氨氮廢水處理技術(shù)

氨氮廢水處理技術(shù)氨氮廢水的形成一般是由于氨水和無機氨共同存在所造成的，廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨，氯化銨等等。氨氮廢水主要來自化工、冶金、化肥、煤氣、煉焦、鞣革、味精、肉類加工和養(yǎng)殖等行業(yè)。排放的廢水以及垃圾滲濾液等。氨氮廢水對魚類及某些生物也有毒害作用。另外，當(dāng)含少量氨氮的廢水回用于工業(yè)中時，對某些金屬，特別是銅具有腐蝕作用，還可以促進(jìn)輸水管道和用水設(shè)備中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和設(shè)備。處理氨氮廢水的方法有很多，目前常見的有化學(xué)沉淀法、吹脫法、化學(xué)氧化法、生物法、膜分離法、離子交換法以及土壤灌溉等。本文對氨氮廢水處理方法作一綜述并對各種方法的優(yōu)缺點進(jìn)行分析匯總?；瘜W(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法又稱為MAP沉淀法，是通過向含有氨氮的廢水中投加鎂化物和磷酸或磷酸氫鹽，使廢水中的NH4+與Mg2+、PO43-在水溶液中反應(yīng)生成磷酸按鎂沉淀，分子式為MgNH4P04.6H20，從而達(dá)到去除氨氮的目的。磷酸按鎂俗稱鳥糞石，可用作堆肥、土壤的添加劑或建筑結(jié)構(gòu)制品的阻火劑。反應(yīng)方程式如下：Mg2++NH4++PO43-=MgNH4P04影響化學(xué)沉淀法處理效果的因素主要有pH值、溫度、氨氮濃度以及摩爾比(n(Mg2+):n(NH4+):n(P043-))等。以氯化鎂和磷酸氫二鈉為沉淀劑對氨氮廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明當(dāng)pH值為10,鎂、氮、磷的摩爾比為1.2:1:1.2時，處理效果較好。以氯化鎂和磷酸氫二鈉為沉淀劑進(jìn)行研究，結(jié)果表明當(dāng)pH值為9.5，鎂、氮、磷的摩爾比為1.2:1:1時，處理效果較好。對新出現(xiàn)的高濃度氨氮有機廢水一生物質(zhì)煤氣廢水進(jìn)行研究，結(jié)果表明，MgC12+Na3PO4.12H20明顯優(yōu)于其他沉淀劑組合。當(dāng)pH值為10.0，溫度為30園，n(Mg2+):n(NH4+):n(P043-)=1:1:1時攪拌30min廢水中氨氮質(zhì)量濃度從處理前的222mg/L降到17mg/L，去除率為92.3%。將化學(xué)沉淀法和液膜法相結(jié)合用于高濃度工業(yè)氨氮廢水的處理。在對沉淀法工藝進(jìn)行優(yōu)化的條件下，使氨氮去除率達(dá)到98.1%，然后聯(lián)用液膜法進(jìn)一步處理使其氨氮濃度降低到0.005g/L，達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。對化學(xué)沉淀法進(jìn)行改進(jìn)研究，考察Mg2+以外的二價金屬離子(Ni2+，Mn2+，Zn2+，Cu2+，F(xiàn)e2+)在磷酸根作用下對氨氮的去除效果。對硫酸銨廢水體系提出了CaSO4沉淀一MAP沉淀新工藝。結(jié)果表明，可以實現(xiàn)以石灰取代傳統(tǒng)的NaOH調(diào)節(jié)劑。化學(xué)沉淀法的優(yōu)點是當(dāng)氨氮廢水濃度較高時，應(yīng)用其它方法受到限制，如生物法、折點氯化法、膜分離法、離子交換法等，此時可先采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行預(yù)處理;化學(xué)沉淀法去除效率較好，且不受溫度限制，操作簡單;形成含磷酸餒鎂的沉淀污泥可用作復(fù)合肥料，實現(xiàn)廢物利用，從而抵消一部分成本；如能與一些產(chǎn)生磷酸鹽廢水的工業(yè)企業(yè)以及產(chǎn)生鹽鹵的企業(yè)聯(lián)合，可節(jié)約藥劑費用，利于大規(guī)模應(yīng)用?