污水处理技术工艺

氨氮对环境的危害,详细介绍五种方法去除废水中高氨氮

氨氮是指水中游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式的氮。动物有机质的氮含量一般高于植物有机质。同时,人畜粪便中的含氮有机物极不稳定,易分解成氨。因此,当水中氨氮含量增加时,是指以氨或铵离子形式存在的化学氮。地表水和地下水中以硝酸氮(NO3)为主,污染水中的氨氮称为氨水化物,又称非离子氨,形式为游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)。非离子氨是引起水生生物毒性的主要因素,而铵离子则相对无毒。国家标准III类地表水中非离子氨氮浓度小于1 mg/L,氨氮是水中的营养物质,可导致水体富营养化。它是水中主要的耗氧污染物,对鱼类和某些水生生物具有毒性。在一定条件下,水中氨氮对人体健康的影响可以转化为亚硝酸盐。长期饮用,水中的亚硝酸盐会与蛋白质结合形成亚硝胺,亚硝胺是一种强致癌物,对人体健康危害极大。

对生态环境的影响

氨氮对水生生物的主要危害是游离氨,其毒性比铵盐高数十倍,随着碱度的增加而增加。氨氮的毒性与池水的ph值和水温密切相关。一般来说,ph值和水温越高,鱼的毒性越大,对鱼的危害与亚硝酸盐相似。

氨氮对水生生物的危害可分为急性和慢性。慢性氨氮中毒的危害是:摄食量减少,生长缓慢,组织损伤,组织间氧转运减少。鱼类对水中氨氮很敏感,当氨氮含量较高时,会导致鱼类死亡。急性氨氮中毒的危害是:水生生物表现为多动,水中失去平衡,惊厥,严重时甚至死亡。

介绍了如何处理高氨氮废水。

一、物化法

1. 吹脱法

在碱性条件下,利用气相浓度与氨氮液相浓度之间的气液平衡关系,提出了一种分离氨氮的方法。一般认为,汽提过程与温度、PH值和气液比有关。

2. 沸石脱氨法

利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+交换脱氮。沸石脱氨基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。采用焚烧法时,必须对产生的氨进行处理。

3.膜分离技术

利用膜选择去除氨氮的方法。该方法操作方便,氨氮回收率高,无二次污染。例如:气体和水分离膜去除氨氮。氨氮在水中有解离平衡。随着ph值的上升,水中的氨与nh3的比例增加。在一定的温度和压力下,nh3的气态和液态部分达到平衡。根据化学平衡运动原理,根据化学平衡运动原理。在本质上,所有的平衡都是相对的和暂时的。只有在一定条件下才能保持化学平衡。"根据这一原则,进行了以下设计概念。膜的一边是高浓度的氨氮废水,另一边是酸性水溶液或水。当左温t1>20°C,ph1>9,p1>p2保持一定的压差时,然后将废水中的游离氨nh4+转化为氨分子nh3,通过原料液侧界面扩散到膜表面。在膜表面的偏压差作用下,通过膜孔,进入吸收剂,并在酸性溶液中与h+快速反应,生成铵盐。

4.MAP沉淀法

主要使用下列化学反应:Mg2+NH4+PO43-=MgNH4PO4

理论上,当[Mg2][NH4-][PO 43-]>2.5×10-13:00时,可在高浓度氨氮废水中加入磷盐和镁盐,形成磷酸铵镁(MAP),去除废水中的氨氮。

5.化学氧化法

一种用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮的方法。折叠点氯化是利用氨在水中形成氨的脱氨作用,这种方法也能起到杀菌的作用,但由此产生的余氯会对鱼类产生影响,因此有必要增设余氯去除设施。

二、生物脱氮法

传统的和新开发的反硝化工艺包括A/O、两级活性污泥法、强氧化好氧生物处理、短切硝化反硝化、氨氮的超声波汽提处理。

1.a/o过程将缺氧段和后段的氧段串联起来。在a段中的作用不大于0.2毫克/升,而在o段中的作用=2至4毫克/升。在缺氧段,异养细菌将污水和可溶性有机物中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物水解为有机酸,将有机物大分子分解为小分子有机物,并将不溶性有机物转化为可溶性有机物。当这些低氧水解产物进入有氧槽进行有氧处理时,提高了污水的生化性能和氧气的效率。在缺氧段异养细菌中,污染物如蛋白质和脂肪被氨基化(在n中的氨基或有机链上的氨基酸)至游离氨(nh3,nh4+),并在充足的氧气供应条件下,自养菌的硝化作用将nh 3-n(nh 4+)氧化为no 3-,通过回流控制回到池中,在缺氧条件下,异氧原的反硝化作用使no 3-分子氮(n2)还原,以完成c,n,实现对污水的无害处理。其特点是缺氧池在前方,污水中的有机碳被反硝化细菌利用,可以减少后续有氧池的有机负荷。缺氧池后的氧气可以进一步去除脱氮残留的有机污染物,改善水质。但去除氮和磷的效果稍差,去除效率为70-80等。而除磷效果仅为20~30℃.

