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氨氮废水处理方法(生物法) - 知乎
氨氮废水处理方法(生物法) - 知乎切换模式写文章登录/注册氨氮废水处理方法(生物法)环问问1、传统生物脱氮技术传统生物法是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气,从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段,第一阶段为硝化过程,在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐;第二阶段为反硝化过程,在无氧或低氧条件下,反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。传统生物法去除氨氮的机理如下:工程应用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化沟以及SBR工艺等,是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。影响生物脱氮技术的因素主要有:PH值、温度、溶解氧、有机碳源等。沈连峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厌氧/好氧)组合法处理焦化废水,工程实践表明,该工艺运行稳定且处理效果好,出水水质达到GB8978-1996规定中的二级标准。某公司污水处理厂采用A/0法处理综合废水,氨氮去除率达到68%。对二级缺氧一好氧生物脱氮技术在味精行业废水处理中的应用进行检测,结果表明,处理效果持续稳定,氨氮的去除率可达到94%以上,实现了味精废水氨氮达标排放要求。统生物法处理氨氮废水具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端,如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源,对温度要求相对严格,低温时效率低,占地面积大,需氧量大,有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用,需在进行生物法之前去除,此外,废水中,氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用,所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理,使氨氮废水浓度小于300mg/L。传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水,如生活污水、化工废水等。2、新型生物脱氮技术1)同时硝化反硝化(SND)当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时,称为同时消化反硝化(SND)。废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度,使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧梯度,利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖,越深入絮体或膜内部,溶解氧浓度越低,产生缺氧区,反硝化菌占优势,从而形成同时消化反硝化过程。影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。Carrousel氧化沟中有同时硝化/反硝化现象存在,在Carrousel氧化沟曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐渐降低的,且Carrousel氧化沟下层溶解氧低于上层。在沟道的各部分硝态氮的形成和消耗速度几乎相等,沟道中氨氮始终保持很低的浓度,这就表明硝化及反硝化反应在Carrousel氧化沟中同时发生。研究生活污水的处理,认为CODCr越高,反硝化越完全,TN去除效果越好。溶解氧对同时硝化反硝化的影响较大,溶解氧控制在0.5~2mg/L时,总氮去除效果好。同时硝化反硝化法节省反应器,缩短反应时间,能耗低,投资省,易保持pH值稳定。2)短程消化反硝化短程硝化反硝化是在同一个反应器中,先在有氧的条件下,利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐,然后在缺氧的条件下,以有机物或外加碳源作电子供体,将亚硝酸盐直接进行反硝化生成氮气。短程硝化反硝化的影响因素有温度、游离氨、pH值、溶解氧等。温度对不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影响。试验结果表明:对于不含海水的城市生活污水,提高温度有利于实现短程硝化,生活污水中海水比例为30%时中温条件下可以较好地实现短程硝化。Delft工业大学开发了SHARON工艺,利用高温(大约30-4090)有利于亚硝酸菌增殖的特点,使硝酸菌失去竞争,同时通过控制污泥龄淘汰硝酸菌,使硝化反应处于亚硝化阶段。根据亚硝酸菌与硝酸菌对氧亲和力的不同,Gent微生物生态实验室开发出OLAND工艺,通过控制溶解氧淘汰硝酸菌,来实现亚硝酸氮的积累。采用短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明,进水COD,氨氮,TN和酚的浓度分别为1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L时,出水COD,氨氮,TN和酚的平均浓度分别为197.1,14.2,181.5和0.4mg/L,相应的去除率分别为83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。短程硝化反硝化过程不经历硝酸盐阶段,节约生物脱氮所需碳源。对于低C/N比的氨氮废水具有一定的优势。短程硝化反硝化具有污泥量少,反应时间短,节约反应器体积等优点。但短程硝化反硝化要求稳定、持久的亚硝酸盐积累,因此如何有效抑制硝化菌的活性成为关键。3)厌氧氨氧化厌氧氨氧化是在缺氧条件下,以亚硝态氮或硝态氮为电子受体,利用自养菌将氨氮直接氧化为氮气的过程。研究温度和PH值对厌氧氨氧化生物活性的影响,结果表明,该微生物的最佳反应温度为30℃,pH值为7.8。研究厌氧氨氧化反应器处理高盐度、高浓度含氮废水的可行性。结果表明,高盐度显著抑制厌氧氨氧化活性,这种抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1计)盐度条件下,未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照低45.1%。由高盐度环境转移到低盐度环境〔无盐水)时,驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提高43.1%。但反应器长期运行于高盐度条件下,容易出现功能衰退。与传统生物法相比,厌氧氨氧化无需外加碳源,需氧量低,无需试剂进行中和,污泥产量少,是较经济的生物脱氮技术。厌氧氨氧化的缺点是反应速度较慢,所需反应器容积较大,且碳源对厌氧氨氧化不利,对于解决可生化性差的氨氮废水具有现实意义。发布于 2022-11-23 15:51・IP 属地重庆污水处理水处理废水处理赞同 1添加评论分享喜欢收藏申请
污水中氨氮的主要去除方法有哪些? - 知乎
