污水处理技术工艺

治理高浓度氨氮废水的四种办法

高浓度氨氮废水

一、怎么来的?

高浓度氨氮废水主要来自填埋场渗滤液、味精生产、煤化工、有色金属冶炼等行业,氨氮含量达1000~10000 mg/L。

二、怎么处理?

高氨氮废水成分复杂,毒性高,不能采用生物法和土壤灌溉法处理。主要处理技术如下。

1、磷酸铵镁沉淀法

a、原理

在弱碱条件下,高浓度氨氮废水中加入Mg2+和PO43-以鸟粪(磷酸铵镁)的形式沉淀氨氮和磷,同时回收废水中的氮和磷。反应过程如下:

Mg2 NH4 HPO 42-6H2O MgNH4PO4 6H2O H (KSP=2.5 × 10-13 ~ 25 ℃)

理论上,每去除1 g NH 4+-N,会形成17.5 g MgNH4O4_6H_2o沉淀物。

影响反应的主要因素是:适宜的镁盐、磷酸盐、适宜的pH值。

以MgCl_2_6H_2O和Na_2HPO_4~(12)H_2O为沉淀剂,磷酸铵镁为碱性盐。在pH>9.5的溶液中,结晶发生溶解。因此,控制反应的酸碱度是非常重要的。

c、特点

目前,MAP法广泛应用于垃圾渗滤液的预处理,不受温度的影响,操作简单,投资少,设计成本低,可用于不同浓度氨氮废水的处理。

操作成本主要是添加镁盐和磷酸盐。如果企业能找到廉价的沉淀剂,如镁或磷废水,用于废物和综合利用,则可以大大降低处理成本。

如果单独加入沉淀剂,沉淀后废水中残留的镁、磷不仅会增加处理成本,还会引入磷污染物,容易造成二次污染。但由于废水中含有有机物和重金属的可能性,磷酸铵镁沉淀可用作复合肥,其应用价值有待开发。

因此,要在生产中广泛应用,必须解决两个关键问题:

廉价的沉淀剂

磷铵镁沉淀物的净化以满足复合肥的应用标准及其推广应用

2、吹脱法/汽提法

a、原理

吹脱工艺已广泛应用于化肥厂废水、填埋场渗滤液、石油化工、炼油厂等含氨氮废水中。采用吹脱法去除水中氨氮.

去除氨氮的目的是让气体流入水中,使气液相充分接触,使水中溶解的游离氨通过气液界面进入气相。

空气通常用作载体(如果用蒸汽作为载体,则称为汽提)。

在填料高度一定的汽提塔中,常采用逆流操作,以增加气液传质面积,从而促进废水中氨的解吸。

常用填料有拉希环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯空心球等。废水上升到塔顶,分散到填料塔的整个表面。空气中氨分压随氨去除度的增加而增大,随气液比的增加而减小,主要通过填料的下向流动和随气体的反向流动而减小。

pH值是影响水中游离氨含量的主要因素之一。当酸碱度大于10时,解离率大于80%,当酸碱度为11时,解离率高达98%。

b、主要影响因素

影响汽提效率的关键因素是水温、气液比和pH值.

在水温25℃时,气液比约为3000 g~3800,pH值控制在10.5左右。为保证出水水质,吹气法适用于500~1000 mg/L氨氮废水的处理。

温度也会影响汽提效率。当水温较低时,汽提法的处理效率很低。它不适合在寒冷的冬天使用。随着废水温度的升高,游离氨比例增大,处理效率提高。

因此,汽提法是对吹制法的一种改进。以蒸汽为载体,提高氨氮处理效率。该汽提塔更适用于2000~4000 mg/L氨氮废水的处理。然而,汽提塔运行一段时间后,汽提塔就会形成水垢,从而影响处理效率。

c、优缺点

汽提工艺简单,效果稳定,投资低,但能耗大,处理成本高,处理成本约为2030元/吨水。出水氨氮约50-200 mg/L,不能满足排放要求。必须增加进一步的处理,以满足排放标准。

