污水处理技术工艺

氨氮废水处理的三大类主要技术解析

目前,我国氨氮处理最实用的技术是生物脱氮、氨吹脱汽提、锯齿氯化、化学沉淀、离子交换、液膜、土壤灌溉等。

一.生物法

1.生物机理-生物硝化反硝化机理

在生物脱氮污水的过程中,首先,在好氧条件下,污水中的氨氮通过好氧硝化细菌的作用被氧化成亚硝酸盐或硝酸盐;然后,在脱氧条件下,利用反硝化细菌。 (Deaza细菌)亚硝酸盐和硝酸盐被还原成氮并从污水中逸出。因此,污水的生物脱氮包括硝化和脱氮两个阶段。

硝化是将氨氮转化为硝酸盐的过程,包括两个基本步骤:用亚硝酸盐细菌将氨氮转化为亚硝酸盐,用亚硝酸盐细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。

在缺氧条件下,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原为n2的过程,由伴生反硝化细菌(反硝化细菌)作用而产生,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种有机底物(碳源)。

生物反硝化可以去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%≤95%,二次污染小且相对经济,因此在国内外得到了最为广泛的应用。但其缺点是低温下面积大,效率低。

2.传统生物法

目前国内外用于氨氮废水处理的成熟生物处理方法是传统的预反硝化生物脱氮法,如A_2O、A_2O工艺等,在一定程度上可以去除废水中的氨氮。传统的生物反硝化途径一般包括硝化和反硝化两个阶段。硝化和反硝化分别由硝化细菌和反硝化细菌进行。由于环境要求不同,这两个过程不能同时发生。然而,硝化是在好氧条件下进行的,反硝化是在缺氧或厌氧条件下进行的,但只能依次进行,即在好氧条件下进行硝化,在缺氧或厌氧条件下进行反硝化反应。本文提出的大多数生物反硝化过程将缺氧区和好氧区分开,形成分级硝化反硝化过程,使硝化和反硝化可以独立进行。

1932年,Wuhrmann利用内源性反硝化建立了反硝化作用。 Ludzack和Ettinger在1962年提出了预脱硝。1973年,巴纳德将前两个过程结合起来。提出了A / O工艺,并引入了各种改进,如Bardenpho,Phoredox(A2 / O)UCT,JBH和AAA工艺,这是传统硝化和反硝化工艺的典型特征。

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3. A/O系统

A/O反硝化除磷系统,即缺氧好氧反硝化除磷系统。70年代由美国、南非等国家开发,具有去除废水中氮污染物的能力,对脱磷有一定的影响。其工艺流程是让废水依次经过缺氧和好氧两个阶段,所以一般称为缺氧好氧反硝化除磷系统,简称A/O系统。A/O系统流程简单,操作管理方便,易于利用原厂进行改造,提高了出水水质。近年来,它的应用越来越广泛。

4.缺氧/有氧过程(简称a2/o法)

A2-O处理工艺是在好氧条件下,在硝化细菌的作用下,将废水中的NH_3和铵盐氧化为NO_2~-N和NO_3~-N,然后在缺氧条件下反硝化将NO_2~-N和NO_3~-N还原为N_2~-N。达到脱氮的目的。A2-≈-O工艺是目前应用最广泛的一种工艺。在A≈O法的基础上增加厌氧“4 97”和缺氧阶段,在A≈O法的基础上在厌氧“4 97”缺氧阶段添加厌氧“4 97”。

5.厌氧-缺氧-好氧工艺(A_1-A_2O工艺)

A1-A2 / O工艺和A2 / O工艺属于生物脱氨工艺,其中硝化 - 反硝化工艺是基本工艺。不同之处在于A1-A2 / O工艺为A1 / O工艺增加了第一阶段预处理。段 - 厌氧段(A1)旨在通过水解(酸化)的预处理改变废水中难熔物质的分子结构,改善其生物降解性并增强脱氮效果。

近几十年来,尽管生物反硝化技术有了很大的发展,但硝化和反硝化的两个过程仍需要在两个隔离的反应器中进行,或在同一个反应器中进行,在时间或空间上造成缺氧和有氧环境的交替。传统的生物反硝化工艺主要有前反硝化和后反硝化。

为了实现更高的脱氮率,必须提高循环比,相应增加能耗。

反硝化后依靠投加快速且易于降解的有机碳源,同时也产生大量的污泥,且出水COD和DO水平低也影响出水水质。

传统生物脱氮工艺存在许多问题:

(1)工艺流程长,占地面积大,基本建设投资高;

(2)由于硝化细菌增殖缓慢,难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季,系统的HRT较长,需要较大的曝气池,增加了投资和运行成本。

(三)为保持生物浓度高,取得良好的脱氮效果,系统必须同时回收污泥和硝酸盐溶液,增加功耗和运行成本;

