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廢水(shuǐ)脫氨有什麽方法?氨氮廢水處理技(jì)術介紹

發布時(shí)間:2019-05-15 16:48人氣:

廢(fèi)水脫氨的處理方法有很多,常見的處理方法有化學沉澱(diàn)法、吹脫法(fǎ)、化學氧化法、生物法、膜分離法、離子交換法等。下麵主要對氨氮廢水處理方法進行各類分析介紹。

吹脫法

在堿性條件下,利用(yòng)氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關(guān)係進行分離的(de)一種方法。一般認為吹脫效率與溫度、pH、氣(qì)液比有關。

王文斌等對吹脫(tuō)法去除垃圾滲濾(lǜ)液中的氨氮進行了研究(jiū),控製吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣(qì)液比和pH。在(zài)水溫大於25 ℃,氣液比控製在3500左右,滲濾液pH控製在10.5左右,對於(yú)氨氮濃度高達2000~4000mg/L的垃圾滲濾液,去(qù)除率可達到90%以上。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。

采用超聲波吹(chuī)脫技術對化肥廠高濃度氨(ān)氮廢(fèi)水(例如882mg/L)進行了處理試驗。最佳工(gōng)藝條件為pH=11,超聲吹脫時間(jiān)為40min,氣水比為1000:1試驗結果表明,廢水采用超聲波輻射以後,氨氮的吹脫效果(guǒ)明顯增加,與傳統吹脫技術相比,氨氮的(de)去除(chú)率增加了17%~164%,在90%以上,吹脫後氨氮在100mg/L以內。

為了以較低的代價將pH調節至(zhì)堿性,需要向廢水(shuǐ)中投加一定(dìng)量的氫氧化鈣(gài),但容易生水垢。同時,為了防止吹脫出的(de)氨氮造成(chéng)二(èr)次汙(wū)染,需要在吹脫塔後設(shè)置氨(ān)氮吸收裝置(zhì)。

在處理經UASB預處理的垃圾滲濾液(2240mg/L)時發現在pH=11.5,反應時間為24h,僅以(yǐ)120r/min的速度梯度(dù)進行(háng)機(jī)械攪拌,氨氮去除率便可(kě)達95%。而在pH=12時(shí)通過曝(pù)氣脫氨氮,在第17小時pH開始下降,氨氮去除(chú)率僅為85%。據此認為,吹脫法脫氮的主要機理應該是機械攪拌而(ér)不是空氣擴散攪拌。
廢水脫氨有什麽方法?氨氮(dàn)廢水處理技術介紹(圖1)

膜分離技術

利用膜(mó)的選擇透過性進行氨氮脫(tuō)除的一種(zhǒng)方(fāng)法。這種方法操作方(fāng)便,氨氮回收率高,無二次汙染。蔣展(zhǎn)鵬等采用電滲(shèn)析法和聚丙烯(PP)中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機廢水可取得良好的效果。電滲析法處理氨氮廢水2000~3000mg/L,去除(chú)率可在85%以上(shàng),同時可獲得8.9%的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗(hào)藥劑、運行過(guò)程中消耗的電量與廢水中氨氮(dàn)濃度成正比。PP中(zhōng)空纖維膜法脫氨效率>90%,回收的硫酸銨濃度在25%左右。運行中需加堿,加堿量與廢水中氨氮濃度成(chéng)正比。

乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇(zé)透過性,可用於液-液分離。分離過程通常是以乳化液膜(mó)(例如煤油膜)為分離介質,在油膜兩側通過NH3的濃度差和擴散傳遞為推(tuī)動力,使NH3進入膜內,從而達到分離的目的。用液膜法處理某濕法冶金廠總排放口廢水(1000~1200mgNH4 -N/L,pH為6~9),當采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚為表(biǎo)麵(miàn)活性劑用量為4%~6%,廢水pH1.4MAP沉澱法。

主要是利用以下化學反(fǎn)應:

Mg2 NH4 PO43-=MgNH4PO4

理論(lùn)上講以(yǐ)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(chéng)磷酸銨(ǎn)鎂(MAP),除去廢水中的氨氮。穆大綱等采用向氨氮濃度較高(gāo)的工(gōng)業廢水中投加MgCl2•6H2O和Na2HPO4•12H2O生成磷酸銨鎂沉澱的(de)方法,以去除其中的高濃(nóng)度氨氮。結果表明,在(zài)pH為8.91,Mg2 ,NH4 ,PO43-的摩爾比為1.25:1:1,反應溫度為25℃,反應時間為20min,沉澱(diàn)時間為20min的條(tiáo)件下(xià),氨氨質量濃度可由9500mg/L降低到(dào)460mg/L,去除率達到95%以上。由於在多數廢水中鎂鹽的含量相對於磷酸鹽和氨氮會較低,盡管生成的磷酸銨鎂可以做為農(nóng)肥而抵消一部分成本,投加鎂(měi)鹽的費用仍成為限製(zhì)這種方法推行的主要因素。海水取之不盡,並且其中含有(yǒu)大量的鎂鹽。Kumashiro等以海水做為鎂離子源試驗研(yán)究了磷酸銨鎂結晶過程。鹽鹵是製鹽副產品,主要含MgCl2和其他無機化合物。Mg2約為32g/L為(wéi)海水(shuǐ)的27倍。Lee等用(yòng)MgCl2、海水、鹽鹵分(fèn)別做為Mg2 源以磷(lín)酸銨鎂結晶法(fǎ)處理養豬場廢水,結果表明,pH是最重(chóng)要(yào)的控製參數(shù),當終點pH≈9.6時,反應在10min內即(jí)可結束。由於(yú)廢水中的N/P不(bú)平衡,與其他兩種Mg2 源相比,鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。

沸石脫氨法

利用沸石中的陽離子(zǐ)與廢水(shuǐ)中的NH4 進行交換以達到脫氮的目的。沸(fèi)石一般被用(yòng)於處理低濃度(dù)含氨廢水或含微量(liàng)重金屬的(de)廢水。然而,蔣建國等探討(tǎo)了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果(guǒ)及可行性。小試研究結(jié)果表明,每克沸石具有吸附15.5mg氨氮(dàn)的極限潛力,當沸(fèi)石粒徑為30~16目時,氨氮去除率達到了(le)78.5%,且在吸附(fù)時間(jiān)、投(tóu)加量及(jí)沸石粒徑相同(tóng)的情況下,進水氨(ān)氮濃度越大,吸附速率越(yuè)大(dà),沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。

用沸(fèi)石離子交換法處理經厭氧(yǎng)消化過的豬肥廢水時發現Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果最好,其次是Ca-Zeo。增加離子交換床的(de)高度可以提高氨氮去除率,綜合考慮經濟原因和水力條件,床高18cm(H/D=4),相對流量(liàng)小於7.8BV/h是(shì)比較適合的尺寸。離(lí)子交(jiāo)換法受懸浮(fú)物濃(nóng)度的影響較大。

應用沸石脫(tuō)氨法必須(xū)考(kǎo)慮沸石的再生問題,通常(cháng)有再生液法和焚燒(shāo)法。采用焚燒法時,產生的(de)氨氣必(bì)須進行處理(lǐ)。
廢水脫氨有什麽方法?氨氮廢(fèi)水處理技術介紹(圖(tú)2)

化學氧化法

利用強氧化劑將(jiāng)氨氮直接氧(yǎng)化成氮氣進行脫除的一(yī)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(zhǒng)方法還可以起到殺菌作用,但是產生(shēng)的餘氯會對魚類有影響,故必須附設除餘氯設施。在溴化(huà)物存在的情況下,臭氧與氨氮會發生如下類似折點加氯的反應:

Br- O3 H →HBrO O2,

NH3 HBrO→NH2Br H2O,

NH2Br HBrO→NHBr2 H2O,

NH2Br NHBr2→N2 3Br- 3H 。

用一個有效容積32L的連續曝(pù)氣柱對合成廢水(氨氮600mg/L)進行試驗研究,探討Br/N、pH以及初始氨氮濃度對反應的影響,以確定去除最多的氨氮並形成最(zuì)少的NO3-的最佳反應條(tiáo)件。發現NFR(出水NO3--N與進水氨氮之比)在對數坐標(biāo)中與Br-/N成線性相關關係,在Br-/N>0.4,氨氮負(fù)荷為3.6~4.0kg/(m3•d)時,氨氮(dàn)負荷降低則NFR降低。出水pH=6.0時(shí),NFR和BrO--Br(有毒副產物)最少。BrO--Br可由Na2SO3定量分解,Na2SO3投加(jiā)量可由ORP控製。

