污水处理技术工艺

高浓度氨氮废水处理你知道哪些

过量的氨氮排入水中会导致富营养化,降低水体的观赏价值,硝酸盐和亚硝酸盐的氧化也会影响水生生物甚至人的健康。因此,废水脱氮处理已得到广泛关注。

目前主要的反硝化方法有生物硝化反硝化、折叠点氯化、气提和离子交换等。

消化后的污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工废水、合成氨化工废水中氨氮浓度很高(500 mg/l甚至数千mg/l)。由于生物抑制作用或游离氨氮的成本,上述方法的应用将受到限制。

高浓度氨氮废水的处理方法可分为物理法、生化组合法和新型生物脱氮法。

物化法

吹脱法

利用碱性条件下氨氮气相浓度与液相浓度的气液平衡关系,提出了一种分离氨氮的方法。一般认为,汽提效率与温度、pH和气液比有关。

影响汽提效率的关键因素是温度、气液比和pH值。

当水温大于25℃,气液比控制在3500时,渗滤液pH控制在10.5时,氨氮浓度高达2000≤4000 mg/L的垃圾渗滤液的去除率可达90%以上。

低温下汽提法对氨氮的去除效率不高。

对肥料厂高浓度氨氮废水(如882毫克/升)进行超声波处理。最佳工艺条件为ph=11,超声吹制时间为40分钟,空水比为l000:1。结果表明,超声照射废水后,氨氮吹气效果比传统吹气技术明显提高。氨氮的去除率提高了17倍,达164倍,高于90倍,吹后氨氮浓度在100毫克/升以内。

为了以较低的成本调节pH值至碱度,在废水中加入一定量的氢氧化钙是必要的,但容易形成结垢。同时,为了防止氨氮吹出造成的二次污染,有必要在汽提塔后设置氨氮吸收装置。

在UASB预处理的垃圾渗滤液(2240mg/L)处理中,当pH=11.5时,氨氮去除率可达95%,反应时间为24h,仅采用120r/min的速度梯度进行机械搅拌。

在pH=12的条件下,曝气去除氨氮时,pH在17h开始下降,氨氮去除率仅为85%。

因此,认为汽提脱氮的主要机理应是机械搅拌而不是空气扩散搅拌。

沸石脱氨法

沸石中的阳离子与废水中的nh 4+交换,实现反硝化。

沸石通常用于处理低浓度氨氮废水或含有微量重金属的废水。结果表明,每克沸石对15.5 mg氨氮有最大的吸附潜力。当沸石粒径为30≤16目时,氨氮去除率达78.5%;当沸石颗粒大小、吸附时间、投加量相同时,进水氨氮浓度越高,吸附率越高,沸石作为吸附剂去除渗滤液中氨氮是可行的。

结果表明,Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo的效果最好,其次是Ca-Zeo.增加离子交换床高度可以提高氨氮去除率,综合考虑经济原因和水力条件,床高为18 cm(H/D=4),相对流量小于7.8BV/h,且尺寸更适宜。离子交换方法受悬浮固体浓度的影响。

沸石脱胺法的应用必须考虑沸石的再生,通常包括再生液法和焚烧法。当使用焚化时,产生的氨必须经过处理。

膜分离技术

通过膜的选择性渗透去除氨氮的方法。该方法操作简单,氨氮回收率高,无二次污染。采用电渗析法和聚丙烯(PP)中空纤维膜法处理氨氮浓度较高的无机废水。

对2000年至3000毫克/升的氨氮废水进行电渗析处理,去除率可在85<gt;以上,可得8.9<gt;氨水浓度。该方法工艺简单,不消耗药物,操作过程中耗电量与废水中氨氮浓度成正比。对pp中空纤维膜的除氨效率为90>lock;gt;,回收的硫酸铵浓度约为25<lock;gt;。操作中需加碱。加碱量与废水中氨氮浓度成正比。

乳状液膜是一种乳状液形式的液膜,具有选择性渗透性能,可用于液-液分离。在分离过程中,通常采用乳状液膜(如煤油膜)作为分离介质,以NH3的浓度差和扩散传递为驱动力在油膜两侧使NH3进入膜内,从而达到分离的目的。

采用液膜法处理湿法冶金厂(1000~1200MnH4-N/L,pH=6/9)的总放电废水。当使用烷醇胺聚氧乙烯醚作为表面活性剂时,使用4%/6%作为表面活性剂,并进行pH4.4MAP沉淀。

这主要是由于使用了下列化学反应:

Mg2 ++NH4++PO43-=MgNH4PO4

理论上,在氨氮浓度较高的废水中按一定比例加入[Mg2+][NH4+][PO43-]>2.5*10-13,可以产生磷酸镁铵(MAP),并去除废水中的氨氮。以氯化镁为原料制备磷酸镁铵沉淀剂。6H2O和Na2HP04?12H20以高浓度氨氮去除工业废水中的高浓度氨氮。

