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最全氨氮废水处理方法详解
2018-01-16

随着工农业的发展和人民生活水平的提高 ,含氮化合物废水的排放量急剧增加 ,已经成为环境的主要污染源而备受关注 。

氨氮是水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质 。氨氮进入水体 ,可导致水体缺氧滋生有害水生物迫害水体环境 ,因为食物链的关系 ,最后直接威胁人类生命安全 。大量的氨氮废水排入江河湖海给工业废水的处理带来了困难 ,在用氯消毒时 ,氨氮就会与氯气作用生成氯胺 ,明确降低氯的消费速率 ,大大增加了氯的需要量 。氨转化为硝酸、硝酸盐进一步转化为亚硝酸铵具有严重的三致作用 ,直接影响人类健康 。

保护水资源 ,防止水体污染 ,寻找高效清洁的氨氮废水处理方法迫在眉睫 。

目前 ,氨氮废水处理方法可以分为物理法、化学法、生物法这三类 。


物理法


物理法是利用物理作用来分离废水中呈悬浮状态的污染物质 ,在处理过程中不改变污染物的化学性质的一种方法 。



吸附法


M.Rozic研究用沸石和陶土除去水中的氨氮 ,目的是用陶土和沸石除去水溶液中NH4+-N形式的离子氨 ,用酸或碱改性后的天然陶土来进行研究 。当NH4+-N浓度达到100mg/L时 ,沸石的NH4+-N去除率达到最大61.1%(wt) ,随着NH4+-N浓度的增加 ,去除率快速下降 ,这是由于陶土与沸石的吸附能力有限 。



事实表明 ,当NH4+-N低于100mg/L时 ,去除率可超过60% 。而且湿的胶状陶土的氨氮吸附效率更高 ,酸改性后的陶土的氨氮去除效率降低 。




吸附法与其他方法联合成为组合工艺 ,提高了脱氮效率 。B.Gisvoold在生物滤器硝化过程中 ,利用装有沸石和膨润土组合滤料的生物硝化滤器(FilotraliteZL)做了长期实验 ,这种滤器通过硝化和离子交换联合去除生活污水里的氨 。




沸石吸附法在美国、日本已经成功地实现工业化 。


萃取法


含70~100mg/L的氨氮废水可用液膜技术进行处理 。液膜由质量分数6%Span-80、11%液态石蜡及煤油组成 ,内水相由质量分数20%的稀硫酸组成 ,经处理后废水中的氨氮浓度可以降至1mg/L ,CODcr可以降至100mg/L 。




用HC-2作为表面活性剂、煤油及强化剂作为膜相 ,硫酸作为内水相 ,而乳液与水质量比为1:10 ,对1000mg/L的氨水 ,可以8min内去除其中93%的氨 。


吹脱及气提法


吹脱法用于脱除水中氨氮 ,即将气体通入水中 ,使气液相互充分接触 ,使水中溶解的游离氨穿过气液界面 ,向气相转移 ,从而达到脱除氨氮的目的 。常用空气作载体(若用水蒸气作载体则称汽提) 。


对于含氨浓度较高的废水可以考虑采用蒸馏的方法进行回收、去除率可以达到99% 。



吹脱及气提法可用来预处理高浓度的氨氮废水(特别是氨氮浓度大于5000mg/L的废水) 。但处理费用高 ,能耗较大 。经吹脱处理的氨氮废水仍含大量的氨氮、在低于0℃时 ,无法使用该方法 。


从被处理水中析出的碳酸钙沉淀并沉积于吹脱塔的填充物上 ,这会导致空气循环和雾滴形成量的减少 ,从而降低了除氮效率 。最后完全堵塞吹脱塔 。吹脱出的含氨氮的气体也要妥善处理 ,以防造成二次污染 。