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(ér)受到限製,但是不能將氨氮濃度降到足夠低(dī)(如(rú)100mg/L以下)。而生物脫氮會因為高(gāo)濃度遊離氨或者亞硝酸鹽氮而受到抑製。實際應用中采用生化聯合的方法,在生物處理前先(xiān)對(duì)含(hán)高濃度氨(ān)氮的(de)廢水進行物化處理。

研究采用吹脫-缺氧-好氧工藝處理(lǐ)含高濃度氨氮垃圾滲濾液。結果表明,吹脫條件(jiàn)控製在pH=95、吹脫時間為12h時,吹脫預處理可去除廢水中60%以上的氨氮,再經缺氧-好(hǎo)氧生(shēng)物處理後對氨氮(dàn)(由1400mg/L降至19.4mg/L)和(hé)COD的(de)去除率>90%。

Horan等用生物活性炭流化床處理垃圾滲濾液(COD為800~2700mg/L,氨氮(dàn)為220~800mg/L)。研究結果表明,在氨氮負荷0.71kg/(m3•d)時,硝化去除率可達90%以上,COD去除率達70%,BOD全部(bù)去除。以石灰絮凝沉澱 空氣吹脫做為預處(chù)理手段提高滲(shèn)濾液的可生化性,在隨後的好氧(yǎng)生化處理池中加入吸附劑(粉(fěn)末狀(zhuàng)活性炭和沸石),發現吸附劑在0~5g/L時COD和氨氮(dàn)的去除效率均隨吸附劑濃度增(zēng)加而提高。對(duì)於氨氮的去(qù)除效果(guǒ)沸(fèi)石要(yào)優於活性炭。

膜-生物反應器(qì)技術(MBR)是將膜分離技術與傳統的廢水生物反應器有機(jī)組合形成的一種新型高效的汙水處理係統。MBR處理效率高,出水(shuǐ)可直接(jiē)回用(yòng),設備少戰地麵積小,剩餘汙泥量少。其難點在於(yú)保持膜有較大的(de)通量和防(fáng)止膜的滲漏。李紅岩(yán)等利用一體化膜生物反應器進(jìn)行了高濃度氨氮廢水硝化特性研究(jiū)。研究結(jié)果表明,當原水氨(ān)氮濃度為2000mg/L、進水氨氦的容積負(fù)荷為2.0kg/(m3•d)時,氨氮的(de)去除率可達99%以上(shàng),係統比較穩定。反應器內活性汙泥的比(bǐ)硝化速率在(zài)半年的時間內基本穩定在0.36/d左(zuǒ)右。

新型(xíng)生物脫氮(dàn)法

近年(nián)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(chéng)硝化反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化。

短(duǎn)程(chéng)硝化反硝(xiāo)化

生(shēng)物硝化(huà)反(fǎn)硝化是應(yīng)用最廣泛的脫(tuō)氮方式。由於氨氮氧化過程中需要大(dà)量的氧氣,曝氣(qì)費用成為這種脫氮方式的主要開支(zhī)。短程硝化反硝化(將(jiāng)氨氮氧化至亞硝酸鹽氮即進行反硝化),不僅可(kě)以節(jiē)省氨氧化需氧量而且可以節(jiē)省反硝化所需炭源。Ruiza等用合成廢水(模擬含高濃度氨氮的工業廢水)試驗確定實現(xiàn)亞硝酸鹽積累的最佳條件。要想實(shí)現亞硝酸鹽積累(lèi),pH不是一個關鍵的控製參數,因為pH在6.45~8.95時,全部硝化生成(chéng)硝酸鹽,在pH<6.45或pH>8.95時發生硝化受(shòu)抑,氨氮積累。當DO=0.7mg/L時,可以實現65%的氨氮以亞硝酸鹽的形式積累並(bìng)且氨(ān)氮轉化率在98%以上。DO<0.5mg/L時發生氨氮積(jī)累,DO>1.7mg/L時全部(bù)硝化(huà)生(shēng)成硝酸鹽。劉俊新等對低碳氮比的高濃度氨氮(dàn)廢水采用亞硝玻型和硝酸型脫氮的效果進(jìn)行了對比分析。試(shì)驗結果表明,亞硝酸型脫氮可明顯提高總氮去除效(xiào)率,氨(ān)氮和硝態氮負荷可提高近1倍。此外,pH和氨氮(dàn)濃度等因素對脫氮(dàn)類型具有重要影響。