2。二级活性污泥法可有效去除有机物和氨氮,二级为延迟曝气阶段,停留时间36h左右,污水浓度2g/l以下,不排泥或少排泥可降低污泥处理成本。

3。强氧化好氧生物处理的典型代表是粉末活性炭法(PACT法)。

粉末活性炭(PAC)法的主要特点是在曝气池中加入粉末活性炭(PAC),利用粉末活性炭高度发达的微孔结构和较大的吸附能力,在其表面富集溶解氧和营养物质,为吸附在PAC上的微生物提供良好的生存环境,从而提高有机物的降解速率。

近年来国内外出现了一些新的脱氮工艺,为高浓度氨氮废水的脱氮处理提供了新的途径。有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化。

4. 短程硝化反硝化

生物硝化和反硝化是最广泛使用的反硝化方法。它是一种比较经济的从水中去除氨氮的方法。其原理是模拟自然生态环境中氮的循环,利用硝化细菌和反硝化细菌的结合。效应是氨氮在水中转化为氮,达到反硝化。由于氨氮氧化过程中需要大量氧气,曝气成本成为这种脱氮方法的主要费用。短程硝化反硝化是在硝化阶段控制氨氮氧化,然后反硝化,消除了传统的亚硝酸盐从亚硝酸盐到硝酸盐的生物反硝化的需要,然后还原为亚硝酸盐两链(即,硝酸铵氧化为亚硝酸盐氮反硝化)。减少污泥生产,硝化过程可减少污泥产量33<垃圾>~35<垃圾>脱氮阶段减少污泥产量55<垃圾>。实现短程硝化和反硝化的关键是控制亚硝酸盐阶段的硝化,防止亚硝酸盐进一步氧化。

5。厌氧氨氧化(ANAMMOX)和自养反硝化(CANON)

厌氧氨氧化是在厌氧条件下,以亚硝酸盐为电子受体,直接将氨氮氧化为氮的过程。

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下,以微生物为代表的微生物直接以NH4+为电子供体,以NO2-或NO3-为电子受体,将NH4+、NO2-或NO3-转化为N2的一种生物氧化过程,在厌氧条件下,NH_4~+、NO_2~-或NO_3~-是以NH_4~+为电子供体,NO_2~-或NO_3~-为电子受体的生物氧化过程。该工艺以独特的生物体为电子供体,将氨氮转化为N2,最大限度地实现了N的循环厌氧硝化。该耦合工艺对厌氧硝化废水的反硝化具有良好的应用前景。对于氨氮高、COD低的废水,由于硝酸盐的部分氧化,大大节约了能源。目前,人们推测厌氧氨氧化的途径很多。一是羟氨与亚硝酸盐反应生成N2O,进一步转化为氮,氨被氧化为羟氨。二是氨与羟氨反应生成联氨,联氨转化为氮,生成四个还原性[H],再转移到亚硝酸盐还原体系中生成羟氨。三是:一方面亚硝酸盐还原为NO,NO还原为N_2O,N_2O还原为N_2;另一方面,NH_4~+经N_2H_4氧化为NH_2OH,N_2H_2转化为N_2。厌氧氨氧化工艺的优点是:可以大大降低硝化能耗,避免反硝化的外部电子给体,节省传统硝化工艺所需的中和剂,并且厌氧氨氧化工艺可以大大降低硝化能耗。产生的污泥量很少。厌氧氨氧化的不足之处在于目前对厌氧氨氧化的反应机理、参与细菌和运行参数尚不清楚。

自养反硝化的整个过程是在一个反应器中完成的,其机理尚不清楚。”Hippen等。结果表明,在限制溶解氧(溶解氧浓度为0.8.1.0 mg/L)和无有机碳源的条件下,60%以上的氨氮转化为氮气。同时,Helmer等人实验证明,在低溶解氧浓度下,细菌以亚硝酸根离子为电子受体,铵离子为电子供体,最终产物为氮。采用荧光原位杂交(FISH)技术对自养反硝化反应器中的微生物进行了监测。结果表明,即使在反应器处于稳定阶段,且曝气量有限的情况下,反应器内仍存在活性厌氧氨氧化菌,没有硝化菌。85%的氨氮转化为氮气。根据上述理论,自养反硝化的全过程可分为两个步骤:一是将部分氨氮氧化成发烟硝酸盐,二是厌氧氨氧化。

6. 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,有氧反硝化现象不断被发现和报道,并逐渐引起人们的关注。一些有氧反硝化细菌已经被分离出来,有些可以同时进行有氧反硝化和异养硝化(如罗伯逊等人分离并筛选出tpantropha.lm d82.5)。这样可以在同一反应器中实现同步硝化和反硝化,简化了工艺,节约了能源。