化学法


化学法是利用化学反应来分离或回收废水中的污染物质 ,或将其转化为无害的物质 。


离子交换法


离子交换法实际上是利用不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子(NH4+)发生交换反应 ,从而将废水中的NH4+牢固地吸附在离子交换剂表面 ,达到脱除氨氮的目的 。




虽然离子交换法去除废水中的氨氮取得了一定的效果 ,但树脂用量大、再生难, ,导致运行费用高 ,有二次污染 。


化学沉淀法


由于NH4+一般不会与阴离子生成沉淀,而它的某些复盐不溶于水,如磷酸铵镁 、磷酸铵锌等.因此,向废水中投加磷酸根离子和特定的金属离子可与高浓度的氨氮结合生成沉淀物,从而将其去除 。相对于其他金属,镁的用途广泛,价格便宜,而且不易引起二次污染,因此通常投加镁盐和磷酸盐,使水中的氨氮以磷酸铵镁沉淀形式被去除 。这种去除方法称为磷酸铵镁沉淀法,简称MAP法 。




化学沉淀法所需时间短,操作简单,且几乎不产生任何有毒有害气体,但其处理费用高,日常维护困难,限制了其不能广泛应用.国内有用磷酸氨镁沉淀法去除高氨氮废水的先例,但利用该方法去除垃圾渗滤液中氨氮的研究却鲜有报道 。



高温催化分解法


用石墨、炭、二氧化钛及二氧化锆作为载体的铂可以在高温高压下 ,如150~180℃及1.5MPa下在连续式反应器中将NH3-N氧化去除 ,其中以石墨作为载体活性较高 ,因为它有比二氧化钛及二氧化锆具有更好的分散性 。当系统中氧化为传质限制条件时 ,氮及水是其唯一产物 ,当氧较充足时 ,还可形成N2O及NO2 。也可以用载于二氧化钛的铂、铷、铱或金在高温高压下进行氧化分解 。




湿式氧化可以处理废水中的氨氮 ,可用含铈的催化剂 ,在高的pH时 ,其处理效果较好 ,催化剂中以Co/Ce及Mn/Ce为最有效 。这种催化剂并显示对过氧化氢有很高的催化分解作用 。


生物法

生物法是利用微生物的生理作用来去除废水中溶解的和胶体状态的有机物 。 


A/O处理法


A/O脱氮除磷系统 ,即缺氧、好氧脱氮除磷系统 。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺 ,同时对脱磷亦有一定的效果 。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段 ,故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统 ,简称A/O系统 。A/O系统流程简单、运行管理方便 ,且很容易利用原厂改建 ,从而提高了出水水质 。近年来已得到了越来越广泛的应用 。




该工艺对废水中的有机物 ,氨氮等均有较高的去除效果 。流程简单 ,投资省 ,操作费用低 。

由于没有独立的污泥回流系统 ,从而不能培养出具有独特功能的污泥 ,难降解物质的降解率较低 。若要提高脱氮效率 ,必须加大内循环比 ,因而加大了运行费用 。另外 ,内循环液来自曝气池 ,含有一定的DO ,使A段难以保持理想的缺氧状态 ,影响反硝化效果 ,脱氮率很难达到90% 。


A2/O处理法


A2/O法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO2-—N和NO3-—N还原成N2,达到脱氮的目的 。A2/O是目前普遍采用的工艺 ,它是在法A/O法的基础上增加一个厌氧段和一个缺氧段 。




污染物去除效率高 ,运行稳定 ,有较好的耐冲击负荷 ;污泥沉降性能好 ;厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合 ,能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能 。


脱氮效果受混合液回流比大小的影响 ,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响 ,因而脱氮除磷效率不可能很高 ;污泥内回流量大 ,能耗较高 ;用于中小型污水厂费用偏高 ;沼气回收利用经济效益差 ;污泥渗出液需化学除磷 。


就国内外高浓度氨氮废水处理现状来看 ,国内多采用生化法和氨吹脱法 ,国外则多采用生化法和磷酸铵镁沉淀法 。



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