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吉豐科技簡述氨氮廢水的主要處理技術(shù)

2020年11月17日 17:02:22人氣:414來源:諸城市吉豐機(jī)械科技有限公司

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關(guān) 鍵 詞氨氮廢水處理設(shè)備,廢水處理設(shè)備,污水處理設(shè)備,污水處理設(shè)備技術(shù),工業(yè)廢水處理設(shè)備
【資料簡介】
  含氮物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境的途徑主要包括自然過程和人類活動(dòng)兩個(gè)方面。含氮物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境的自然來源和過程主要包括降水降塵、非市區(qū)徑流和生物固氮等。人工合成的化學(xué)肥料是水體中氮營養(yǎng)元素的主要來源,大量未被農(nóng)作物利用的氮化合物絕大部分被農(nóng)田排水和地表徑流帶入地下水和地表水中。近年來,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多含氮污染物的任意排放給環(huán)境造成了大的危害。氮在廢水中以有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)以及亞硝態(tài)氮(NO2--N)等多種形式存在,而氨態(tài)氮是主要的存在形式之一。廢水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮,主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物的分解,焦化、合成氨等工業(yè)廢水,以及農(nóng)田排水等。氨氮污染源多,排放量大,并且排放的濃度變化大。
 
  氨氮廢水處理的主要技術(shù)
 
  目前,國內(nèi)外氨氮廢水處理有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法,這些技術(shù)可分為物理化學(xué)法和生物脫氮技術(shù)兩大類。
 
  生物脫氮法
 
  微生物去除氨氮過程需經(jīng)兩個(gè)階段。階段為硝化過程,亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過程。第二階段為反硝化過程,污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無氧或低氧條件下,被反硝化菌(異養(yǎng)、自養(yǎng)微生物均有發(fā)現(xiàn)且種類很多)還原轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。在此過程中,有機(jī)物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量。常見的生物脫氮流程可以分為3類,分別是多污泥系統(tǒng)、單污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)。
 
  多污泥系統(tǒng)
 
  此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點(diǎn)是流程長、構(gòu)筑物多、基建費(fèi)用高、需要外加碳源、運(yùn)行費(fèi)用高、出水中殘留一定量甲醇等。
 
  單污泥系統(tǒng)
 
  單污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng)、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系統(tǒng)。前置反硝化的生物脫氮流程,通常稱為A/O流程與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程相比,A/O工藝具有流程簡單、構(gòu)筑物少、基建費(fèi)用低、不需外加碳源、出水水質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。后置式反硝化系統(tǒng),因?yàn)榛旌弦喝狈τ袡C(jī)物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果可高于前置式,理論上可接近1o0%的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個(gè)串聯(lián)池子組成,通過改換進(jìn)水和出水的方向,兩個(gè)池子交替在缺氧和好氧的條件下運(yùn)行。該系統(tǒng)本質(zhì)上仍是A/O系統(tǒng),但其利用交替工作的方式,避免了混合液的回流,因而脫氮效果優(yōu)于一般A/O流程。其缺點(diǎn)是運(yùn)行管理費(fèi)用較高,且一般必須配置計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)操作系統(tǒng)。
 
  生物膜系統(tǒng)
 
  將上述A/O系統(tǒng)中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應(yīng)器,即形成生物膜脫氮系統(tǒng)。此系統(tǒng)中應(yīng)有混合液回流,但不需污泥回流,在缺氧的好氧反應(yīng)器中保存了適應(yīng)于反硝化和好氧氧化及硝化反應(yīng)的兩個(gè)污泥系統(tǒng)。
 
  物化除氮
 
  物化除氮常用的物理化學(xué)方法有折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。
 
  折點(diǎn)氯化法
 
  不連續(xù)點(diǎn)氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種,利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氮?dú)舛鴮⑺邪比コ幕瘜W(xué)處理法。該方法還可以起到殺菌作用,同時(shí)使一部分有機(jī)物無機(jī)化,但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯,還應(yīng)進(jìn)一步脫氯處理。
 
  在含有氨的水中投加次氯酸HClO,當(dāng)pH值在中性附近時(shí),隨次氯酸的投加,逐步進(jìn)行下述主要反應(yīng):
 
  NH3 + HClO →NH2Cl + H2O ①
 
  NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O ②
 
  NH2Cl + NHCl2 →N2 + 3H+ + 3Cl- ③
 
  投加氯量和氨氮之比(簡稱Cl/N)在5.07以下時(shí),行①式反應(yīng),生成一氯胺(NH2Cl),水中余氯濃度增大,其后,隨著次氯酸投加量的增加,一氯胺按②式進(jìn)行反應(yīng),生成二氯胺(NHCl2),同時(shí)進(jìn)行③式反應(yīng),水中的N呈N2被去除。其結(jié)果是,水中的余氯濃度隨Cl/N的增大而減小,當(dāng)Cl/N比值達(dá)到某個(gè)數(shù)值以上時(shí),因未反應(yīng)而殘留的次氯酸(即游離余氯)增多,水中殘留余氯的濃度再次增大,這個(gè)小值的點(diǎn)稱為不連續(xù)點(diǎn)(習(xí)慣稱為折點(diǎn))。此時(shí)的Cl/N比按理論計(jì)算為7.6;廢水處理中因?yàn)槁扰c廢水中的有機(jī)物反應(yīng),C1/N比應(yīng)比理論值7.6高些,通常為10。此外,當(dāng)pH不在中性范圍時(shí),酸性條件下多生成三氯胺,在堿性條件下生成硝酸,脫氮效率降低。
 
