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中低浓度氨氮工業廢水的处理方法!

关键词:河南汙水處理设备 來源:www.yuhanep.com 发布时间:2019-07-18 10:01

  到目前为止,传统的中低浓度氨氮工業廢水处理技术主要有吹脱法、化学沉淀法、折点氯化法、生物脱氮法、离子交换法、催化氧化法等,还有其他一些非常规的处理方法,如膜分离法、电化学氧化法、电渗析法、超声波法、微波法、土壤灌溉法、藻类养殖法等。
  中低浓度氨氮工業廢水的处理方法!
  吹脫法
  
  原理
  
  吹脫法是利用氨气(NH3)等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异,将废水pH调节至碱性,以空气或其他气体作为载气,通入汽提塔中,在气液两相中充分接触后,溶解于废水 河南发酵废水处理 中的气体与NH3由液相穿过气液相界面进入气相,从而达到脱除废水中氨氮的目的。
  
  工藝流程
  
  其中,當以空氣作爲載氣時,稱爲吹脫過程;而以水蒸氣作爲載氣時,稱爲汽提過程。爲了不造成NH3的二次汙染,吹脫和汽提過程一般在塔式設備中進行。廢水從塔頂往下流動,氣體則從下往上逆向流動,在氣液相之間NH3分壓差的推動下,水中的NH4+不斷以NH3的形式向氣相轉移,在塔頂設置NH3吸收裝置,則水中的NH4+就可以進行回收再利用。
  
  氨氮廢水處理
  
  汙泥水氨氮吹脫裝置
  
  常溫下,吹脫法主要應用于中低濃度氨氮廢水的處理。因爲這種方法易于操作,設備構造簡單,方便管理。
  
  汽提法主要應用于高濃度氨氮廢水的處理。在去除氨氮的過程中,雖然汽提法比吹脫法能耗高、成本大,但其去除效率要高于吹脫法。
  
  優缺點
  
  優點:
  
  吹脫汽提法具有去除效果好、工藝流程簡單、易于操作等優點,且吹脫後的氨氮能以氨水或硫酸铵的形式進行回收,可以達到資源回收利用的目的。
  
  缺點:
  
  (1)如吹脱前需要加碱调节废水 河南发酵废水处理 pH至11以上,吹脱后又需要加适量酸调节pH至9以下,酸碱消耗量大,增加处理成本;好文推送:氣浮機爲什麽會出現振動現象?
  
  (2)另外,对于成分复杂的工業廢水,无论是吹脱还是汽提,在加碱吹脱过程中易出现沉淀,导致堵塔问题;
  
  (3)同时,在吹脱过程中产生NH3如果不能得到处理和回收,进入空气中,易造成对大气环境的污染;再者在氨氮工業廢水吹脱过程中,气体消耗量大,导致运行成本较高。
  
  影響因素
  
  影響吹脫效果的主要因素大小順序爲:pH>吹脫溫度>氣液比,在pH爲11,溫度爲40℃時,氣液比爲5555.6∶1,吹脫時間爲100min。
  
  發展趨勢
  
  吹脫出的NH3用H2SO4吸收,形成(NH4)2SO4溶液,可作爲浸取劑返回生産中使用或者用于生産(NH4)2SO4肥料,實現資源回收利用。一些研究表明,利用超重力、超聲波等過程強化方法能增強氨氮吹脫效率,從而達到節能降耗的目的,這是今後一個新的發展趨勢。
  
  化學沈澱法
  
  原理
  
  化學沈澱法是在含有NH4+的废水中,投加一定比例的Mg2+和PO43–,使它们与NH4+反应生成稳定的磷酸铵镁(MgNH4PO4˙6H2O,又称MAP)化学沉淀,通过过滤沉降等手段分离出MAP沉淀[9]。其化学反应方程式如式所示:
  
  Mg2++NH4++PO43–+6H2O→MgNH4PO4˙6H2O↓
  
  利用化学沉淀法对某养猪场废水 河南发酵废水处理 进行氨氮去除研究时发现,当进水氨氮浓度为756mg/L、反应pH为9.5、n(Mg2+)∶n(NH4+)∶n(PO43–)为1.2∶1∶1、反应10min后,氨氮去除率达到95%以上。采用化学沉淀法从人的尿液中回收营养物质的研究发现,可回收65%~80%的氨。
  