结果表明,ph8.9 l、mg2+、nh4、p043-的摩尔比为1.25:1,反应温度为25°C,反应时间为20分钟,沉淀时间为20分钟。氨质量浓度可由9500毫克/升降至460毫克/升,去除率可达95+。

由于大多数废水中镁盐的含量低于磷酸盐和氨氮,虽然生产出的磷酸铵镁可以作为农业肥料来抵消部分成本,但镁盐的成本仍然是制约该方法实施的主要因素。

海水用之不竭,含有大量的镁盐。以海水为镁离子源,研究了磷酸铵镁的结晶过程。卤素是制盐的副产品,主要含有MgCl 2和其他无机物.Mg2约为32 g/L,是海水的27倍。

以MgCl2、海水和卤水为Mg2+源,采用磷酸铵镁结晶法处理猪场废水。结果表明,pH是最重要的控制参数。当终点pH为9.6左右时,反应可在10min内完成。由于废水中N-≤-P的不平衡,与其它两种Mg~(2+)源相比,卤水除磷效果基本相同,但脱氮效果略差。

化学氧化法

一种用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气去除的方法。分界点氯化是利用水中的氨与氯反应生成氨气进行脱氨。这种方法也可以起到杀菌作用,但产生的余氯会对鱼类产生影响,因此有必要安装余氯去除设施。

在存在溴化物的情况下,臭氧和氨氮会发生与氯化类似的下列反应:

Br-+O3+H+→HBrO+O2

NH3+HBrO→NH2Br+H2O

NH2Br+HBrO→NHBr2+H2O

NH2Br+NHBr2→N2+3Br-+3H+

采用有效容积为32L的连续曝气柱,研究了BR/N、pH和氨氮初始浓度对合成废水(氨氮600 mg/L)反应的影响。确定去除最多氨氮和生成最少NO3-的最佳反应条件。

结果表明,在对数坐标下,出水NO3-N与进水氨氮之比NFR与BR-/N呈线性关系。当BR-/N>0.4,氨氮负荷为3.6×4.0kg/(m3/d)时,NFR随氨氮负荷的降低而降低。在出水pH=6.0时,至少有NFR和Br-Br(毒性副产物).Na2SO3可以定量分解Br-Br,ORP可以控制Na2SO3的用量。

生化联合法

物化方法处理高浓度氨氮废水不受高浓度氨氮的限制,但氨氮浓度不能降到足够低(如低于100 mg/L)。高浓度的游离氨氮或亚硝酸盐氮对生物脱氮有抑制作用。在实际应用中,采用生化组合的方法对高浓度氨氮废水进行生物处理前的物化处理。

研究了剥离缺氧-好氧工艺处理高浓度氨氮垃圾渗滤液。结果表明,当汽提条件控制在ph=95,汽提时间为12小时时,缺氧好氧生物处理对氨氮(从1400 mg/L到19.4 mg/L)和COD的去除率均大于90%。

废物沥滤液用生物活性炭流化床处理(鳕鱼800至2700毫克/升,氨氮220至800毫克/升)。结果表明,脱氮率可达到90℃以上,脱鳕鱼率可达到70℃。并且在0.71千克/(m3/d)的氨氮负载下可以完全去除bod。

为提高渗滤液的可生化性,采用石灰絮凝沉淀和气提作为预处理手段,在后续的好氧生化处理池中添加吸附剂(粉末活性炭和沸石)。结果表明,当吸附剂浓度为0≤、5g·L-1时,COD和氨氮的去除率随吸附剂浓度的增加而增加,当吸附剂浓度为5g·L-1时,COD和氨氮的去除率随吸附剂浓度的增加而增加。沸石对氨氮的去除优于活性炭。

膜生物反应器是一种新型高效的废水处理系统,将膜分离技术与传统的废水生物反应器结合起来。处理效率高,出水可直接回用,现场设备占地面积小。剩余污泥的量较小。该困难在于保持膜通量并防止膜的泄漏。

采用一体式膜生物反应器(MBR)对高浓度氨氮废水的硝化特性进行了研究。

结果表明,当原水中氨氮浓度为2000 mg/L,进水中氨氮的体积负荷为2.0 kg/(m3)时,氨氮的体积负荷为2.0 kg/(m3)。d)氨氮去除率可达99%以上,系统相对稳定。反应器内活性污泥比硝化速率半年稳定在0.36/d左右。

新型生物脱氮法

近年来,国内外出现了一些新的脱氮工艺,为高浓度氨氮废水脱氮提供了新的途径。主要有短程硝化和反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化。