  化學(xué)沉淀法
 
  化學(xué)沉淀法是往水中投加某種化學(xué)藥劑,與水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成難溶于水的鹽類,形成沉渣易去除,從而降低水中溶解性物質(zhì)的含量。當(dāng)在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時(shí),會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):
 
  NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成難溶于水的MgNH4PO4沉淀物,從而達(dá)到去除水中氨氮的目的。采用的常見沉淀劑是Mg(OH)2和H3PO4,適宜的pH值范圍為9.0——11,投加質(zhì)量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5——3.5。廢水中氨氮濃度小于900mg/L時(shí),去除率在90%以上,沉淀物是一種很好的復(fù)合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的價(jià)格比較貴,成本較高,處理高濃度氨氮廢水可行,但該法向廢水中加入了PO43-,易造成二次污染。
 
  離子交換法
 
  離子交換法的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應(yīng),是一種特殊的吸附過程,通常是可逆性化學(xué)吸附。沸石是一種天然離子交換物質(zhì),其價(jià)格遠(yuǎn)低于陽離子交換樹脂,且對NH4+-N具有選擇性的吸附能力,具有較高的陽離子交換容量,純絲光沸石和斜發(fā)沸石的陽離子交換容量平均為每10 0g相當(dāng)于213和223mg物質(zhì)的量(m.e)。但實(shí)際天然沸石中含有不純物質(zhì),所以純度較高的沸石交換容量每10 0g不大于20 0m.e,一般為10 0——150m.e。沸石作為離子交換劑,具有特殊的離子交換特性,對離子的選擇交換順序是:Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中,廢水pH值應(yīng)調(diào)整到6——9,重金屬大體上沒有什么影響;堿金屬、堿土金屬中除Mg以外都有影響,尤其是Ca對沸石的離子交換能力影響比Na和K更大。沸石吸附飽和后必須進(jìn)行再生,以采用再生液法為主,燃燒法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于廢水中含有Ca2+,致使沸石對氨的去除率呈不可逆性的降低,要考慮補(bǔ)充和更新。
 
  吹脫法
 
  吹脫法是將廢水調(diào)節(jié)至堿性,然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽,通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中。通入蒸汽,可升高廢水溫度,從而提高一定pH值時(shí)被吹脫的氨的比率。用該法處理氨時(shí),需考慮排放的游離氨總量應(yīng)符合氨的大氣排放標(biāo)準(zhǔn),以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫,而煉鋼、石油化工、化肥、有機(jī)化工有色金屬冶煉等行業(yè)的高濃度廢水則常用蒸汽進(jìn)行吹脫。
 
  液膜法
 
  許多人認(rèn)為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的第二代分離純化技術(shù),尤其適用于低濃度金屬離子提純及廢水處理等過程。乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是:氨態(tài)氮NH3-N易溶于膜相油相,它從膜相外高濃度的外側(cè),通過膜相的擴(kuò)散遷移,到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面,與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應(yīng),生成的NH4+不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中,在膜內(nèi)外兩側(cè)氨濃度差的推動(dòng)下,氨分子不斷通過膜表面吸附、滲透擴(kuò)散遷移至膜相內(nèi)側(cè)解吸,從而達(dá)到分離去除氨氮的目的。
 
  電滲析法
 
  電滲析是一種膜法分離技術(shù),其利用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。在電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓,當(dāng)進(jìn)水通過多對陰陽離子滲透膜時(shí),銨離子及其他離子在施加電壓的影響下,通過膜而進(jìn)入另一側(cè)的濃水中并在濃水中集,因而從進(jìn)水中分離出來。
 
  催化濕式氧化法
 
  催化濕式氧化法是20世紀(jì)80年代上發(fā)展起來的一種治理廢水的新技術(shù)。在一定溫度、壓力和催化劑作用下,經(jīng)空氣氧化,可使污水中的有機(jī)物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質(zhì),達(dá)到凈化的目的。該法具有凈化效率高(廢水經(jīng)凈化后可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn))、流程簡單、占地面積少等特點(diǎn)。經(jīng)多年應(yīng)用與實(shí)踐,這一廢水處理方法的建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)方法的60 %左右,因而在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均具有較強(qiáng)的競爭力。
 

諸城市吉豐機(jī)械科技有限公司作者

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