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氨氮廢水處理方法彙總,看完果斷收藏了!

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前言
 
 
氨氮廢水處理有折點氯化法、化學沈澱法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法,這些技術可分爲物理化學法和生物脫氮技術兩大類。
 
生物脫氮法
 

微生物去除氨氮過程需經兩個階段。第一階段爲硝化過程,亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態氮轉化爲亞硝態氮和硝態氮的過程。第二階段爲反硝化過程,汙水中的硝態氮和亞硝態氮在無氧或低氧條件下,被反硝化菌(異養、自養微生物均有發現且種類很多)還原轉化爲氮氣。在此過程中,有機物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作爲電子供體被氧化而提供能量。常見的生物脫氮流程可以分爲3類,分別是多級汙泥系統、單級汙泥系統和生物膜系統。

 
多級汙泥系統
 

此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點是流程長、構築物多、基建費用高、需要外加碳源、運行費用高、出水中殘留一定量甲醇等。

 

單級汙泥系統
 

單級汙泥系統的形式包括前置反硝化系统、后置反硝化系统及交替工作系统。前置反硝化的生物脱氮流程,通常称为A/O流程与传统的生物脱氮工艺流程相比,A/O工艺具有流程简单、构筑物少、基建费用低、不需外加碳源、出水水质高等优点。

後置式反硝化系統,因爲混合液缺乏有機物,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100%的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成,通過改換進水和出水的方向,兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。

該系統本質上仍是A/O系統,但其利用交替工作的方式,避免了混合液的回流,因而脫氮效果優于一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高,且一般必須配置計算機控制自動操作系統。

 
生物膜系統

將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改爲固定生物膜反應器,即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液回流,但不需汙泥回流,在缺氧的好氧反應器中保存了適應于反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個汙泥系統。

物化除氮
 

物化除氮常用的物理化學方法有折點氯化法、化學沈澱法、離子交換法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。

 
折點氯化法

不連續點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生成氮氣而將水中氨去除的化學處理法。該方法還可以起到殺菌作用,同時使一部分有機物無機化,但經氯化處理後的出水中留有余氯,還應進一步脫氯處理。

在含有氨的水中投加次氯酸HClO,當pH值在中性附近時,隨次氯酸的投加,逐步進行下述主要反應:

NH3+HClO→NH2Cl+H2O①

NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O②

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,首先進行①式反應,生成一氯胺(NH2Cl),水中余氯濃度增大,其後,隨著次氯酸投加量的增加,一氯胺按②式進行反應,生成二氯胺(NHCl2),同時進行③式反應,水中的N呈N2被去除。

其結果是,水中的余氯濃度隨Cl/N的增大而減小,當Cl/N比值達到某個數值以上時,因未反應而殘留的次氯酸(即遊離余氯)增多,水中殘留余氯的濃度再次增大,這個最小值的點稱爲不連續點(習慣稱爲折點)。此時的Cl/N比按理論計算爲7.6;廢水處理中因爲氯與廢水中的有機物反應,C1/N比應比理論值7.6高些,通常爲10。此外,當pH不在中性範圍時,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。

在pH值爲6~7、每mg氨氮氯投加量爲10mg、接觸0.5~2.0h的情況下,氨氮的去除率爲90%~100%。因此此法對低濃度氨氮廢水適用。

處理時所需的實際氯氣量取決于溫度、pH及氨氮濃度。氧化每mg氨氮有時需要9~10mg氯氣折點,氯化法處理後的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進行反氯化,以除去水中殘余的氯。雖然氯化法反應迅速,所需設備投資少,但液氯的安全使用和貯存要求高,且處理成本也較高。若用次氯酸或二氧化氯發生裝置代替液氯,會更安全且運行費用可以降低,目前國內的氯發生裝置的産氯量太小,且價格昂貴。因此氯化法一般適用于給水的處理,不太適合處理大水量高濃度的氨氮廢水。

 
化學沈澱法
 

化學沈澱法是往水中投加某种化学药剂,与水中的溶解性物质发生反应,生成难溶于水的盐类,形成沉渣易去除,从而降低水中溶解性物质的含量。当在含有NH4+的废水中加入PO43-和Mg2+离子时,会发生如下反应:

NH4++PO43-+Mg2+→MgNH4PO4↓④生成難溶于水的MgNH4PO4沈澱物,從而達到去除水中氨氮的目的。采用的常見沈澱劑是Mg(OH)2和H3PO4,適宜的pH值範圍爲9.0~11,投加質量比H3PO4/Mg(OH)2爲1.5~3.5。廢水中氨氮濃度小于900mg/L時,去除率在90%以上,沈澱物是一種很好的複合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的價格比較貴,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-,易造成二次汙染。

離子交換法
 

離子交換法的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与废水中的其它同性离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程,通常是可逆性化学吸附。沸石是一种天然离子交换物质,其价格远低于阳离子交换树脂,且对NH4+-N具有选择性的吸附能力,具有较高的阳离子交换容量,纯丝光沸石和斜发沸石的阳离子交换容量平均为每100g相当于213和223mg物质的量(m.e)。

但實際天然沸石中含有不純物質,所以純度較高的沸石交換容量每100g不大于200m.e,一般爲100~150m.e。沸石作爲離子交換劑,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)。

工程設計應用中,廢水pH值應調整到6~9,重金屬大體上沒有什麽影響;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。沸石吸附飽和後必須進行再生,以采用再生液法爲主,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,要考慮補充和更新。

 
吹脫法
 

吹脫法是将废水调节至碱性,然后在汽提塔中通入空气或蒸汽,通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气中。通入蒸汽,可升高废水温度,从而提高一定pH值时被吹脱的氨的比率。用该法处理氨时,需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准,以免造成二次污染。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱,而炼钢、石油化工、化肥、有机化工有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。

 
液膜法
 

自從1986年黎念之發現乳狀液膜以來,液膜法得到了廣泛的研究。許多人認爲液膜分離法有可能成爲繼萃取法之後的第二代分離純化技術,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理是:氨態氮NH3-N易溶于膜相油相,它從膜相外高濃度的外側,通過膜相的擴散遷移,到達膜相內側與內相界面,與膜內相中的酸發生解脫反應,生成的NH4+不溶于油相而穩定在膜內相中,在膜內外兩側氨濃度差的推動下,氨分子不斷通過膜表面吸附、滲透擴散遷移至膜相內側解吸,從而達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,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,當進水通過多對陰陽離子滲透膜時,铵離子及其他離子在施加電壓的影響下,通過膜而進入另一側的濃水中並在濃水中集,因而從進水中分離出來。

2021年10月14日 13:29
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