7.超声吹脱处理氨氮

超声波汽提法是处理高浓度氨氮废水的一种新的高效处理技术。在传统汽提法的基础上,介绍了超声波辐射污水处理技术。超声波与汽提技术相结合处理氨氮的一种方法。这两种方法的结合,不仅改善了超声波处理废水成本高的问题,而且弥补了传统汽提工艺对氨氮去除效果差的缺点。超生物汽提法不仅可以保证氨氮的处理效果,而且可以改善废水中有机物的降解。技术特点如下:(1)90年代高浓度氨氮废水采用高新技术&超声波脱氮技术。总脱氮效率为70≤,脱氮效率为90%,不添加化学试剂,不需加热,处理成本低,处理效果稳定。(2)生化处理采用周期活性污泥法(CASS)工艺,具有建设成本低、生物脱氮功能独特、处理成本低、处理效果稳定、抗负荷冲击能力强、无污泥膨胀现象等优点。脱氮效率达90%以上,保证了氨氮达标排放。

8. Bardenpho工艺

在O工艺的基础上,在工艺中加入缺氧阶段和好氧阶段。反应器的每一级独立操作。将混合溶液从第一好氧池回流到第一缺氧池,第二好氧池不从混合溶液回流(因此,应当注意,在第二好氧池中没有回流混合溶液)。第二缺氧池和第二好氧池不构成第一级ano过程)。添加的缺氧段和好氧"段起"可提高出水的氨化能力,提高出水水质。在操作过程中,第一好氧池的内回流混合物、原水中的有机基质和回流污泥进入第一厌氧池进行反硝化反硝化。由于第一厌氧池的流入物含有更多的内部碳源,所以其具有较高的脱氮速率,但它与进料中进料的比例有关。好氧池的体积可以根据F.M.0.25进行考虑;在无氧的第二罐中,反硝化细菌主要通过内源呼吸进行反硝化,因为好氧二池出水中有机物的浓度较低,没有额外的碳源。因此,好氧二池出水有机物浓度低,无外加碳源,反硝化效率较低,反硝化效率较低。它与系统的污泥龄有关。然而,该反硝化可有效提高整个处理系统的脱氮程度,有利于提高脱氮效率。当需要时,可以将少量的流入物引入厌氧二级槽中,以适当补充碳源,提高脱氮速率。好氧二池在此过程中的主要作用是进一步降低废水中有机物的浓度,提高厌氧二级池和好氧二槽强化处理后出水的表观特性。该方法的脱氮效率可以高达90%/95%(市政污水)。

9. BABE工艺

在通常的污水生物处理工艺中,污泥经过浓缩超层液或氧化处理后的脱水滤液需要返回主要工艺进行处理。由于污泥浓度超层液或脱水滤液富含氮,其回流到主工艺将增加主工艺的处理负荷,从而影响出水处理中的氮指标。在BABE的运行过程中,以A-≤-O模式运行的主处理过程中的部分回流污泥被转移到BABE间歇曝气池中。BABE处理的对象是含有高浓度TN的污泥浓度上清液或污泥脱水滤液。通过BABE池的间歇曝气运行,不仅可以有效地延长处理工艺的污泥龄,而且可以使进水中的氮得到充分硝化。同时,由于BABE池具有良好的消化条件,即较低的有机负荷和良好的温度控制(一般控制在30℃左右),可以有效地增加污泥中硝化细菌的数量。BABE池间歇曝气后,富含硝化菌、内回流和进水的混合物进入A-≤-O工艺的主工艺,实现全反硝化和反硝化,强化了系统的脱氮效果。

三、生化联合法

高浓度氨氮废水的理化处理不受氨氮浓度高的限制,但氨氮浓度不能降低到足够低的水平(如低于100mg/L)。高浓度游离氨或亚硝酸盐氮可抑制生物反硝化作用。在实际应用中,生物处理前采用生化组合法对高浓度氨氮废水进行物化处理。如生物活性炭流化床、膜生物反应器技术等。膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物处理技术相结合的新型废水处理系统。它是由膜分离单元和生物处理单元组成的一种新型水处理技术。采用膜组件代替二沉池,维持生物反应器内高活性污泥浓度,减少污水处理设施占地面积,保持低污泥负荷,减少污泥体积。活性污泥和高分子固体被浸没在好氧生物池中的膜分离设备截留。因此,系统中的活性污泥(MLSS)浓度可提高到10000mg/L,污泥龄(SRT)可延长30天以上。在这样一个高浓度的系统中,生物反应器的体积可以减小,而难降解物质可以在处理槽中通过连续反应降解。因此,随着膜制造技术的不断完善,膜生物反应器(MBR)加工技术将日趋成熟,并引起世界各国环保界的关注。

高浓度氨氮废水处理的常见缺陷:

1。无论是“氨蒸发(汽提)”还是“汽提+A≈O或汽提+化学沉淀”,都离不开投资大、运行成本高的预处理工艺。“氨蒸发”一次性投资过大,“放风”电耗过大。

2。在继续采用AO工艺时,不仅投资大,而且占地面积大,对预处理出水的要求很高(如NH3-N必须小于300 mg/L),而对于5000 mg/l以上的高浓度氨氮废水,汽提或汽提工艺根本不能满足这一要求。因此,它只能用多倍的水稀释)。

3。连续化学沉淀法的投资和占地面积虽小于A-≈-O法,但试剂消耗过大,N:P:Mg=1≤1.1≤1.2,处理剂成本过高。此外,出水不能达到国家一级或二级排放标准。

氨氮对环境的危害,详细介绍五种方法去除废水中高氨氮

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