皙全純水設(shè)備專(zhuān)家談氨氮廢水處理各種技術(shù)與工藝過(guò)程
【純水設(shè)備http://www.tjxqcs.com】隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，含氮化合物的排放急劇增加。經(jīng)濟(jì)有效地控制氨氮廢水污染已成為環(huán)保工作者的一項(xiàng)重要任務(wù)。
氨氮廢水的來(lái)源。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備
氮進(jìn)入水環(huán)境的途徑主要包括自然過(guò)程和人類(lèi)活動(dòng)兩個(gè)方面。含氮物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境的自然來(lái)源和過(guò)程主要包括降水和粉塵降水、非城市徑流和生物固氮。純水設(shè)備
人類(lèi)活動(dòng)也是水環(huán)境中氮的重要來(lái)源，主要包括未經(jīng)處理或處理的城市和工業(yè)廢水、各種滲濾液和地表徑流。合成化肥是水體中氮營(yíng)養(yǎng)元素的主要來(lái)源，并不是大量氮化合物的作物，主要是通過(guò)排水和地表徑流進(jìn)入地下水和地表水。
隨著石油、化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)的發(fā)展，以及人民生活水平的不斷提高，城市污水和垃圾滲濾液中氨氮含量急劇上升。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的氮污染物自由排放對(duì)環(huán)境造成了巨大的危害。氮存在于有機(jī)氮、氨氮(NH4+ -n)、硝態(tài)氮(NO3 -n)和亞硝酸鹽氮(NO2 -n)的廢水中。純水設(shè)備
氨氮廢水中的游離氨和銨離子氮的形式,主要來(lái)自氮的分解污水中的有機(jī)物,焦化,氨和其他工業(yè)廢水、灌溉和排水等。有許多污染源的氨氣和氮?dú)?/span>,排放量大,排放的濃度變化很大。
氨氮廢水的危害。
在水環(huán)境中過(guò)量氨氮的存在會(huì)造成許多有害的影響:
(1)由于NH4+ -n的氧化，水中溶解氧的濃度會(huì)降低，導(dǎo)致水體變黑變臭，水質(zhì)將會(huì)下 降，這將對(duì)水生動(dòng)植物的生存產(chǎn)生影響。在良好的環(huán)境條件下，廢水中所含的有機(jī)氮將轉(zhuǎn)化為NH4+ -n，這是具有最強(qiáng)還原能力的無(wú)機(jī)氮形態(tài)，將進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為NO2 -n和NO3 -n。根據(jù)生化反應(yīng)的測(cè)量關(guān)系，1gNH4+ -n被氧化為NO2 -n，它消耗了3.43g的氧氣，氧化為NO3 -n，消耗了4.57克的氧氣。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備
(2)水中氮含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，造成一系列嚴(yán)重后果。光合微生物因存在氮、藻類(lèi)(大部分)增加而出現(xiàn)水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，其結(jié)果是:堵塞過(guò)濾器，使過(guò)濾器周期縮短，從而增加水處理的成本;妨礙水上運(yùn)動(dòng);藻類(lèi)代謝的最終產(chǎn)物可以產(chǎn)生能引起色度和味道的化合物。魚(yú)類(lèi)死于對(duì)牲畜的傷害和藍(lán)藻產(chǎn)生的毒素。水中的氧氣損失是由藻類(lèi)腐爛引起的。
（3）水中的NO2–N和NO3–N對(duì)人和水生生物有較大的危害作用。長(zhǎng)期飲用NO3–N含量超過(guò)10mg/L的水，會(huì)發(fā)生高鐵血紅蛋白癥，當(dāng)血液中高鐵血紅蛋白含量達(dá)到70mg/L，即發(fā)生窒息。水中的NO2–N和胺作用會(huì)生成亞硝胺，而亞硝胺是“三致”物質(zhì)。NH4+-N和氯反應(yīng)會(huì)生成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小，因此當(dāng)有NH4+-N存在時(shí)，水處理廠將需要更大的加氯量，從而增加處理成本。純水設(shè)備
近年來(lái)，含氨氮廢水隨意排放造成的人畜飲水困難甚至中毒事件時(shí)有發(fā)生，我國(guó)長(zhǎng)江、淮河、錢(qián)塘江、四川沱江等流域都有過(guò)相關(guān)報(bào)道，相應(yīng)地區(qū)曾出現(xiàn)過(guò)諸如藍(lán)藻污染導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)居民生活飲水困難，以及相關(guān)水域受到了“牽連”等重大事件，因此去除廢水中的氨氮已成為環(huán)境工作者研究的熱點(diǎn)之一。
3氨氮廢水處理的主要技術(shù)
目前，國(guó)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(lèi)。
3.1生物脫氮法工業(yè)純水設(shè)備
微生物去除氨氮過(guò)程需經(jīng)兩個(gè)階段。第一階段為硝化過(guò)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(guò)程。第二階段為反硝化過(guò)程，污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無(wú)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(lèi)很多）還原轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻Ｔ诖诉^(guò)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(jiàn)的生物脫氮流程可以分為3類(lèi)，分別是多級(jí)污泥系統(tǒng)、單級(jí)污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)。
3.1.1多級(jí)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(zhǎng)、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。
3.1.2單級(jí)污泥系統(tǒng)
單級(jí)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(chēng)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(jiǎn)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100%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(guò)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)。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備