氨气经水洗涤吸收,氨水浓度低(1%左右),回用值低,易挥发,易造成二次污染。采用硫酸等酸性溶液进行吸附,形成硫酸铵等铵盐,需要做进一步的处理,工艺较长,必须增加投资成本,并最终生产硫酸铵产品,价格低廉,难以销售。

3、汽提精馏法

针对吹脱法处理氨氮废水存在二次污染和运行成本高等问题,许多环保设备研发机构在现阶段经过改进,采用了精馏塔氨回收法。广泛应用于氨氮生产废水的处理。

a、原理

氨和水分子的相对挥发性是不同的。在蒸馏塔中通过多次汽液平衡,将氨氮以分子氨的形式与水分离,然后以氨水或液氨的形式从塔顶排出。经冷凝器冷却至室温,回收为高纯浓度氨水,可回用于生产或直接销售。

该塔出水pH值可控制在10以上,废水氨氮浓度可降至10 mg/L以下,处理后可直接排放或回用。

b、汽提精馏回收氨水法成本

投资成本:1.2亿~600万元,回收氨浓度16~22%。运营成本:5-10元/吨。氨氮浓度和原水的酸碱度对运行成本影响很大。回收氨水越多,运行成本越低。

c、优缺点

该方法的投资成本和运行成本均处于中等水平,但回收的氨水浓度相对较高,可根据企业的情况进行再利用,也可销出市场。该工艺设备的运行成本可通过氨水回用或销售利润基本抵消,出水效果较好,氨氮浓度可降至10 mg/L以下,可节省二次脱氨的投资和运行成本,达到排放标准。

其缺点是保证出水达标,出水的酸碱度必须控制在10以上,造成碱的浪费,为了达到排放标准,必须将酸加回中性。另外,该方法特别适用于高浓度氨氮超过7000 mg/L的碱性废水,否则,当氨氮浓度较低时,在相同条件下回收的氨水量较少,氨水的回用和提取效率较低,整体运行成本将提高。

4、气态膜法

气态膜,又称支撑膜,膜吸收。目前已应用于水溶液中NH3、CO2、SO2、H2S、Cl2、Br2、I2、HCN、胺、苯酚等挥发性反应物的脱除、回收、富集和纯化。

该气膜具有比表面积大、传质力大、操作弹性大、氨氮去除效率高、无二次污染等优点。

采用疏水中空纤维微孔膜作为氨废水和吸收液的屏障。膜的一边是待处理的氨氮废水,另一边是吸酸液。疏水微孔结构在两液相之间提供了一种薄层结构。

废水中的游离NH3通过废水侧浓度边界层扩散到疏水微孔膜表面,然后在膜两侧NH3分压差的驱动下,NH3气化进入废水与微孔膜界面的膜孔,再扩散到吸收液侧与酸吸收液反应迅速、不可逆,达到脱氨氮的目的。

一般采用稀硫酸作为吸收剂去除气膜中的氨。但是,对于许多企业来说,生产的硫酸铵存在销售价格低等问题,是一种不理想的回收产品。许多企业更倾向于回收一定浓度的氨,供自己使用或销售。

因此,气膜蒸馏技术的结合是值得关注的问题。其原理是用再生吸收剂在膜两侧吸收氨,用蒸馏法对饱和吸收器进行精馏,回收1518%的氨水。出水氨氮可达15 mg/L以下,吸附剂可重复利用。

该方法最适用于处理3000~6000 mg/L的氨氮废水,饱和吸附剂可使氨氮浓度提高到10000 mg/L以上,蒸馏消耗的蒸汽量大大减少。与其他处理方法相比,处理成本最低,综合效益最高。

但是,对于氨氮大于8000 mg/L的废水,使用气膜没有明显的成本优势。

然而,由于废水的复杂性、膜材料的更新、可逆性吸收剂的研究开发和副产物的应用,气膜脱氨的工业化进程非常缓慢,国内生产和应用的实例也很少。

治理高浓度氨氮废水的四种办法

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