污水处理技术工艺

氨氮废水处理技术(全汇总)

发布日期:2019-05-30 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

过量的氨氮被排放到水体中,这将导致水体富营养化,降低水体的观赏价值,氧化形成的硝酸盐和亚硝酸盐也会影响水生生物甚至人类的健康。因此,废水脱氮处理受到广泛关注。目前,除氮的主要方法包括生物硝化和反硝化,氧化亚氮加成,气提和离子交换。消化污泥脱水液,垃圾渗滤液,催化剂生产厂废水,肉类加工废水和合成氨化学废水含有极高浓度的氨氮(500mg / L以上,甚至数千mg / L),上述方法将免费生物利用度或氨氮的成本限制了其应用。高浓度氨氮废水的处理方法可分为物理化学法,生化联合法和新型生物脱氮法。

物化法Vol.01

吹脱法

在碱性条件下,根据氨氮的蒸汽浓度与液体浓度之间的汽液平衡关系,提出了一种分离方法。一般认为汽提效率与温度、酸碱度和气液比有关。

王文斌等人研究了通过吹气从填埋场沥滤液中去除氨氮的方法。控制吹气效率的关键因素是温度、气液比和水温大于25°C时的ph.,气液比控制在3,500左右,沥滤液ph值控制在10.5左右。氨氮浓度在2000毫克/升以下的废液沥滤液,去除率可达90%或以上。氨氮在低温下的去除效率不高。

采用超声波汽提技术处理化肥厂高浓度氨氮废水(882 mg/L)。最佳工艺条件为:超声汽提时间为40min,pH=11,气水比为1000/1。实验结果表明,废水经超声波辐照后,氨氮的汽提效果明显提高,与传统的汽提工艺相比,提高了氨氮的汽提效果。氨氮去除率提高17%,达到16.4%,达到90%以上。吹脱后,氨氮去除率在100 mg/L以内。

为了以较低的成本将pH值调整为碱度,在废水中加入一定量的氢氧化钙是必要的,但它易于规模化。同时,为了防止吹制氨氮所造成的二次污染,有必要在吹塔后设置氨氮吸收装置。

当处理UASB预处理的垃圾渗滤液(2240mg / L)时,发现其pH值为11.5,反应时间为24h。机械搅拌仅以120r / min的速度梯度进行,氨氮去除率为95%。在pH = 12时,通过曝气使氨脱氨,并且在第17小时pH开始降低,并且氨氮去除率仅为85%。因此,认为通过吹离法进行脱氮的主要机理应该是机械搅拌而不是空气扩散搅拌。

沸石脱氨法

利用沸石中的阳离子与废水中的NH4进行交换,达到脱氮的目的。沸石一般用于处理低浓度氨水或微量重金属废水。然而,蒋建国等人探讨了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的效果和可行性。实验结果表明,每克沸石具有吸附15.5毫克氨氮的极限电位。当沸石粒径为30-16目时,氨氮去除率达到78.5%。在相同的吸附时间、用量和沸石粒径条件下,进水氨氮浓度越高,吸附速率越高。沸石作为吸附剂去除渗滤液中氨氮是可行的。

采用沸石离子交换法处理厌氧消化猪肥废水时,发现钠沸石、镁沸石、钙沸石和钾沸石效果最佳,其次是钙沸石。提高离子交换床的高度可提高氨氮去除率。考虑到经济原因和水力条件,床高为18厘米(h/d=4),相对流量小于7.8 bv/h是比较合适的尺寸。悬浮物质的浓度对离子交换有很大的影响。

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。当使用焚烧法时,产生的氨必须经过处理。

膜分离技术

一种利用膜的选择性渗透去除氨氮的方法。该方法操作简便,氨氮回收率高,无二次污染。姜占鹏等人采用电渗析和聚丙烯(PP)中空纤维膜处理高浓度氨氮无机废水,取得了较好的效果。采用电渗析法处理氨氮废水,去除率可达85%以上,同时可获得8.9%的浓氨氮。该方法具有工艺流程简单、不消耗化学药品、操作过程中耗电量与废水中氨氮浓度成正比等优点。PP中空纤维膜法对氨氮的去除率在90%以上,回收的硫酸铵浓度在25%左右。运行中需加碱,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NH_3在油膜两侧的浓度差和扩散为驱动力,使NH_3进入膜内,从而达到分离的目的。采用液膜法(1000~1200mgNH4-N/L,pH=6~9)处理某湿法冶金总厂废水。以烷醇酰胺聚氧乙烯醚为表面活性剂,表面活性剂用量分别为4%和6%时,采用pH1.4MAP沉淀法对废水进行沉淀。