3.1.3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)。
3.2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。工業(yè)純水設(shè)備
3.2.1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(wú)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+H2O①
NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O②
NH2Cl+NHCl2→N2+3H++3Cl-③
投加氯量和氨氮之比（簡(jiǎn)稱(chēng)Cl/N）在5.07以下時(shí)，首先進(jìn)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)最小值的點(diǎn)稱(chēng)為不連續(xù)點(diǎn)（習(xí)慣稱(chēng)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。
在pH值為6～7、每mg氨氮氯投加量為10mg、接觸0.5～2.0h的情況下，氨氮的去除率為90%～100%。因此此法對(duì)低濃度氨氮廢水適用。
處理時(shí)所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、pH及氨氮濃度。氧化每mg氨氮有時(shí)需要9～10mg氯氣折點(diǎn)，氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2進(jìn)行反氯化，以除去水中殘余的氯。雖然氯化法反應(yīng)迅速，所需設(shè)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(fā)生裝置代替液氯，會(huì)更安全且運(yùn)行費(fèi)用可以降低，目前國(guó)內(nèi)的氯發(fā)生裝置的產(chǎn)氯量太小，且價(jià)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。
3.2.2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(lèi)，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(jiàn)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。工業(yè)純水設(shè)備
3.2.3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(guò)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(yáng)離子交換樹(shù)脂，且對(duì)NH4+-N具有選擇性的吸附能力，具有較高的陽(yáng)離子交換容量，純絲光沸石和斜發(fā)沸石的陽(yáng)離子交換容量平均為每100g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100g不大于200m.e，一般為100～150m.e。沸石作為離子交換劑，具有特殊的離子交換特性，對(duì)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(méi)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(duì)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(duì)氨的去除率呈不可逆性的降低，要考慮補(bǔ)充和更新。
3.2.4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(guò)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。
3.2.5液膜法純水設(shè)備
自從1986年黎念之發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來(lái)，液膜法得到了廣泛的研究。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(guò)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(guò)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(guò)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。
3.2.6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(yáng)膜對(duì)之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。在電滲析室的陰陽(yáng)滲透膜之間施加直流電壓，當(dāng)進(jìn)水通過(guò)多對(duì)陰陽(yáng)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(guò)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(lái)。
3.2.7催化濕式氧化法
催化濕式氧化法是20世紀(jì)80年代國(guó)際上發(fā)展起來(lái)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(wú)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(jiǎn)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(jìng)爭(zhēng)力。
4結(jié)論
國(guó)內(nèi)外氨氮廢水降解的各種技術(shù)與工藝過(guò)程，都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足，由于不同廢水性質(zhì)上的差異，還沒(méi)有一種通用的方法能處理所有的氨氮廢水。因此，必須針對(duì)不同工業(yè)過(guò)程的廢水性質(zhì)，以及廢水所含的成分進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究，選擇和確定處理技術(shù)及工藝。目前，生物脫氮法主要用于含有機(jī)物的低氨氮濃度化工廢水和生活污水的處理，該法技術(shù)可靠，處理效果好。對(duì)于高濃度氨氮廢水主要采用吹脫法，近年來(lái)興起的膜法分離技術(shù)及催化濕式氧化等方法具有很好的應(yīng)用前景。更多環(huán)保及純水處理設(shè)備資訊請(qǐng)關(guān)注皙全蘇州純水設(shè)備網(wǎng)。
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