短(duǎn)程硝化反硝化處理焦(jiāo)化廢(fèi)水的中試結果表明,進水COD、氨(ān)氮、TN 和酚的濃度分別為1201.6、510.4、540.1、110.4mg/L時,出水COD、氨氮、TN和酚的平均濃(nóng)度分別(bié)為197.1、14.2、181.5、0.4mg/L,相應的去除(chú)率分別為83.6%、97.2%、66.4%、99.6%。與常規生(shēng)物脫氮工藝相比,該工藝氨氮負(fù)荷高,在較低的C/N值條件下可使TN去除率提高。

好氧反硝化

傳統脫氮理論(lùn)認為,反硝化菌為兼性厭氧菌,其呼吸鏈在有(yǒu)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(mò)電子受體。所以若進行反硝(xiāo)化反應,必須在缺氧環境下。近年來,好氧(yǎng)反硝化現象不斷被發現和報道,逐漸受(shòu)到人們的關(guān)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(huà)和異養硝化(如Robertson等分(fèn)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(xiāo)化反硝化,簡化了工藝流程,節省了能量。

序批式(shì)反應器處(chù)理氨氮廢水,試驗結果驗證了好氧反硝化的(de)存在,好氧反硝化脫氮能力隨混合液溶解氧濃度的提高而降低,當溶解氧濃度為0.5mg/L時,總氮去除率可達到66.0%。

連續動(dòng)態試驗研究表明,對於高濃度氨氮滲(shèn)濾液,普通活性汙泥(ní)達的好氧反硝化工藝的總氮去除串可達10%以上。硝化反應速率隨(suí)著溶(róng)解氧濃度(dù)的降(jiàng)低而下降;反硝化(huà)反應速率(lǜ)隨(suí)著溶解氧濃度的降低而上升(shēng)。硝化及反硝化(huà)的動力學分析(xī)表明,在溶解氧為0.14mg/L左右時會出現硝化速率(lǜ)和反硝化速率相等的同步硝化反硝化現象。其(qí)速率為4.7mg/(L•h),硝化反應KN=0.37mg/L;反硝化反應KD=0.48mg/L。

在反硝化過程中會產生N2O是一種溫室氣體,產(chǎn)生新的汙(wū)染,其相關機製(zhì)研究還不(bú)夠深入,許多工藝仍在(zài)實(shí)驗室階段(duàn),需要進一步研究才能有效(xiào)地應用於實際工程中。另外,還有諸如全程自養脫(tuō)氮工藝、同步硝(xiāo)化反硝化等工藝仍處在試驗研究階段,都有很好的應用前景。

厭氧(yǎng)氨氧(yǎng)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(jiē)被氧化成氮氣(qì)的過程。ANAMMOX的生化反應式為:

NH4 NO2-→N2↑ 2H2O

ANAMMOX菌(jun1)是專性(xìng)厭氧(yǎng)自養菌,因而非常適合(hé)處理含NO2-、低C/N的氨氮廢水。與傳統工(gōng)藝相比,基於厭(yàn)氧(yǎng)氨氧化的脫氮方式工藝流程簡單,不需要外加(jiā)有機(jī)炭源,防止二次汙染,又很好的應用前景。厭氧氨氧化的應用主要有兩種:CANON工藝和與中(zhōng)溫亞硝化(SHARON)結合,構成SHARON-ANAMMOX聯合工藝。

CANON工藝是在限氧的條件下,利用完(wán)全自養性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同(tóng)時去除的一種方法(fǎ),從反應形(xíng)式上看,它(tā)是SHARON和ANAMMOX工藝的結合(hé),在同一個反(fǎn)應器中進行。孟了等發現深圳市(shì)下坪固體廢(fèi)棄物填埋場滲濾液處理(lǐ)廠,溶解氧控製在1mg/L左右(yòu),進水氨氮<800 mg/L,氨氮負(fù)荷<0.46kg,NH4/(m3•d)的條件下,可以利用SBR反應器實現(xiàn)CANON工(gōng)藝(yì),氨氮的(de)去除(chú)率>95%,總氮的去除率>90%。

Sliekers等的研究表明ANAMMOX和CANON過程都可以在氣提式反應器中運轉良(liáng)好,並且達到很高的氮轉化速率。控製溶解氧在0.5mg/L左右,在氣提式反應器中,ANAMMOX過程(chéng)的脫氮速率達到8.9kgN/(m3•d),而CANON過程(chéng)可以達到1.5kgN/(m3•d)。

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