  優缺點
  
  利用化學沈澱法對垃圾滲濾液進行氨氮去除的研究發現,在pH爲10,接觸時間爲30min,Mg/N/P的物質的量比爲1∶1∶1,垃圾濾液中的NH4+-N濃度爲610~640mg/L時,NH4+-N的去除率達88%左右。
  
  優點:
  
  化學沈澱法处理氨氮废水具有工艺简单、反应速率快、操作简便的优点,且生成的沉淀物磷酸铵镁可以作为一种优质的缓释氮磷肥料,能被用作土壤添加剂和建筑阻燃剂,从而达到废物回收再利用的目的。
  
  缺點:
  
  (1)由于該化學反應影響因素多,如廢水pH、鎂鹽和磷酸鹽的配比、反應時間等都有可能導致氨氮不能完全沈澱;
  
  (2)適合處理高濃度氨氮廢水,對低濃度氨氮廢水處理效率不高;
  
  (3)處理過程中需要投放加大量鎂鹽和磷酸鹽,使得處理成本加大,同時容易造成二次汙染。
  
  折點氯化法
  
  原理
  
  折點氯化法是处理低浓度氨氮废水 河南发酵废水处理 中常用的一种工艺,其原理是向废水中通入足量氯气或投加次氯酸钠,利用氯气/次氯酸钠的氧化作用使水中的氨氮转化成无害的氮气。随着氯气通入量达到某一点时,水中游离的氯含量昀低,此时NH4+的浓度降为零,当氯气的投入量超过该点时,水中的游离氯又会增加,因此,该点称为折点。该状态下氯化称为折点氯化。该法去除氨氮的反应如化学方程式所示:
  
  2NH4++3HOCl→N2↑+5H++3Cl–+3H2O
  
  采用折點氯化法處理稀土冶煉廢水中NH4+-N,結果發現進水氨氮濃286mg/L、pH爲7、Cl–與NH4+質量濃度比爲7∶1、反應時間10~15min時,水中NH4+-N去除率達98%。
  
  優缺點
  
  優點:
  
  折點氯化法处理氨氮废水具有反应速率快、脱氮效果稳定、不受水温影响、投资成本小、操作简便、同时拥有消毒作用等优点。
  
  缺點:
  
  但也存在一些突出問題:氯氣與水中氨氮作用産生氯胺等會造成二次汙染;氯氣消耗量大,且液氯的安全使用和存儲成本較高;對水質的pH要求苛刻,産生的酸性廢水還需要堿性物質進行中和才能達標排放等,從而增加了處理氨氮廢水的運行成本。
  
  生物脫氮法
  
  原理
  
  生物脫氮法是目前实际操作中常用的处理方法,适合处理中低浓度的含氮废水。传统生物法是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气,从而达到废水治理的目的。
  
  工藝
  
  傳統生物法要經過兩個階段:第一階段爲硝化過程,在有氧條件下硝化菌將氨轉化爲亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段爲反硝化過程,在無氧或低氧條件下,反硝化細菌將汙水中硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化爲氮氣。
  
  影響因素
  
  影響生物脫氮技術的主要因素有:pH、溫度、溶解氧、有機碳源等。
  
  物化-水解酸化-A/O(缺氧好氧)組合法
  
  采用物化-水解酸化-A/O(缺氧好氧)組合法處理焦化廢水,工程實踐表明,該工藝運行穩定且處理效果好,出水水質滿足《汙水綜合排放標准》(GB8978—1996)規定中的二級標准
  
  優點:
  
  傳統生物法處理氨氮廢水具有效果穩定、操作簡單、不産生二次汙染、成本較低等優點。
  
  缺點:
  
  但該法也存在缺點,如當廢水中C/N值較低時必須補充碳源,低溫時處理效率低且耗時長、占地面積大、需氧量大,有些有害物質如重金屬離子等對微生物有抑制作用,需在進行生物法之前去除。
  
