1. 含硝酸鹽和亞硝酸鹽的廢水處理方法有哪些
一、生物脫氮去除廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽
生物脫氮主要是指生物反硝化作用,即用生化的方法將硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化為氮氣.許多異氧微生物能在缺氧條件下產生反硝化作用.假若有足夠的有機碳源,生物脫硝是在厭氧條件下由異氧微生物完成的,它利用硝酸鹽作為氫受體.多種常見的兼性菌可完成脫硝作用.當氨和硝酸鹽濃度類似於化肥水時,濃氨廢水的硝化和濃硝酸鹽廢水的反硝化已有成功的例子
二、離子交換去除廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽
如果高效的除去或回收硝酸鹽,則可採用離子交換法處理.離子交換法已成功地用於硝酸銨化肥廢水中銨的回收.硝酸銨廢水首先通過強酸性陽離子樹脂除去銨離子.該離子交換往往出水中含有硝酸,這是廢水中的硝酸鹽與樹脂中的氫離子反應所致.從陽離子交換柱中流出的無氨廢水再通過陽離子交換柱,除去硝酸根.最後的出水中所含有銨離子和硝酸鹽濃度均很低,因而可用作補充水.
三、硝酸鹽回收
當廢水中硝酸鹽的濃度很高時,可以作為副產品回收.例如硝酸銨,由於其在廢水中濃度很高,所以可以從硝酸銨生產冷凝液中進行回收.該高濃度硝酸鹽廢水可作為原料供給硝酸廠,使其在內部循環,同時提高產率.回收過程可與離子交換、蒸發等預濃縮處理相結合.
四、其他方法去除廢水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽
處理硝酸鹽和亞硝酸鹽的其他方法包括化學還原、土地應用及反滲透等.有幾種化學葯劑已被研究用來還原硝酸鹽為氮氣,只有亞鐵離子在經濟上可行,但還沒有工業應用.該工藝中的反硝化過程要求用銅做催化劑,且必須在鹼性PH值的條件下進行.硝酸鹽的去除率只有70%,並存在使用大量亞鐵的缺點.
2. 含硝酸鹽和亞硝酸鹽的廢水處理方法有哪些
一、反滲透
常用的反滲透膜有:醋酸纖維素膜、聚醯胺膜和復合膜。壓力范圍為2070~10350kPa。這些膜通常沒有選擇性。Guter利用醋酸纖維素膜反滲透體系除去硝酸鹽,當進水硝酸鹽濃度為18~25mg/L,連續運行1000h,硝酸鹽去除率達65%。Clifford等研究了反滲透系統除硝酸鹽,反滲透膜為聚醯胺膜和三醋酸纖維素膜。在進水中加入硫酸和六甲基磷酸鈉可以防止膜結垢。結果表明:聚醯胺膜比三醋酸纖維素膜更有效。與離子交換和電滲析相比,反滲透系統成本較高。Rautenbach等利用復合膜反滲透系統進行了中試研究,操作壓力為14Pa,處理能力為2m3/h。
二、催化脫氮
Horold等開發了一種從飲用水中去除亞硝酸鹽和硝酸鹽的方法。結果表明:在氫氣存在下,Pd-Al合金可有效地使亞硝酸鹽還原成氮氣(98%)和氨。Pb(5%)-Cu(1.25%)-Al2O3催化劑在50分鍾內可使初始濃度100mg/L的硝酸鹽完全去除。催化劑對硝酸鹽的去除能力達3.13mgNO3-/min•g催化劑。約為微生物脫氮活性的30倍。該方法可在溫度為10ºC, pH值6~8條件下進行,過程易於自動控制,適用於小型水處理系統。該工藝目前尚處於研究階段,許多因素,如動力學參數,催化劑的長期穩定性等需要進一步研究。
三、化學脫氮
在鹼性pH條件下,通過化學方法可以將水中的硝酸鹽還原成氨,反應方程式可表示為:
NO3- + 8Fe(OH)2+ 6H2O → NH3 +8 F(OH)3 + OH-