主要采用以下化学反应:

Mg2 NH4 PO43-=MgNH4PO4

理论上,在高浓度氨氮废水中加入一定比例的磷盐和镁盐,当[Mg2][NH4][PO43-]>2.5x10-13:00时,可形成磷酸镁铵(MAP)去除废水中的氨氮。穆强等人采用在高浓度氨氮工业废水中加入MgCl_2·6H_2O和Na_2HPO_4·12H_2O的方法,形成磷酸铵镁沉淀,去除高浓度氨氮。结果表明,在pH 8.91、Mg2+、NH4+与PO4 3-1 2.2 5 1摩尔比、反应温度2 5℃、反应时间2 0min、沉淀时间2 0min的条件下,氨的质量浓度可由95 0 0 mg/L降至4 6 0 mg/L。去除率在95%以上。由于大多数废水中镁盐的含量低于磷酸盐和氨氮,虽然生成的磷酸铵镁可以作为农业肥料来抵消部分成本,但加镁盐的成本仍然是制约该方法实施的主要因素。海水取之不尽用之不竭,含有大量的镁盐。Kumashiro等人以海水为镁离子源,研究了磷酸铵镁的结晶过程。卤水是盐生产过程中的副产物,主要含有MgCl2和其他无机物。Mg2是32g/L和海水的27倍。Lee等人分别以MgCl2、海水和卤素为Mg2源,采用磷酸镁铵结晶工艺处理猪场废水。结果表明,pH值是最重要的控制参数。当终点pH为9.6左右时,反应在10min内结束。由于废水中N/P的不平衡,与其他两种Mg2源相比,卤素的除磷效果相同,但脱氮效果稍差。

化学氧化法

一种用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮的方法。断点氯化是利用氨在水中与氯气反应产生氨脱氨,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。在有溴存在的情况下,臭氧与氨氮的反应与氯化反应的断点相似:

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。为确定最佳反应条件,去除最多的氨氮,生成最少的NO3-。在对数坐标系下,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时,氨氮负荷为3.6~4.0 kg/(m3·d)时,随着氨氮负荷的降低,NFR减小。在pH=6.0的出水中,NFR和BrO-Br(毒性副产物)最少。Na_2SO_3可定量分解BrO-Br,ORP可控制Na_2SO_3的用量。

生化组合法第02卷

物理化学方法不限于高浓度氨氮废水的处理,因为氨氮浓度太高,但氨氮浓度不能低到足够低(例如,100mg / L或更低)。高浓度的游离氨或亚硝酸盐氮可抑制生物脱氮。在实际应用中,采用生化组合方法,在生物处理前对含有高浓度氨氮的废水进行物理处理。

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%。

horan等人用生物活性碳流化床(鳕鱼800-2700毫克/升,氨氮220-800毫克/升)处理垃圾沥滤液。结果表明,脱氮率可达到90℃以上,脱鳕鱼率可达到70℃。并且在0.71kg/(m3•d)氨氮负载下可以完全去除bod。采用灰絮凝法预处理沉淀空气,提高渗滤液的生化性能,并在随后的需氧生化处理池中加入吸附剂(粉状活性炭和沸石),结果表明,在0~5g/升条件下,吸附剂的浓度对鳕鱼和氨氮的去除效率均有显著提高。氨氮的去除效果优于活性炭。

膜生物反应器技术(MBR)是将膜分离技术与传统的污水生物反应器相结合的一种新型高效污水处理系统。MBR处理效率高,出水可直接回用,设备少,占地面积小,剩余污泥量少。困难在于维持膜的大通量和防止膜的泄漏。李洪彦等人研究了一体化膜生物反应器处理高浓度氨氮废水的硝化特性。结果表明,当原水氨氮浓度为2000 mg/L,进水氨氦容积负荷为2.0 kg/(m3·d)时,氨氮去除率可达99%以上,系统运行稳定。反应器中活性污泥的比硝化速率在半年内约为0.36d。