  采用涂铁污泥处理中低浓度氨氮废水,研究结果表明:室温时经0.15mol/L的氯化铁溶液改性的涂铁污泥用量5g/L,pH为9,反应40min即可达到氨氮去除率95%以上,且该吸附反应符合拟二级速率方程。将此工艺条件用于处理氨氮浓度为102.68mg/L、COD为362mg/L的实际工業廢水,处理后滤液中氨氮浓度为9.2mg/L、COD为83mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准(NH4+浓度<15mg/L和COD<100mg/L)。
  
  短程硝化的過程不經曆硝酸鹽階段,節約生物脫氮所需碳源。對于低C/N值的氨氮廢水具有一定的優勢。短程硝化反硝化具有汙泥量少,反應時間短,節約反應器體積等優點。但短程硝化反硝化要求穩定、持久的亞硝酸鹽積累,因此如何有效抑制硝化細菌的活性成爲關鍵。
  
  ANAMMOX(厭氧氨氧化)工藝
  
  ANAMMOX(厭氧氨氧化)工藝由荷兰Delft技术大学于1990年开发,是一种新型脱氮工艺,其原理为:在厌氧条件下,以硝酸盐或亚硝酸盐为电子供体,将氨氮氧化成氮气。由于NO2–是一个关键的电子受体,所以ANAMMOX工艺也划归为亚硝酸型生物脱氮技术。由于参与厌氧氨氧化的细菌是自养菌,因此不需要添加有机物来维持反硝化。ANAMMOX工艺的优点是脱氮效率高,其污泥活性和反应器能力都远远高于活性污泥法中的硝化/反硝化;其缺点是氨氧化菌生长缓慢,污泥龄长。
  
  離子交換法
  
  原理
  
  離子交換法去除水中氨氮的 河南发酵废水处理 原理是利用离子交换剂上的可交换阳离子与水中的NH4+进行离子交换,这些交换剂必须对NH4+具有很强的选择吸附性、总比表面积大的特点,才能保证较好的氨氮去除率。离子交换系统一般由吸附柱和再生柱组成,交换剂装填入吸附柱中,废水通入吸附柱进行离子交换作用,水中的氨氮被置换下来,出水即达标排放。当离子交换柱穿透,出水浓度不能达到国家排放标准时,进入再生阶段,采用再生剂对树脂进行再生。
  
  氨氮離子交換劑有沸石、膨潤土、海泡石、粉煤灰和離子交換樹脂等,工業應用中以沸石和離子交換樹脂昀爲常見。采用天然沸石去除汙水中氨氮效果明顯,成功將汙水深度處理;用沸石和黏土類礦物進行吸附氨氮的試驗,研究表明,當進水氨氮濃度低于100mg/L時,氨氮的去除率可達到60%以上。
  
  研究了PUROLITEC150H樹脂對氨氮的去除效果。實驗結果表明:該樹脂能夠有效的去除廢水中的氨氮。選用強酸性陽離子交換樹脂,利用它的吸附和離子交換性能來處理焦化廢水中的氨氮離子,靜態實驗和動態試驗結果表明,該樹脂對氨氮吸附能力較強。
  
  優缺點
  
  優點:
  
  離子交換法主要用于处理中低浓度氨氮废水,具有设备简单、适应力强、建造简单、造价低等特点,能有效抵抗来自一些工艺处理中的水波动,因此被广泛应用。
  
  缺點:
  
  但由于離子交換劑的交換容量有限,需要頻繁再生,且再生後氨氮去除效果逐漸降低,導致多次再生後離子交換劑必須更換;另外對氨氮的交換容量易受到廢水中其他陽離子的影響,這些都限制了離子交換法的發展。
  
  高級氧化技術
  
  原理
  
  高級氧化技術(advancedoxidationprocesses,AOP)定义为可产生大量的˙OH自由基过程,利用高活性自由基进攻大分子有机物并与之反应,从而破坏有机分子结构达到氧化去除有机物的目的,实现高效的氧化处理。催化氧化技术的研究核心是寻找性能优良、不易溶出和中毒的催化剂,使其能在工業廢水处理中更好地发挥作用。
  
