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高濃度氨氮廢水的水處理措施

2019-10-15 12:18 來源:水博網 作者:本站

  過量氨氮排入水體將導致水體富營養化,降低水體觀賞價值,并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會影響水生生物甚至人類的健康。因此,廢水脫氮處理受到人們的廣泛關注。目前,主要的脫氮方法有生物硝化反硝化、折點加氯、氣提吹脫和離子交換法等。消化污泥脫水液、垃圾滲濾液、催化劑生產廠廢水、肉類加工廢水和合成氨化工廢水等含有極高濃度的氨氮,以上方法會由于游離氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其應用受到限制。高濃度氨氮廢水的水處理方法可以分為物化法、生化聯合法和新型生物脫氮法。

  1物化法

  1.1吹脫法

  在堿性條件下,利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關系進行分離的一種方法。一般認為吹脫效率與溫度、pH、氣液比有關。

  王文斌等對吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進行了研究,控制吹脫效率高低的關鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大于25℃,氣液比控制在3500左右,滲濾液pH控制在10.5左右,對于氨氮濃度高達2000~4000mg/L的垃圾滲濾液,去除率可達到90%以上。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。

  王有樂等采用超聲波吹脫技術對化肥廠高濃度氨氮廢水進行了水處理試驗。最佳工藝條件為pH=11,超聲吹脫時間為40min,氣水比為l000:1試驗結果表明,廢水采用超聲波輻射以后,氨氮的吹脫效果明顯增加,與傳統吹脫技術相比,氨氮的去除率增加了17%~164%,在90%以上,吹脫后氨氮在100mg/L以內。

  為了以較低的代價將pH調節至堿性,需要向廢水中投加一定量的氫氧化鈣,但容易生水垢。同時,為了防止吹脫出的氨氮造成二次污染,需要在吹脫塔后設置氨氮吸收裝置。

  Izzet等在處理經UASB預處理的垃圾滲濾液時發現在pH=11.5,反應時間為24h,僅以120r/min的速度梯度進行機械攪拌,氨氮去除率便可達95%。而在pH=12時通過曝氣脫氨氮,在第17小時pH開始下降,氨氮去除率僅為85%。據此認為,吹脫法脫氮的主要機理應該是機械攪拌而不是空氣擴散攪拌。

  1.2沸石脫氨法

  利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4+進行交換以達到脫氮的目的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然而,蔣建國等探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。小試研究結果表明,每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限潛力,當沸石粒徑為30~16目時,氨氮去除率達到了78.5%,且在吸附時間、投加量及沸石粒徑相同的情況下,進水氨氮濃度越大,吸附速率越大,沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。

  Milan等用沸石離子交換法處理經厭氧消化過的豬肥廢水時發現Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果最好,其次是Ca-Zeo。增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率,綜合考慮經濟原因和水力條件,床高450px,相對流量小于7.8BV/h是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。

  應用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題,通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時,產生的氨氣必須進行處理。

  1.3膜分離技術

  利用膜的選擇透過性進行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便,氨氮回收率高,無二次污染。蔣展鵬等采用電滲析法和聚丙烯(PP)中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機廢水可取得良好的效果。電滲析法處理氨氮廢水2000~3000mg/L,去除率可在85%以上,同時可獲得8.9%的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗藥劑、運行過程中消耗的電量與廢水中氨氮濃度成正比。PP中空纖維膜法脫氨效率>90%,回收的硫酸銨濃度在25%左右。運行中需加堿,加堿量與廢水中氨氮濃度成正比。

  乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇透過性,可用于液-液分離。分離過程通常是以乳化液膜為分離介質,在油膜兩側通過NH3的濃度差和擴散傳遞為推動力,使NH3進入膜內,從而達到分離的目的。用液膜法處理某濕法冶金廠總排放口廢水,當采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚為表面活性劑用量為4%~6%,廢水pH調至10~11,乳水比在1:8~1:12,油內比在0.8~1.5。硫酸質量分數為10%,廢水中氨氮去除率一次處理可達到97%以上。

  1.4MAP沉淀法

  主要是利用以下化學反應:

  Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4

  理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽,當>2.5×10–13時可生成磷酸銨鎂,除去廢水中的氨氮。穆大綱等采用向氨氮濃度較高的工業廢水中投加MgCl2·6H2O和Na2HP04·12H20生成磷酸銨鎂沉淀的方法,以去除其中的高濃度氨氮。結果表明,在pH為8.9l,Mg2+,NH4,P043-的摩爾比為1.25:1:1,反應溫度為25℃,反應時間為20min,沉淀時間為20min的條件下,氨氨質量濃度可由9500mg/L降低到460mg/L,去除率達到95%以上。由于在多數廢水中鎂鹽的含量相對于磷酸鹽和氨氮會較低,盡管生成的磷酸銨鎂可以做為農肥而抵消一部分成本,投加鎂鹽的費用仍成為限制這種方法推行的主要因素。海水取之不盡,并且其中含有大量的鎂鹽。Kumashiro等以海水做為鎂離子源試驗研究了磷酸銨鎂結晶過程。鹽鹵是制鹽副產品,主要含MgCl2和其他無機化合物。Mg2+約為32g/L為海水的27倍。Lee等用MgCl2、海水、鹽鹵分別做為Mg2+源以磷酸銨鎂結晶法處理養豬場廢水,結果表明,pH是最重要的控制參數,當終點pH≈9.6時,反應在10min內即可結束。由于廢水中的N/P不平衡,與其他兩種Mg2+源相比,鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。

  1.5化學氧化法

  利用強氧化劑將氨氮直接氧化成氮氣進行脫除的一種方法。折點加氯是利用在水中的氨與氯反應生成氨氣脫氨,這種方法還可以起到殺菌作用,但是產生的余氯會對魚類有影響,故必須附設除余氯設施。在溴化物存在的情況下,臭氧與氨氮會發生如下類似折點加氯的反應:

  Br-+O3+H+→HBrO+O2,

  NH3+HBrO→NH2Br+H2O,

  NH2Br+HBrO→NHBr2+H2O,

  NH2Br+NHBr2→N2+3Br-+3H+。

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