(4)系统抗冲击能力较弱,高浓度NH_3-N和NO_2~-废水会抑制硝化细菌的生长;

(5)硝化过程中产生的酸度需要通过投加碱来中和,这不仅增加了处理成本,而且还可能造成二次污染等。

6.生物脱氮法新工艺

随着生物脱氮技术的深入研究,其新的发展已经突破了对传统理论的认识。近年来的许多研究表明:

硝化作用不仅由自养细菌完成,也由一些异养细菌完成。反硝化不仅是在厌氧条件下进行,而且是由一些细菌在好氧条件下进行的。此外,许多好氧反硝化菌也是异养硝化菌(如硫闪锌矿厌氧菌),可以将NH4+氧化成NO2-然后直接反硝化。

生物反硝化技术在概念和工艺上的新发展主要有:短距离(或简单)反硝化、同时反硝化和反硝化、厌氧氧化。氨氧化-氨氧化物)。

7.厌氧氨氧化工艺

厌氧氨氧化(ANA-MMOX)是一种以硝酸盐为电子受体,以氨为直接电子供体,还原硝酸盐或将亚硝酸盐转化为氮的反硝化反应。与传统的硝化反硝化或同步硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧化具有许多突出的优点。主要调查结果如下:

(1)无需添加有机物作为电子给体,可节省成本,防止二次污染;

(2)硝化每次氧化需要1摩尔NH4+2摩尔氧气,而在厌氧氨氧化中,1摩尔NH4+氧化只需要0.75摩尔氧气,耗氧量降低62.5%(不考虑细胞合成),耗氧量大大降低。

(3)传统的1molnh 4+的硝化氧化可以产生2molh+,反硝化到1molno 3-或no2-会产生1moloh-,氨的厌氧氧化产生的酸量大大减少,碱生产量减至零。可以节省大量的中和试剂。厌氧氨氧化及其工艺技术具有重要的研究价值和发展前景。

8.短程硝化反硝化过程

短程硝化反硝化通过控制HNO 2阶段的硝化终止,然后进行反硝化。

短程生物脱氢工艺的优点:可节省约25%的氧气供应,降低能耗;当C / N比恒定时,可以节省脱氮所需的40%碳源,提高TN去除率;减少污染产生的泥浆量可达50%;减少碱量,缩短反应时间。然而,短程硝化和反硝化的缺点是不能长时间稳定地维持HNO2的积累。

目前,荷兰代尔夫特工业大学开发的Sharon工艺已在荷兰鹿特丹的Dockhaven污水处理厂完成并投入运行。

9.同时硝化和反硝化过程

所谓同步硝化反硝化过程,是指在相同的反应器内,在相同的运行条件下,同时发生硝化和反硝化的现象。同步硝化和反硝化是在反应器中进行的,具有以下优点:

全氮去除和强化除磷;

◆减少曝气量,节约能源,增加设备处理负荷,降低碱度能耗;

_简化系统的设计和操作。

同时,硝化和反硝化工艺的不足是影响因素较多,工艺难以控制。

荷兰、丹麦、意大利等国的污水处理厂一直采用同步硝化反硝化脱氢工艺。

总之,氨氮废水的生物处理相对稳定,但一般要求氨氮浓度小于400 mg/L,总氮去除率可达70%~95%。新型生物脱氮工艺对高浓度氨氮废水具有较高的处理效率.目前,实践中存在着短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件都比较严格。特别是对溶解氧的要求较高,在实际应用中难以控制。其他新的脱氮技术还处于试验阶段。

对于高浓度含氮污水,组合物复杂,生物毒性大。为了达到良好的处理效果,必须采用不同的工业和污水性能的不同处理方法。目前,焦化,谷氨酸钠和化肥工业中常采用A / O方法,水产养殖业普遍采用SBR法(序批式生物反应法)。根据国内外的研究成果和实践,生物脱氮氨技术将成为未来高浓度氨氮废水处理的方向。

二.物理化学处理法

1.吹脱法及汽提法

汽提和汽提方法主要用于去除水中的溶解气体和一些挥发性物质。去除污染物的目的是使水中的溶解气体和挥发性溶质通过气液界面,充分接触水中的气体和水,进入气相。空气或水蒸气通常用作载气,前者称为汽提,后者称为汽提。

氨吹脱和蒸汽萃取是一个传质过程,即在一个高ph值下,使废水与空气紧密接触以降低废水中氨的浓度的过程。其驱动力来自于空气中氨的分压和废水中氨的平衡分压。两者之间的区别。

氨吹脱汽提工艺具有工艺简单、处理效果稳定、施工成本低、运行成本低等优点,但其缺点是形成规模。在大型氨吹脱汽提塔中,结垢是一个严重的操作问题。如果产生软水垢,可以安装喷水系统;如果产生硬水垢,无论是喷雾器还是刮板都不能消除这一问题。