該反應在催化劑Cu的作用下進行,Fe/NO3-的比值為15:1, 該工藝會產生大量的鐵污泥,並且形成的氨需要用氣提法除去。Sorg研究過用亞鐵化合物去除硝酸鹽,結果表明,由於成本太高,此工藝難於實際應用。Murphy等人利用粉末鋁去除硝酸鹽,反應主要產物為氨,佔60~95%,可以通過氣提法除去。反應的最佳pH為10.25,反應方程式為:
3NO3- + 2Al + 3H2O → 3NO2- + 2Al(OH)3
NO2- + 2Al + 5H2O → 3NH3 + 2Al(OH)3 + OH-
2NO2- + 2Al + 4H2O → N2 + 2Al(OH)3 + 2OH-
在利用石灰作軟化劑的水處理廠可有效地使用該工藝,因為利用石灰通常可使pH值升高到9.1或以上。因而,調節pH值所需的費用較低,鋁同水的反應可表示為:
Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
當pH值為9.1~9.3時,由於上述反應導致的鋁的損失量小於2%。實驗結果表明,還原1g硝酸鹽需要1.16g 鋁。
四、電滲析
Miquel等開發了利用電滲析技術選擇性除去硝酸鹽的方法。該方法可使硝酸鹽濃度從50mg/L降低到25mg/L以下,它不需要添加任何化學試劑。Rautenbach等研究了電滲析法除去硝酸鹽,並與反滲透法進行了比較。他們認為將硝酸鹽從100mg/L降低到50mg/L,兩種方法的成本大致相當。
五、離子交換法
離子交換法去除硝酸鹽的原理是:溶液中的NO3-通過與離子交換樹脂上的Cl-或HCO3-發生交換而去除。樹脂交換飽和後用NaCl或NaHCO3溶液再生。一般地,陰離子交換樹脂對幾種陰離子的選擇性順序為:
HCO3- < Cl- < NO3- <SO42-
因此,用常規的離子交換樹脂處理含硫酸鹽水中的硝酸鹽是困難的。因為樹脂幾乎交換了水中的所有的硫酸鹽後,才與水中的硝酸鹽交換。也就是說,硫酸鹽的存在會降低樹脂對硝酸鹽的去除能力。採用對硝酸鹽有優先選擇性的樹脂可以較好地解決這個問題。這種樹脂優先交換硝酸鹽,對硝酸鹽的交換容量不受水中硫酸鹽的影響。
在樹脂官能團NR3+中的N原子周圍增加碳源子數目可以提高樹脂對硝酸鹽的選擇性,這種類型的樹脂對硝酸鹽的選擇性順序依次為:
HCO3-<Cl-<SO42-<NO3-
當樹脂上NR3+中的氮原子周圍的甲基變為乙基時,樹脂對硝酸鹽與硫酸鹽的選擇性系數KSN從100增加到1000。
六、生物脫氮
生物脫氮,又稱生物反硝化,是指在缺氧條件下,微生物利用NO3-作為電子受體,進行無氧呼吸,氧化有機物,將硝酸鹽還原為氮氣的過程。可表示為:
NO3- → NO2- → NO → N2O → N2
自然界中存在許多微生物,如假單胞菌屬、微球菌屬、反硝化菌屬、無色桿菌屬、氣桿菌屬、產鹼桿菌屬、螺旋菌屬、變形桿菌屬、硫桿菌屬等,能夠在厭氧條件下生長,並還原NO3-成N2。在這個過程中NO3-或NO2-代替氧作為末端電子受體,並且產生ATP。當電子從供體轉移到受體時,微生物獲得能量,用於合成新的細胞物質和維持現有細胞的生命活動。
根據微生物生長的碳源不同,生物反硝化可分為異養反硝化和自養反硝化。
3. 煙氣脫硫脫硝副產物硫酸鈉和硝酸鈉的混合廢液如何處理。
(1)將少量粉末放在燒杯中,加足量水、攪拌、靜置、過濾,得白色沉澱和無色濾液,則白色沉澱可能為氫氧化鎂、碳酸鋇、硫酸鋇中的一種或幾種.(2)向過濾所得沉澱中,加足量稀硝酸,沉澱全部溶解,無氣體產生.說明沉澱不是硫酸鋇和碳酸鋇,那麼就是氫氧化鎂.因為碳酸鋇與硝酸反應生成二氧化碳氣體,而硫酸鋇不與硝酸反應.故溶液中一定含有氫氧化鎂;(3)向濾液中滴加硝酸銀溶液,立即有較多的白色沉澱生成,再加稀硝酸,沉澱不溶解.加入硝酸銀溶液,生成白色沉澱,加稀硝酸,沉澱不消失:則沉澱為氯化銀;而氯離子來自氯化鋇,故溶液中一定含有氯化鋇,一定不含碳酸鈉和硫酸鈉,因為碳酸鈉和硫酸鈉能和氯化鋇反應生成碳酸鋇沉澱和硫酸鋇沉澱,不符合第二步的實驗現象.溶液中是否含有硝酸鈉對反應現象沒有影響.故答為:氫氧化鎂、氯化鋇;碳酸鈉、硫酸鈉;硝酸鈉