污水中氨氮的主要去除方法有哪些? - 知乎首发于环境工程切换模式写文章登录/注册污水中氨氮的主要去除方法有哪些?闲云野鹤中智科博(北京)产业经济发展研究院 政务关系主任目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一.生物法1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理在污水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。生物脱氮工艺流程见图1 。硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程 ,包括两个基本反应步骤 : 由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源) 。生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%—95%,二次污染小且比较经济,因此在国内外运用最多。但缺点是占地面积大,低温时效率低。2.传统生物法目前, 国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A2/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932 年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denitrification) ,1973年Barnard 结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。3. A/O系统A/O脱氮除磷系统,即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺,同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段,故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统,简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便,且很容易利用原厂改建,从而提高了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。A/O法工艺如图2所示。4.缺氧/ 好氧工艺(简称A2/O法) A2- O 法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO2-—N和NO3-—N还原成N2,达到脱氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工艺,它是在法A/O法的基础上增加一个厌氧段和一个缺氧段,传统A2/O工艺流程如图3所示。5.厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A1 - A2/O工艺) A1—A2/O工艺和A2/O工艺同属于硝化—反硝化为基本流程的生物脱氨工艺,所不同的是A1—A2/O工艺是在A1/O工艺基础上增加了一级预处理段—厌氧段(A1) ,目的在于通过水解(酸化) 的预处理,改变废水中难降解物质的分子结构,提高其可生化性,强化脱氮效果。近几十年来,尽管生物脱氮技术有了很大的发展,但是,硝化和反硝化两个过程仍然需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。并且传统的生物脱氮工艺,主要有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化能够利用废水中部分快速易降解有机物作碳源,虽然可节约反硝化阶段外加碳源的费用,但是,前置反硝化工艺对氮的去除不完全,废水和污泥循环比也较高,若想获得较高的氮去除率,则必须加大循环比,能耗相应也增加。而后置反硝化则有赖于外加快速易降解有机碳源的投加,同时还会产生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影响出水水质。传统生物脱氮工艺存在不少问题:(1)工艺流程较长,占地面积大,基建投资高;(2) 由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季,造成系统的HRT 较长,需要较大的曝气池,增加了投资和运行费用;(3) 系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥和硝化液回流,增加了动力消耗和运行费用;(4) 系统抗冲击能力较弱,高浓度NH3- N 和NO2-废水会抑制硝化菌生长;(5) 硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和,不仅增加了处理费用,而且还有可能造成二次污染等等。6.生物脱氮法新工艺随着生物脱氮技术的深入研究,其新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化反应。生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷) 硝化反硝化(shortcut nit reification-denitrification)、同时硝化反硝化( simultaneous nit reification-denitrifi-cation - SND) 和厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。7.厌氧氨氧化工艺 厌氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸盐为电子受体或以氨作为直接电子供体,进行硝酸盐还原反应或将亚硝酸氮转化为氮气的反硝化反应。与传统的硝化反硝化工艺或同时硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在: (1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染; (2)硝化反应每氧化1molNH4+耗氧2mol , 而在厌氧氨氧化反应中, 每氧化1molNH4+只需要0.75mol 氧,耗氧下降62.5 %(不考虑细胞合成时) ,所以,可使耗氧能耗大为降; (3)传统的硝化反应氧化1molNH4+可产生2molH+ ,反硝化还原1molNO3-或NO2-将产生1molOH- ,而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降,产碱量降至为零,可以节省可观的中和试剂。故厌氧氨氧化及其工艺技术很有研究价值和开发前景。8. 短程硝化反硝化工艺 短程硝化反硝化是将硝化控制在HNO2阶段而终止,随后进行反硝化,其生物脱氮过程如:短程生物脱氢工艺的优点:可节省氧供应量约25% ,降低了能耗;节省反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的情况下,提高了TN 去除率;减少污泥生成量可达50 %;减少投碱量,缩短反应时间。但是短程硝化反硝化的缺点是不能够长久稳定地维持HNO2积累。目前荷兰Delft技术大学应用该技术开发的SHARON工艺,已在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理厂建成并投入运行。9.同时硝化反硝化工艺 所谓同时硝化反硝化工艺就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中,相同操作条件下同时发生的现象。同时硝化反硝化过程由于是在一个反应器中进行,它具有如下优点:◆完全脱氮,强化磷的去除;◆降低曝气量,节省能耗并增加设备处理负荷,减少碱度的能耗;◆简化系统的设计和操作。同时硝化反硝化工艺的不足之处就是影响因素较多,过程难以控制。荷兰、丹麦、意大利等国已有污水厂在利用同时硝化反硝化脱氢工艺运行。综上,生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮污水效率比较高,目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。对于高浓度含氮污水成分复杂,生物毒性大,为了取得很好的处理效果,必须针对不同行业和污水性质而采取不同的处理办法。目前,焦化、味精、化肥等行业多采取A/O 法,养殖行业一般采取SBR法(序批式生物反应法)。根据国内外研究成果和实践来看,生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。二.物理化学处理法1.