短程硝化反硝化

生物硝化反硝化是目前应用最广泛的反硝化方法。由于氨氮氧化过程中需要大量的氧气,曝气费用已成为该反硝化方法的主要支出。短程硝化反硝化(将氨氮氧化为亚硝酸盐氮反硝化)不仅可以节省氨氧化耗氧量,而且还可以节约反硝化所需的碳源。

以合成废水(含高浓度氨氮模拟工业废水)为研究对象,确定了亚硝酸盐积累的最佳条件。为了实现亚硝酸盐的积累,pH值不是关键的控制参数,因为当pH值为6.45/8.95时,所有硝化过程都形成硝酸盐,当pH<6.45或pH>8.95时,硝化作用受到抑制,氨氮积累发生。当DO=0.7mg/L时,65%的氨氮以亚硝酸盐的形式积累,氨氮的转化率在98%以上。当DO<0.5mg/L时,当DO>1时出现氨氮积累。7 mg/L,所有硝酸盐均被硝化为硝酸盐。

比较分析了低碳氮比高浓度氨氮废水的亚硝化玻璃型和硝酸酸型脱氮效果。实验结果表明,亚硝酸盐反硝化能明显提高总氮的去除效率,氨氮和硝态氮的负荷可增加近一倍。此外,pH和氨氮浓度等因素对反硝化类型也有重要影响。

短切硝化反硝化处理焦化废水中试结果表明,当进水COD、氨氮、TN、苯酚浓度分别为1201.6、510.4、540.1、14.2、181.5和0.4mg/L时,出水COD、氨氮、TN和苯酚的平均浓度分别为197.1、14.2、181.5和0.4mg/L。d 110.4mg/L,去除率分别为83.6%、97.2%、66.4%和99.6%。

与传统的生物脱氮工艺相比,氨氮负荷大,在较低的c/n条件下可提高tn的去除率。

厌氧氨氧化与全过程自养反硝化

厌氧氨氧化是在厌氧条件下将氨氮作为电子受体直接氧化为氮的过程。

Anammox的生化反应公式为:

NH_4+NO_2-≤N_2+2H_2O

aammox细菌是一种专门的厌氧自培养细菌,因此非常适合处理含氮和低c/n的氨氮废水。与传统工艺相比,厌氧氨氧化脱氮方法简单,不需要加入有机碳源,防止二次污染。具有良好的应用前景。

厌氧氨氧化有两种主要应用:CANON工艺和与中温硝化(SHARON)相结合形成SHARON-ANAMMOX联合工艺。

佳能工艺是一种在限制氧条件下,利用全自养微生物同时去除氨氮和亚硝酸盐的方法。从反应形式上看,它是Sharon和Anammox工艺的结合,是在同一反应器中进行的。

当溶解氧控制在1 mg/L左右,进水氨氮负荷小于0.46kgNH_4~+/(m3·≤·d)时,可实现CANON工艺,氨氮去除率大于95%,总氮去除率大于90%。

结果表明,厌氧氨氧化法和佳能法在气举反应器中均能很好地操作,并能获得较高的氮转化率。将溶解氧控制在0.5 mg/L左右,厌氧氨氧化法的脱氮速率可达8.9 kg N/(m3/d),佳能法的脱氮速率可达1.5 kg N/(m3/d)。

好氧反硝化

传统的反硝化理论认为反硝化细菌是需氧细菌,其呼吸链在氧气条件下以氧为最终电子受体,在缺氧条件下以硝酸盐为最终电子受体。因此,如果进行反硝化,必须在缺氧环境中进行。

近年来,好氧反硝化的发现和报道越来越受到人们的重视。一些好氧反硝化菌已被分离出来,有些能同时进行好氧反硝化和异养硝化作用(如Tpantotrofha.LMD82.5等被Robertson等人分离和筛选)。这样,在同一反应器中实现了真正的同步硝化反硝化,简化了工艺流程,节约了能源。

实验结果表明,好氧反硝化的存在,好氧反硝化能力随混合溶液溶解氧浓度的增加而下降。溶解氧浓度为0.5mg/L时,总氮去除率可达66.0%。

连续动态实验研究表明,对于高浓度氨氮渗滤液,普通活性污泥好氧反硝化过程的总氮去除率可达10%以上。随着溶解氧浓度的降低,硝化速率降低;随着溶解氧浓度的降低,反硝化速率增加。

硝化反硝化动力学分析表明,当溶解氧浓度为0.14mg/L左右时,硝化反硝化速率相同,同时发生硝化反硝化,其速率为4.7mg/L。h),硝化kn=0.37 mg/l,反硝化kd=0.48 mg/l。

脱氮过程中产生的n2o是产生新污染的温室气体。相关机制还不够深入。许多工艺仍在实验室阶段,需要进一步研究,才能有效地将其应用于实际工程。此外,还存在全自补反硝化、同步硝化和反硝化等工艺仍处于实验研究阶段,具有良好的应用前景。

高浓度氨氮废水处理你知道哪些

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