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氨氮废水处理技术的多样化选择

氨氮废水处理技术的多样化选择

  • 分类:专注·专业
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-12-23
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【概要描述】随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放量急剧增加,已成为环境的主要污染源,并引起各界的关注。经济有效地控制氨氮废水污染已经成为当今环境工作者所面临的重大课题。

氨氮废水处理技术的多样化选择

【概要描述】随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放量急剧增加,已成为环境的主要污染源,并引起各界的关注。经济有效地控制氨氮废水污染已经成为当今环境工作者所面临的重大课题。

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随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,含氮化合物的排放量急剧增加,已成为环境的主要污染源,并引起各界的关注。经济有效地控制氨氮废水污染已经成为当今环境工作者所面临的重大课题。

1、氨氮废水的来源

含氮物质进入水环境的途径主要包括自然过程和人类活动两个方面。含氮物质进入水环境的自然来源和过程主要包括降水降尘、非市区径流和生物固氮等。人工合成的化学肥料是水体中氮营养元素的主要来源。近年来,随着经济的发展,越来越多含氮污染物的任意排放给环境造成了极大的危害。氮在废水中以有机态氮、氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)以及亚硝态氮(NO2--N)等多种形式存在,而氨态氮是主要的存在形式之一。

2、氨氮废水的危害

水环境中存在过量的氨氮会造成多方面的有害影响:

(1)由于NH4+-N的氧化,会造成水体中溶解氧浓度降低,导致水体发黑发臭,水质下降,对水生动植物的生存造成影响。。

(2)水中氮素含量太多会导致水体富营养化,进而造成一系列的严重后果。

(3)水中的NO2--N和NO3--N对人和水生生物有较大的危害作用。水中的NO2--N和胺作用会生成亚硝胺,而亚硝胺是“三致”物质。

3、 氨氮废水处理的主要技术

目前,国内外氨氮废水处理有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法和生物脱氨法等多种方法,这些技术可分为物理化学法和生物脱氮技术两大类。

生物脱氮法

微生物去除氨氮过程需经两个阶段。阶段为硝化过程,亚硝化菌和硝化菌在有氧条件下将氨态氮转化为亚硝态氮和硝态氮的过程。第二阶段为反硝化过程,污水中的硝态氮和亚硝态氮在无氧或低氧条件下,被反硝化菌(异养、自养微生物均有发现且种类很多)还原转化为氮气。常见的生物脱氮流程可以分为3类,分别是多级污泥系统、单级污泥系统和生物膜系统。

多级污泥系统

此流程可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果,其缺点是流程长、构筑物多、基建费用高、需要外加碳源、运行费用高、出水中残留一定量甲醇等。

单级污泥系统

单级污泥系统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。交替工作的生物脱氮流程主要由两个串联池子组成,通过改换进水和出水的方向,两个池子交替在缺氧和好氧的条件下运行。其缺点是运行管理费用较高,且一般必须配置计算机控制自动操作系统。

生物膜系统

将上述A/O系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器,即形成生物膜脱氮系统。此系统中应有混合液回流,但不需污泥回流,在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化反应的两个污泥系统。

物化除氮

物化除氮常用的物理化学方法有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法等。

折点氯化法

不连续点氯化法是氧化法处理氨氮废水的一种,利用在水中的氨与氯反应生成氮气而将水中氨去除的化学处理法。在含有氨的水中投加次氯酸HClO,当pH值在中性附近时,随次氯酸的投加,逐步进行下述主要反应:

NH+ HClO →NH2Cl + H2O

NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O

NH2Cl + NHCl2 →N2 + 3H+ + 3Cl- 

投加氯量和氨氮之比(简称Cl/N)在5.07以下时,首先进行式反应,生成一氯胺(NH2Cl),水中余氯浓度增大,其后,随着次氯酸投加量的增加,一氯胺按式进行反应,生成二氯胺(NHCl2),同时进行式反应,水中的N呈N2被去除。其结果是,水中的余氯浓度随Cl/N的增大而减小,当Cl/N比值达到某个数值以上时,因未反应而残留的次氯酸(即游离余氯)增多,水中残留余氯的浓度再次增大,这个小值的点称为不连续点(习惯称为折点)。此时的Cl/N比按理论计算为7.6;

目前国内的氯发生装置的产氯量太小,且价格昂贵。因此氯化法一般适用于给水的处理,不太适合处理大水量高浓度的氨氮废水。

化学沉淀法

化学沉淀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生成难溶于水的MgNH4PO4沉淀物,从而达到去除水中氨氮的目的。由于Mg(OH)2和H3PO4的价格比较贵,成本较高,处理高浓度氨氮废水可行,但该法向废水中加入了PO43-,易造成二次污染。

离子交换法

离子交换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。沸石作为离子交换剂,具有特殊的离子交换特性,对离子的选择交换顺序是:Cs()>Rb()>K()>NH4+>Sr()>Na()>Ca()>Fe()>Al()>Mg()>Li()。沸石吸附饱和后必须进行再生,以采用再生液法为主,燃烧法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于废水中含有Ca2+,致使沸石对氨的去除率呈不可逆性的降低,要考虑补充和更新。

吹脱法

吹脱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。

 

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