  臭氧氧化法
  
  臭氧技术常用于饮用水消毒和污水净化,由于臭氧制备技术日益成熟,相比传统的氯气消毒技术,它具有不产生二次污染,净化效果好,同时还具有良好的消毒和脱色效果。采用臭氧处理卤水中的氨氮,对卤素离子在氨氮去除中的影响进行试验。结果表明,I–与Cl–对氨氮的去除都无影响,并且在氨氮被氧化的过程中都会生成NO3–;而Br–参与了氨氮的转化反应,对氨氮的去除有积极影响,并且只会产生少量的NO3–。另外通过采用臭氧-生物活性炭工艺(O3-BAC)对汙水處理厂二沉池出水进行深度处理,分析了该工艺对CODCr、氨氮和色度的处理效果。结果表明:处理后出水CODCr为26.7mg/L,氨氮为0.18mg/L,色度约5倍,效果良好。
  
  光催化氧化法
  
  光催化氧化技術(photocatalysis)是在反應過程中輔以紫外光照,使氧化劑H2O2、O3吸收光能迅速分解形成˙OH自由基,攻擊水中有機物基團,使之分解。此技術催化劑利用效率較高,處理過程中不帶入其他雜質。
  
  催化濕式氧化法
  
  催化湿式氧化技术(catalysiswetairoxidation,CWAO)是在传统的湿式氧化技术上发展起来的。是指有催化剂作用的情况下,在高温、高压的液相中,用氧气或空气作为氧化剂,氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物的一种处理方法。该技术主要用于高浓度难降解的有机废水、氨氮废水生化处理的预处理以及有毒有害工業廢水。它包括均相催化氧化法和非均相催化氧化法。
  
  均相催化氧化通常指氣-液相氧化反應,習慣上稱爲液相氧化反應。雖然均相催化氧化的選擇性高、反應器設備結構簡單,但反應介質腐蝕嚴重,且催化劑回收難度大,從而制約了其應用和發展。目前研究較多的是非均相催化氧化,主要是指在反應體系中裝入固體催化劑,以空氣或氧氣作催化劑將廢水中衆多的難降解物質完全氧化爲CO2、H2O及N2,不需再進行後處理即可達標,從而達到淨化的目的。該技術具有淨化效率高、流程簡單、占地面積小等特點。
  
  影響催化濕式氧化法處理效果的因素有溫度、氨氮濃度、pH、催化劑特性、反應時間、壓力、攪拌強度等。對臭氧濕式氧化氨氮的降解過程進行了研究,在pH較低時,主要是臭氧分子直接氧化機制;當pH增大時,誘發産生一種氧化能力很強的˙OH自由基,主要是自由基氧化機制,氧化速率會顯著加快,所以氨氮的臭氧濕式氧化降解應在堿性條件(pH爲9~10)下進行。
  
  超臨界水氧化法
  
  实际上超临界水氧化法是在超临界水状态下进行的 河南发酵废水处理 催化湿式氧化法。它是把温度和压力升高到水的临界点以上时进行的催化氧化反应。其特点是反应迅速、效果好。1995年Austin建立商业性装置,处理长链有机物和氨,去除率达到99.99%,氨浓度低于1.3mg/L。但其主要问题是设备腐蚀较严重,需确定能完全消除污染物又腐蚀小的操作条件,另外其设备投资也较大。目前该技术在国内起步较晚,报道较少,虽然在国外出现了很多新的成果,但离实用化还有较大距离。
  
  電催化氧化法
  
  電催化氧化技術處理氨氮廢水的原理可能有兩種途徑發生氨的氧化反應:
  
  ①氨的直接電氧化,即氨直接參與電極反應,被氧化成氮氣脫除;②氨的間接電氧化,即通過電極反應,生成氧化性物質,該物質再與氨反應,使氨降解、脫除。用電催化氧化技術對化肥廠廢水進行了研究,結果表明氨氮脫除效率除了與電流密度、電解時間、NH4+-N濃度、pH有關外,還與陽極、陰極、電極面積等因素有關。該法流程簡單,但操作成本較高。
  
  氨催化氧化分解所用的催化劑大多是貴金屬或添加稀土元素的過渡金屬,雖然其表現出較好的催化效果和穩定性,但是其昂貴的價格限制了它的工業應用。

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