分子(水)透過,大於膜孔徑的分子截留在膜內,這種作用現象稱作反滲透。其作用機理關鍵在於半透膜的選擇透過性,半透膜上有好多細小的微孔,像水分子這樣的小分子可以自由的透過,而大於半透膜上微孔的NH+4則不能通過。當溶液進入膜系統後,在外加壓力的作用下半透膜就會選擇性的讓某些小分子物質透過,大分子物質NH+4則會留在半透膜內側通過管道另外的出口排出。
反滲透裝置處理廢水需要對原水進行預處理,不然會損壞裝置內的膜件,並且該裝置需要高質量的膜。
1.5.2 液膜法
液膜法又稱氣態膜法,目前已應用於水溶液中揮發性物質的脫除、回收富集和純化,如NH3、CO2、SO2、Cl2、Br2等。液膜法去除氨氮的機理是:採用疏水性中空纖維微孔膜,膜一側是待處理的氨氮廢水,另一側是酸性吸收液,疏水的微孔結構在兩液相間提供一層很薄的氣膜結構。廢水中NH3在廢水側通過濃度邊界層擴散至疏水微孔膜表面,隨後在膜兩側NH3分壓差的推動下,NH3在廢水和微孔膜界面處氣化進入膜孔,然後擴散進入吸收液發生快速不可逆反應,從而達到脫除氨氮的目的。
液膜法具有比表面積大,傳質推動力高,操作彈性大,氨氮脫除率高,無二次污染等優勢,適合處理含鹽量較高、油性污染物含量低的高氨氮廢水。氨氮或含鹽量較高時,能有效抑制水的滲透蒸餾通量,減弱對吸收液的稀釋作用;但當廢水中含有油性污染物時,會造成膜的污染,使膜的傳質系數不能得到完全恢復。由於廢水的復雜性、膜材料的研發更新換代、可逆吸收劑的研發以及後續副產品的生產應用等多種原因,氣態膜法脫氨工業化進程很慢,國內生產應用實例較少。不過對於高鹽高濃度氨氮廢水,氣態膜處理成本較低,其應用前景廣闊。
1.5.3 電滲析法
電滲析法的原理是:當進水通過多組陰陽離子滲透膜時,NH+4在施加的電壓影響下,透過膜到達膜另一側濃水中並集聚,從而從進水中分離出來,實現溶液的淡化、濃縮、精製和提純。國內外專家在電滲析法處理氨氮廢水方面作了大量研究,並取得了一定成績。但由於高選擇性的防污膜仍在發展中,且對廢水預處理的要求很高,電滲析法用於工業尚需時日。
1.6 高級氧化法
高級氧化法是通過化學、物理化學方法將廢水中污染物直接氧化成無機物,或將其轉化為低毒、易降解的中間產物。應用於脫除廢水中氨氮的高級氧化法主要有濕式催化氧化法和光催化氧化法。
1.6.1 濕式催化氧化法
濕式催化氧化法是20世紀80年代國際上發展起來的一種治理廢水的新技術,其原理是:在特定的溫度、壓力下,通過催化劑作用,經空氣氧化可使污水中的有機物和氨氮分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質,達到凈化的目的。
濕式催化氧化法技術優點是:氨氮負荷高,工藝流程簡單,氨氮去除率高,佔地面積少等。缺點是:在處理氨氮廢水中會使用大量催化劑,造成催化劑的流失和增加對設備的腐蝕,使氨氮廢水處理成本增大。
濕式催化氧化法從處理效果上來說適合高濃度氨氮廢水的處理,但這種方法對溫度、壓力、催化劑等條件要求非常嚴格,反應設備須抗酸抗鹼耐高壓,一次性投資巨大,而且處理水量較大時費用很高,經濟上不劃算,目前在國內還鮮有工程應用的實例。
1.6.2 光催化氧化法
光催化氧化法是最近發展起來的一種處理廢水的高級氧化技術,它可以使廢水中的有機物在特定氧化劑的作用下完全分解為簡單的無機物CO2和H2O,達到降解污染物的目的,處理方法簡單高效,沒有二次污染。但由於反應過程中需要的催化劑難以分離回收,使該方法在實際工程中一定程度上受到了限制。
1.7 電解法
電解法利用陽極氧化性可直接或間接地將NH+4氧化,具有較高的氨氮去除率,該方法操作簡便,自動化程度高,其缺點是耗電量大,因此並不適用於大規模含氨氮廢水的處理。
1.8 土壤灌溉法
土壤灌溉法是把低濃度的氨氮廢水(50mg/L)作為農作物的肥料來使用,該法既為污灌區農業提供了穩定的水源,又避免了水體富營養化,提高了水資源利用率。土壤灌溉法只適合處理低濃度氨氮廢水,當廢水中的氨氮濃度低於50mg/L左右時,廢水中的氨氮在土壤表層發生硝化作用,在土壤深度30cm左右達到峰值,隨後由於脫氮等作用,在100cm處減小到10mg/L左右,在400cm以下土壤中未測出NH+4,直接污染到地下水的可能性幾乎為零。
2、生物法
生物脫氨氮的原理:首先通過硝化作用將氨氮氧化成亞硝酸氮(NO-2-N),再通過硝化作用將亞硝酸氮進一步氧化為硝酸氮(NO3-N),最後通過反硝化作用將硝酸氮還原成氮氣(N2)從水中逸出。
生物法的優點是:可去除多種含氮化合物,對氨氮可以徹底降解,總氨氮去除率可達95%以上,二次污染小且運行費用低。然而生物法對水質有嚴格的要求,高濃度的氨氮對微生物活性有抑製作用,會降低生化系統對有機污染物的降解效率,從而導致出水難於達標排放。
因此,生物法主要用來處理低濃度的氨氮廢水,且沒有或少有毒害物質存在,主要在處理生活污水以及垃圾滲濾液等方面應用較廣泛。常見的氨氮廢水生物處理工藝有傳統硝化反硝化、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、A/O、A2/O、氧化溝和SBR。
3、方法比較
根據廢水中氨氮濃度不同可將廢水分為三類:
(1)低濃度氨氮廢水:氨氮濃度小於50mg/L;
(2)中濃度氨氮廢水:氨氮濃度為50mg/L~500mg/L;
(3)高濃度氨氮廢水:氨氮濃度大於500mg/L。

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