4. 魚塘硝水過重怎樣處理
一、直接降解法
1、氧化法
亞硝酸根離子中的氮為中間價態,具有被氧化的特性。當介質中的NO2-遇氧化劑時則會改變氮的價態,發生得失電子的變化而被氧化,最終NO2-離子會轉變為毒性較小甚至無毒的物質。具有氧化亞硝酸根離子能力的物質很多,如:臭氧、雙氧水、次氯酸鈉等很多物質,但適合在養殖水體中使用的僅三氯異氰脲酸、二氯異氰脲酸、溴氯海因、二氧化氯等幾種強氧化消毒劑。
用強氧化劑來氧化NO2-離子使其成為NO3-離子的優越之處在於反應速度快、成本低、氧化效率高。但在實際生產中很少採用這種方法來降解亞硝酸鹽,主要原因是在這些強氧化消毒劑在常規使用濃度下對亞硝酸鹽減降解率低(低濃度下降解亞硝酸鹽效果不明顯,高濃度下會造成葯害),此外氧化法降解亞硝酸鹽還存在容易反彈的弱點。在生產中出現以下情況時優先選擇這種方法:①正常預防消毒,但亞硝酸鹽含量在0.2毫克/升左右時,可以選用顆粒型三氯異氰脲酸(如氯立得,能直接到達池底,改良底質,控制亞硝酸鹽的生成)全池拋灑,既預防了魚病又能控制亞硝酸鹽;②爆發魚病需要消毒,亞硝酸鹽含量在0.2毫克/升左右時,優先使用二元二氧化氯,既殺滅了病原體,又改善了環境,縮短了康復時間。
2、還原法
近幾年來,有些專家在研究時,利用NO2-在酸性條件下具有氧化性而被還原的特點,考慮使用某種還原劑將NO2-還原降解為易揮發氣體而自動脫離反應體系。例如張秀雲發現鑄鐵屑對NO2-有一定的脫除效果,且隨鑄鐵屑量的增加,脫除效果增加。根據標准氧化還原電位可知,在弱酸性條件下,Fe能將亞硝酸鹽轉化為N2或氨態氮;薛麗等採用銨鹽法在100℃下對含亞硝酸鈉的廢水處理1h後,廢水中NO2-含量達到排放標准。該方法的基本原理是:NH4++NO2-→NH4NO2→N2↑+H2O。類似的研究很多,但這些化學反應是需要條件的,僅適合工業水處理。經過水產葯品研究者的努力,已尋找到了一種適合養殖水體使用的安全經濟的還原劑——亞硝酸鹽降解劑(出於企業利益,筆者不便公開),並經過先進的制劑技術加工成多個劑型在市場上銷售。
該亞硝酸鹽降解劑原料成本低廉,約3000元/噸,適合漁葯企業生產,因此在降亞產品中佔有率較高。該類產品在使用中具有以下優點:①降解迅速,從灑入水體到反應結束,僅5個小時左右,特別適合蝦類亞硝酸鹽中毒急救;②安全環保,該葯結構簡單,在水體與亞硝酸鹽反應後迅速降解,對養殖動物無毒副作用,也不會引起養殖水體二次污染,值得注意的是該葯劑可以在雨天使用;③脫氮徹底,該葯將亞硝酸鹽態氮直接還原成氮氣揮發到空氣中,而採用氧化法生成的硝酸根離子可能會在反硝化菌作用下迴流成亞硝酸根;④降解率高,最高能達到90%以上,是其它方法無法比擬的。使用還原法和氧化法存在同樣的弱點,就是維持時間短,水體亞硝酸鹽容易反彈。
3、物理吸附法
物理吸附法是使用具有高吸附能力的物質,如沸石粉、硅膠、活性炭、海泡石等吸附劑,將亞硝酸根吸附在其結構中。這種方法在生產中廣泛使用,許多底改產品均含有吸附劑成分。其優點是作用時間短、成本低。缺點是用量大,如沸石粉,50—100公斤/畝。
4、肥水法
亞硝酸鹽富含氮肥,是藻類生長繁殖的基本營養。因此,加快水體藻類生長繁殖速度,能有效降低亞硝酸鹽的濃度。生產上做法是使用單細胞植物生長調節劑(復硝酚鈉、生化黃腐酸、腐植酸鈉、氨基酸等)、光合作用催化劑、微量元素、硅肥等來實現的。值得注意的是當水體亞硝酸鹽偏高,說明氮肥是比較充足的,不要再使用氮肥,加重水體氮循環負擔,可以施加磷肥,達到「以磷促氮」的目的。