；瘜W(xué)沉淀法的缺點是由于受磷酸鐵鎂溶度積的限制，廢水中的氨氮達(dá)到一定濃度后，再投人藥劑量，則去除效果不明顯，且使投入成本大大增加，因此化學(xué)沉淀法需與其它適合深度處理的方法配合使用;藥劑使用量大，產(chǎn)生的污泥較多，處理成本偏高;投加藥劑時引人的氯離子和余磷易造成二次污染。吹脫法吹脫法去除氨氮是通過調(diào)整pH值至堿性，使廢水中的氨離子向氨轉(zhuǎn)化，使其主要以游離氨形態(tài)存在，再通過載氣將游離氨從廢水中帶出，從而達(dá)到去除氨氮的目的。影響吹脫效率的因素主要有pH值、溫度、氣液比、氣體流速、初始濃度等。目前，吹脫法在高濃度氨氮廢水處理中的應(yīng)用較多。對吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH值。在水溫大于2590，氣液比在3500左右，pH=10.5左右，對于氨氮濃度高達(dá)2000-4000mg/L的垃圾滲濾液，去除率可達(dá)到90%以上。對含(NH4)2S0的高濃度氨氮廢水進(jìn)行研究，結(jié)果表明，當(dāng)pH=11.5，吹脫溫度為80cC，吹脫時間為120min，廢水中氨氮脫除率可達(dá)99.2%。采用逆流吹脫塔對高濃度氨氮廢水進(jìn)行吹脫，結(jié)果表明，吹脫效率隨pH值升高而增大;氣液比越大，氨吹脫傳質(zhì)推動力越大，吹脫效率也隨之增大。吹脫法去除氨氮效果較好，操作簡便，易于控制。對于吹脫的氨氮可以用硫酸做吸收劑，生成的硫酸錢制成化肥使用。吹脫法是目前常用的物化脫氮技術(shù)。但吹脫法存在一些缺點，如吹脫塔內(nèi)經(jīng)常結(jié)垢，低溫時氨氮去除效率低，吹脫的氣體形成二次污染等。吹脫法一般與其它氨氮廢水處理方法聯(lián)合運用，用吹脫法對高濃度氨氮廢水預(yù)處理。吹脫法處理氨氮廢水工藝流程如圖1。吹脫法處理氨氮廢水工藝流程'' 「調(diào)節(jié)pH *沉淀他 歐愿某,■-出水石京或有灰乳 | .拌詭 叵收割氣化學(xué)氧化法1、折點氯化法折點氯化法除氨的機理為氯氣與氨反應(yīng)生成無害的氮氣，N2逸人大氣，使反應(yīng)源不斷向右進(jìn)行。其反應(yīng)式為：NH4++1.5HOCIT0.5N2+1.5H20+2.5H++1.5CI-當(dāng)將氯氣通人廢水中達(dá)到某一點時，水中游離氯含量較低，而氨的濃度降為零;氯氣通人量超過該點時，水中游離氯的量就會增加，因此，稱該點為折點，該狀態(tài)下的氯化稱為折點氯化。采用折點氯化法處理氨氮吹脫后的含鉆廢水，其處理效果直接受到前置氨氮吹脫工藝效果的影響。當(dāng)廢水中70%的氨氮經(jīng)吹脫工藝去除后，再經(jīng)折點氯化法處理，出水氨氮質(zhì)量濃度＜15mg/L。張勝利等以質(zhì)量濃度為100mg/L的氨氮模擬廢水為研究對象，研究結(jié)果表明，影響次氯酸鈉氧化脫除氨氮的主次因素順序為氯與氨氮的量比、反應(yīng)時間、pH值。折點氯化法脫氮效率高，去除率可達(dá)到100%，使廢水中氨的濃度降低為零;效果穩(wěn)定，不受溫度影響;投資設(shè)備少，反應(yīng)迅速完全;對水體起到殺菌消毒的作用。折點氯化法的適用范圍為氨氮廢水濃度＜40mg/L，因此折點氯化法多用于氨氮廢水的深度處理。折點氯化法液氯安全使用和貯存要求高，處理成本高，另外副產(chǎn)物氯胺和氯代有機物會造成二次污染。2、催化氧化法催化氧化法是通過催化劑作用，在一定溫度、壓力下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。影響催化氧化法處理效果的因素有催化劑特性、溫度、反應(yīng)時間、pH值、氨氮濃度、壓力、攪拌強度等。研究臭氧氧化氨氮的降解過程，結(jié)果表明，當(dāng)pH值增大時，產(chǎn)生一種氧化能力很強的HO'自由基，氧化速率顯著加快。