2.折点氯化法

破点氯化的方法是将氯气排放到废水中,使之达到某一临界点。此时,水中游离氯含量较低,但氨浓度降至零。当氯的摄入量超过这个点时,水中游离氯的数量就会增加。因此,这个点被称为断点。这种状态下的氯化称为折叠点氯化。折点氯化脱氨的机理是氯与氨反应生成无害氮,N_2逃逸到大气中,使反应继续向右转。

氯比:M(Cl2)与M(NH3-N)的比例为8:1至10:1。当氨氮浓度小于20 mg / L时,反硝化速率大于90%,pH值影响较大,pH值较高时产生NO3-,当温度较低时产生NCl3,消耗量较大氯,pH通常控制在6-8。

该方法用于污水深度处理,反硝化率高,设备投资少,反应迅速、完全,消毒效果好。但液氯的安全使用和储存要求很高,对酸碱度的要求也很高。采出水需加碱中和,处理成本高。此外,氯胺和氯化有机化合物等副产品也会造成二次污染。

3.化学沉淀法

自1960年代以来,化学沉淀一直用于废水处理。然后通过重力降水将地图与废水分离。这避免了将其他有害离子引入废水中,mgo在中和h+中也起到一定的作用,节省了碱的量。化学沉淀后,如果nh 4+-n和po 43的残留浓度仍然较高,则建议在生物处理前放置化学沉淀,生物处理后的n和p含量可以进一步降低。产品图为圆柱形晶体,无吸湿性,在空气中迅速干燥。降水时很少吸收有毒物质,不吸收重金属和有机物。此外,地图溶解度随ph值的增加而降低,温度越低,地图溶解度越低。

化学沉淀法可用于处理不同浓度的氨氮废水。当与生物法相结合处理高浓度氨氮废水时,曝气池不需要达到硝化阶段,曝气池的容积可比硝化反硝化方法减少一倍左右。与硝化反硝化方法相比,化学沉淀法对NH4+-N有较好的去除效果。与硝化反硝化相比,能耗大大降低,反应不受温度的限制,不受有毒物质的干扰。产品图,也可用作肥料。可以在一定程度上降低加工成本。因此,MAP沉淀法是一种技术上可行、经济合理的方法,具有很大的发展前景。然而,为了在工业废水处理中得到广泛应用,以下两个问题需要解决:

(1)寻找廉价高效的除尘器;

(2)发展MAP作为肥料的价值。

4.离子交换法

沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅酸盐铝酸盐。斜发沸石是一种常用的脱氨氮离子交换树脂。该方法投资少,工艺简单,操作方便。但对于高浓度氨氮废水,树脂再生频繁,操作困难,再生液仍为高浓度氨氮废水,需重新处理。常用的离子交换系统有三种:

(1)固定床

在该系统中,溶液的去电离过程是一个两阶段的间歇过程。当溶液通过空生树脂床时,阳离子与氢离子交换,形成酸性溶液,然后通过阴树脂床除去阴离子。当交换能力耗尽时,树脂会原地再生,常采用向下流动再生的方法。这种方法既可靠又方便,但其化学效率较低,体积大,树脂量大,有时为了满足连续流动的要求。此外,还需要一个储存设施,从而增加投资成本。

(2)混合床

混合床系统采用一步法从溶液中去除离子。溶液通过混合床流动,其中正离子树脂和阴离子树脂完全混合。混合床的再生比两个单床的再生要复杂得多,因为在再生之前,两种树脂必须分开。

在水力学中,两种树脂之间的比重差可以通过水力反冲洗来分离。虽然混合床的化学效率较高,但需要大量的洗涤水。这对节约用水不好。此外,当交换离子作为回收产品收集时,回收的液体稀少,富集成本也很高。

(3)移动床

移动床系统通过两阶段过程从溶液中去除离子。在这两种方法中,尽管由工作流体处理的水是间歇性的,但其效果是连续的。首先,溶液和阳离子树脂沿相反方向流动,阳离子树脂通过容器脉动,新鲜树脂从一端补充,用过的树脂从另一端排出,离子交换和树脂再生是在此过程中完成。然后溶液流过类似于上述的阴离子树脂移动床,以完成阴离子的交换。

三.液膜法

自1986年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法已被广泛研究。

许多人认为液膜分离法可能是萃取法之后的第二代分离纯化技术,特别是用于低浓度金属离子的纯化和废水处理。乳液膜法去除氨氮的机理是氨氮(nh 3-n)溶于膜相(油相)。在膜两侧氨浓度差异的推动下,氨分子通过膜表面不断吸附,渗透扩散转移到膜阶段内部。解吸,以便分离和去除氨氮。