一种新的生物脱氮方法-第03卷

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

短程硝化反硝化

生物硝化和反硝化是最广泛使用的反硝化方法。由于氨氮氧化过程中需要大量的氧气,曝气成本成为该脱氮方法的主要支出。短程硝化反硝化(将氨氮氧化为亚硝酸盐氮进行反硝化)不仅可以节省氨氧化的氧需求,而且还可以节省反硝化的碳源。Ruiz等人。利用合成废水(氨氮浓度高的模拟工业废水)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值不是一个关键的控制参数,因为当pH值在6.45到8.95之间时,硝化作用受到抑制,当pH值小于6.45或大于8.95时,氨氮积累。当do=0.7mg/L时,氨氮以亚硝酸盐的形式累积65%,氨氮转化率大于98%。当溶解氧小于0.5 mg/L时,氨氮累积,当溶解氧大于1.7 mg/L时,硝酸盐形成。对低碳氮比高浓度氨氮废水中硝酸和亚硝酸的反硝化效果进行了比较分析。实验结果表明,亚硝酸盐反硝化可以显著提高总氮的去除效率,氨氮和硝酸盐氮的负荷几乎翻了一番。此外,酸碱度、氨氮浓度等因素对反硝化类型也有重要影响。

焦化废水的短程硝化和反硝化处理中间试验结果表明,鳕鱼、氨氮、tn和苯酚的浓度分别为1201.6、510.4、540.1和110.4毫克/升。鳕鱼、氨氮、锡和酚的平均浓度分别为197.1、14.2、181.5、0.4毫克/升,相应的去除率分别为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。

ANAMMOX(ANAMMOX)和自养反硝化(CANON)

氨氧化是指氨在酸性条件下直接氧化为氮和氮作为电子受体的过程。厌氧氨氧化的生化反应公式如下:

NH4NO2- / N2 / 2H2O

厌氧氨氧化是一种特殊的厌氧自养菌,非常适合处理含NO2-、低碳氮的氨氮废水,与传统工艺相比,基于厌氧氨氧化的反硝化工艺简单,不需要额外的有机碳源,可防止二次污染,且对环境的影响小。具有良好的应用前景。厌氧氨氧化主要有两种应用:佳能法和中温硝化法相结合,形成Sharon-anammox联合工艺。

正离子法是在限制氧气的条件下,利用完全自养的微生物同时去除氨氮和亚硝酸盐的方法。从反应形式上看,它是沙仑和anammox过程的组合,在同一个反应器中进行。Meng Lai等人发现深圳市下坪固体垃圾填埋场渗滤液处理厂,溶氧控制在1毫克/升左右,氨氮摄入量800毫克/升,氨氮负荷0.46千克,nh4/(m3•d)在条件下,可以使用sbr反应器实现正子过程。氨氮的去除率为>95<lock;GT;,总氮的去除率为>90<lock;gt;。

Sliekers等人的结果表明,ANAMMOX和CANON工艺在气升式反应器中都能很好地运行,并获得了较高的氮转化率。在气升式反应器中,当溶解氧控制在0.5 mg/L左右时,ANAMMOX工艺的脱氮速率可达8.9kgN/(m3·d),CANON工艺可达1.5kgN/(m3·d)。

好氧反硝化

根据传统的反硝化理论,反硝化细菌是兼性厌氧菌,其呼吸链在好氧条件下以氧为末端电子受体,在缺氧条件下以硝酸盐作为末端电子受体。因此,如果要进行反硝化,就必须在缺氧的环境中进行。近年来,好氧反硝化被发现和报道,并受到越来越多的关注。分离出一些好氧反硝化细菌,其中一些可以通过好氧反硝化和异养硝化分离(如Robertson、Tpantotrophha.LMD 82.5等)。这样,可以在同一反应器内实现同步硝化和反硝化,简化了工艺流程,节约了能源。

序批式反应器处理氨氮废水,试验结果验证了好氧反硝化的存在,好氧反硝化反硝化能力随混合物中溶解氧浓度的增加而降低,当溶解氧浓度为0.5mg / L时,总氮去除率可达到66.0%。

连续动态试验表明,对于高浓度氨氮渗滤液,普通活性污泥达到的好氧反硝化工艺总脱氮量可达10%以上。硝化速率随溶解氧浓度的降低而降低,反硝化速率随溶解氧浓度的降低而增加。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=0.37mg/L,反硝化Kd=0.48mg/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。

氨氮废水处理技术(全汇总)

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