研究表明臭氧能將氨氮氧化成亞硝酸鹽，并能將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，水體中的氨氮濃度隨著時間的增加而降低，氨氮的去除率約為82%。以CuO-Mn02-Ce02為復(fù)合催化劑處理氨氮廢水。實驗結(jié)果表明，新制備的復(fù)合催化劑氧化活性顯著提高，適宜的工藝條件為255園,4.2MPa和pH=10.8。處理初始濃度為1023mg/L的氨氮廢水，在150min內(nèi)氨氮去除率可達(dá)到98%，達(dá)到國家二級((50mg/L)排放標(biāo)準(zhǔn)。通過研究硫酸錢溶液中的氨氮降解率對沸石負(fù)載型TiO2光催化劑的催化性能進(jìn)行了考察。結(jié)果表明，Ti02/沸石光催化劑最佳投放量為1.5g/L，在紫外光照射下反應(yīng)4h.對廢水的氨氮去除率可達(dá)98.92%。研究了高鐵與納米二氧化欽在紫外光下聯(lián)用對難降解有機物苯酚和氨氮的去除效果。結(jié)果表明，對濃度為50mg/L的氨氮溶液，當(dāng)pH=9.0時，實施納米二氧化欽與高鐵聯(lián)用，氨氮的去除率為97.5%，比單獨用高鐵或單獨用納米二氧化欽分別提高了7.8%和22.5%。催化氧化法具有凈化效率高、流程簡單、占底面積少等有點，多用于處理高濃度氨氮廢水。應(yīng)用難點在于如何防止催化劑流失以及對設(shè)備的腐蝕防護(hù)。3、電化學(xué)氧化法電化學(xué)氧化法是指利用具有催化活性的電極氧化去除水中污染物的方法。影響因素有電流密度、進(jìn)水流量、出水放置時間和點解時間等。研究含氨氮廢水在循環(huán)流動式電解槽中的電化學(xué)氧化，其中陽極為Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2網(wǎng)狀電極，陰極為網(wǎng)狀鈦電極。結(jié)果表明，在氯離子濃度為400mg/L，初始氨氮濃度為40mg/L，進(jìn)水流量為600mL/min，電流密度為20mA/cm2，電解時間為90min時，氨氮去除率為99.37%。表明電解氧化含氨氮廢水具有較好的應(yīng)用前景。生物法1、傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)傳統(tǒng)生物法是在各種微生物作用下，經(jīng)過硝化、反硝化等一系列反應(yīng)將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣，從而達(dá)到廢水治理的目的。傳統(tǒng)生物法去除氨氮需要經(jīng)過兩個階段，第一階段為硝化過程，在有氧條件下硝化菌將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽;第二階段為反硝化過程，在無氧或低氧條件下，反硝化菌將污水中的硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣。傳統(tǒng)生物法去除氨氮的機理如下：工程應(yīng)用中主要有A/0、A~2/O,UCT，氧化溝以及SBR工藝等，是生物脫氮工業(yè)中應(yīng)用較為成熟的方法。影響生物脫氮技術(shù)的因素主要有：PH值、溫度、溶解氧、有機碳源等。沈連峰等人采用物化一水解酸化一A/0（厭氧/好氧）組合法處理焦化廢水，工程實踐表明，該工藝運行穩(wěn)定且處理效果好，出水水質(zhì)達(dá)到GB8978-1996規(guī)定中的二級標(biāo)準(zhǔn)。某公司污水處理廠采用A/0法處理綜合廢水，氨氮去除率達(dá)到68%。對二級缺氧一好氧生物脫氮技術(shù)在味精行業(yè)廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，處理效果持續(xù)穩(wěn)定，氨氮的去除率可達(dá)到94%以上，實現(xiàn)了味精廢水氨氮達(dá)標(biāo)排放要求。統(tǒng)生物法處理氨氮廢水具有效果穩(wěn)定、操作簡單、不產(chǎn)生