通常使用硫酸作为吸收剂,使用耐酸疏水膜。NH_3在吸收剂与微孔膜的界面被H_2SO_4吸附,形成非挥发性的(NH_4)_2SO_4,并被回收。对膜吸收法中膜的泄漏进行了研究,发现高氨氮和高盐含量能有效地抑制水的渗透蒸馏通量。该方法具有投资少、能耗低、效率高、使用方便、操作简单等特点。此外,膜吸收法还具有传质面积大、无夹带、淹没、沟道流动、起泡等现象。

1.土壤灌溉

土壤灌溉是利用低浓度氨氮废水(<50 mg/-L)作为作物肥料,不仅为污水灌区农业提供了稳定的水源,而且避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。番茄罐头废水与城市污水混合后,在氧化池中处理为11 mg氨氮/L灌溉,氨氮可被完全吸收,马铃薯加工厂废水也可用于喷灌,25 mg氨氮/L出水中75%的氨氮被吸收。

爱知县大学生物实验室和日本爱知县农业研究中心利用日本西南部的稻田吸收氨氮。研究表明,总面积中只有一半的稻田可以吸收该地区所有排水渠道中一半的氨氮负荷。但是,用于土壤灌溉的废水必须进行预处理,以去除细菌,重金属,酚类,氰化物和油类等有害物质,以防止污染地下水和污染细菌。

四、探讨

氨氮废水的处理技术有其自身的优缺点:氨氮废水的生物处理相对稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总脱氮率可达70%-95%,是目前国内应用最广泛的方法。国外。

生物脱氮新工艺对高浓度氨氮废水的处理效果更好。要求比较严格。在实际应用中难以控制,其他新的脱氮技术还处于实验研究阶段。

氨吹脱法具有工艺成熟、汽提效率高、运行稳定等优点,但能耗大,塔壁易扩展,冷季效率降低。化学沉淀法具有工艺简单、效率高、投加量大等优点,因此有必要寻找一种高效、廉价、无污染的助凝剂或助凝剂。对膜吸收法中膜的泄漏进行了研究,发现高氨氮和高盐含量能有效地抑制水的渗透蒸馏通量。对于组成简单的氨氮废水,在物理化学法中,汽提法和膜吸收法是较经济、有效的选择。如果污水成分相对复杂,如含油污染物含量高,则有必要进行气浮等预处理。

针对高浓度氨氮废水,为保证出水达标,建议采用物理和生物工艺相结合的方法,代替单一工艺,彻底去除废水中的氨氮。

结合上述各种方法:与有机物相比,污水中氨氮的去除相对比较麻烦。生化方法经济,但不适用于中高浓度氨氮废水;理化方法可以处理高浓度氨氮废水,但往往是多种方法串联组合,操作成本高,有的会造成二次污染。

对于工业废水,由于氨氮浓度较高,建议采用高浓度氨氮废水集中物化处理与其他废水混合的联合工艺,再采用常规生化处理,可适当减少工程投资。施工后的投资和运营成本。

一般而言,生产单位应首先改革生产工艺,尽量减少使用含氮原料。如果必须使用,应尽量减少气泡泄漏,减少上游的氨氮排放。根据企业的实际情况,综合考虑污水去氮处理工艺的选择。设计过程应先进行试验,试验确定后再开始设计和施工。

·结论·

氨氮废水处理方法的选择应遵循以下原则:

主要研究结果如下:

(1)城市污水、中、低氨氮工业废水中氨氮的去除,由于工艺简单、处理能力强、运行方式灵活、处理工艺成熟、处理经济等优点,在其他同等条件下优先考虑。

(2)应根据废水的特点选择高浓度氨氮工业废水。不同的物理和化学方法结合生物方法更经济有效。

五、展望

虽然氨氮的去除方法很多,有时与各种技术结合处理,但对氨氮废水的处理仍然缺乏有效、经济、稳定的处理方法。一些工艺在去除氨氮的同时会带来二次污染。操作简单、处理性能稳定高效、运行成本低、实现氨氮回收利用的处理技术是今后的发展方向。针对各种方法存在的问题及其发展前景,在今后氨氮废水的研究中应考虑以下几个方面:

(1)开发廉价沉淀,包括开发磷源、镁源和回收利用。

(2)改善离子交换器的吸附性能,延长离子交换器的使用寿命和使用寿命。

(3)生物脱氨技术是未来高浓度氨氮废水处理的方向。

(4)生物膜法(MBR)结合物理和化学方法与生物方法相结合,将成为处理各行业高浓度氨氮废水的实用可行的新工艺。应进一步研究解决膜处理渗透和膜污染的问题。

(5)改进的生物、理化工艺和联合处理工艺有较大的发展空间。

(6)进一步扩大实验研究的工业应用。

氨氮废水处理的三大类主要技术解析

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