肥水法降解亞硝酸鹽在現代生態養殖中值得推廣,但受以下條件制約:①水體透明度要求大於30厘米,如果是因有機質、碎屑等造成的透明度低應潑灑絮凝凈化劑;②未來三到五天天氣晴好,氣溫適合藻類繁殖;③水體亞硝酸鹽濃度0.4毫克/升以下,還未對養殖動物造成影響時;④水體藻相均勻,如果有害藻占上風,應先進行換水、投放優良藻種等措施;⑤對水樣鏡檢,如果浮游動物太多,應先潑灑殺蟲劑。例如在輪蟲危害比較嚴重地區,如果不先把輪蟲殺滅掉,無論採取那種方法都很難將亞硝酸鹽處理掉。
5、細菌分解法
目前我們知道的是兩類細菌:硝化菌和反硝化菌,硝化菌能將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽,需要在有氧條件下進行;反硝化菌在缺氧條件下將亞硝酸鹽還原成N2或氮氧化合物。
市場上許多降亞產品都標示主要成分為硝化菌和反硝化菌,但都沒有在實踐中表現出理想的效果,只能說起到預防和緩解作用。從理論上說,硝化菌和反硝化菌是能夠降低亞硝酸鹽的,但是因為它們是化能自養菌,生長繁殖速度慢,要20小時以上才能繁殖一代,加上菌類保存技術、投放後到水體成活率高低、水體環境等各方面影響,造成了硝化菌和反硝化菌降解亞硝酸鹽不理想。更重要的是,假如塘中的溶解氧不足的話反硝化作用會更容易發生,反硝化作用可能會把硝酸鹽還原為亞硝酸鹽,反而使亞硝酸鹽在一定的時間上升,所以要慎重。
最新研究表明硝酸鹽還原為亞硝酸鹽是由異化硝酸鹽還原酶參與進行的。筆者已成功研製出異化硝酸鹽還原酶鈍化劑,其具有專性一,不影響其它微生物生化酶活性。試驗表明,池塘施入這種鈍化劑後,提高硝化細菌的生長速率和硝化速率,在30—40天內將亞硝酸鹽控制在安全濃度范圍內。該葯劑幾乎不受水體環境影響,有望能徹底解決亞硝酸鹽困擾水產業這一世界性難題。相關試驗還在進一步完善中。
二、間接控製法
1、換水
換水是生產中經常使用的方法同時也是養殖管理的需要。該方法適應於水源充足、進排水方便的小型養殖水體,要求遵循換水的基本技巧,切忌大排大進。換水法控制亞硝酸鹽存在治標不治本的弱點,宜結合使用底質改良劑。
2、微生物法
當前使用的微生物主要有光合細菌、芽孢桿菌、EM菌、乳酸菌、放線菌等幾大類,硝化細菌與上述微生物的不同之處在於:硝化細菌能吸收利用水中高濃度的亞硝酸鹽,將其轉化為硝酸鹽、氮氣等無害物質,而上述微生物對亞硝酸鹽沒有這種降解功能。它們的作用機理主要是修復水體微生態環境,改良水質和底質,間接增加水體溶解氧,保證硝化、反硝化的正常循環。有了這點認識後,我們應該走出光合細菌、芽孢桿菌、EM菌能降解亞硝酸鹽的誤區,它們起到的作用只是改良環境,修復水體微生態環境的功能。我們可以將其作為防止亞硝酸鹽偏高的一種日常管理措施。當水體亞硝酸鹽濃度高於0.5毫克/升(蝦池),不宜立即使用上述微生物,特別是芽孢桿菌,會在短時間內導致亞硝酸鹽濃度上升。針對著種情況,我們應該採取速效方法將亞硝酸鹽濃度降低到對養殖動物無害的水平,然後再來考慮使用上述微生物。
在實際生產中,還有很多方法來控制亞硝酸鹽偏高帶來的危害,例如各種增氧途徑來提高硝化菌效率,使用底質改良劑,潑灑紅糖、食鹽、硫代硫酸鈉等,無一例外,它們不能解決根本問題。僅起到緩解、控制等作用。
5. 廢水中硝酸鹽的去除方法
去除含氮污染物可通過生物轉化和化學轉化兩種方式,化學轉化是靠化學氧化或高級氧化再加回氯去除答,成本較高。一般多採用生物轉化,方式為有機氮氨化形成氨氮,氨氮再通過硝化作用形成硝態氮,最後再經反硝化以氮氣形式釋放。硝酸鹽濃度高,說明反硝化效果不好,影響因素主要為生物填料的類型/C源的選取/微生物活性/水質波動/反應器有效空間等。湛清反硝化生物濾池技術採用了專一性反硝化菌,優良的氮氣釋放結構等先進技術,具備脫氮效率高,佔地面積小,全自動控制,污泥產量少,運行成本低的優勢,對工業化難降解硝態氮具有很好的處理效果。