吹脱法及汽提法吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中,使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质过程,即在高pH时,使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,但其缺点是生成水垢,在大规模的氨吹脱、汽提塔中,生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。2.折点氯化法折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2 逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M(Cl2)与M(NH3-N)之比为8 :l - 10 :1 。当氨氮浓度小于20 mg/ L 时,脱氮率大于90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生NO3- ,低时产生NCl3 ,将消耗氯,通常控制pH在6-8。此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。3.化学沉淀法化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理,随着对化学沉淀法的不断研究,发现化学沉淀法最好使用H3PO4和MgO。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-,使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶,再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子,而且MgO还起到了一定程度的中和H+的作用,节约了碱的用量。经化学沉淀后,若NH4+-N和PO43-的残留浓度还比较高,则有研究建议化学沉淀放在生物处理前,经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP, 为圆柱形晶体,无吸湿性,在空气中很快干燥,沉淀过程中很少吸收有毒物质,不吸收重金属和有机物。另外,MAP溶解度随着pH的升高而降低;温度越低,MAP溶解度也越低。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水,曝气池不需达到硝化阶段,曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除,与硝化-反硝化法相比,能耗大大节省,反应也不受温度限制,不受有毒物质的干扰,其产物MAP, 还可用作肥料,可在一定程度上降低处理费用。因此,MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法,很有开发前景,但要广泛应用于工业废水处理,尚需解决以下两个问题:(1)寻找价廉高效的沉淀剂;(2)开发MAP作为肥料的价值。4.离子交换法沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐,一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石,此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点,但对于高浓度的氨氮废水,会使树脂再生频繁而造成操作困难,且再生液仍为高浓度氨氮废水,需再处理。常用的离子交换系统有以下三种类型:(1)固定床在此系统中,溶液的去离子过程为二阶段间歇过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生成酸溶液,然后此溶液再通过阴树脂床,以去除阴离子。交换能力将耗尽时,树脂在原位再生,经常采用向下流再生法,此法操作可靠方便,但其化学效率相对较低,容积较大,联系到树脂用量大,有时为了适应连续流的要求,还需要有储备装置,因而投资费用较高。(2)混合床混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生比两个单生床再生要复杂一些,因为在再生前必须将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率较高,但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利,另外将交换离子作为回收产品收集时,回收液稀,其浓缩费用也很高。(3)移动床移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离子。在这两个过程中,虽然实际上工作流体处理的水是间歇的,而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树脂逆向流动,阳树脂脉动通过容器,新鲜树脂从一端补充,用过的树脂从另一端排出,在此过程中完成离子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。三.液膜法自从1986 年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(NH3-N) 易溶于膜相(油相) ,它从膜相外高浓度的外侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应,生成的NH4+ 不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动下,氨分子不断通过膜表面吸附,渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。通常采用硫酸为吸收液,选用耐酸性疏水膜,NH3在吸收液-微孔膜界面上为H2SO4吸收,生成不挥发的 (NH4 )2SO4而被回收。人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量。该法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点,此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生。1.土壤灌溉土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水( < 50mg/ L)作为农作物的肥料来使用,既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。西红柿罐头废水与城市污水混合并经氧化塘处理至11mg 氨氮/ L 后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;马铃薯加工厂废水也用于喷淋灌溉,经测定25mg 氨氮/ L 的排放水中有75 %的氨氮被吸收。日本Aichi大学生物实验室和Aichi-ken农业研究中心,利用日本西南地区水稻田对氨氮进行吸收。研究表明,只需占总面积5 %的水稻田就可以吸收该地区所有排污渠中一半的氨氮负荷。但用于土壤灌溉的废水必须经过预处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质,防止对地面、地下水的污染及病菌的传播。四.探讨氨氮污水的处理技术都有各自的优势与不足:生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%,是目前国内外运用最多的一种方法。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮废水效率比较高, 目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。氨吹脱法,工艺成熟,吹脱效率高,运行稳定,但动力消耗大,塔壁易结垢,在寒冷季节效率会降低;化学沉淀法工艺简单,效率高,但投加药剂量大,必须找一种高效价廉无污染的药剂或助凝剂;人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量;对于成分比较简单的氨氮废水处理,在物理化学法中,吹脱法和膜吸收法是比较经济有效的选择;如果污水成分相对复杂,比如油性污染物含量较高,则需先进行气浮等预处理。对于高浓度氨氮废水,为保证出水达标排放,建议采用物化法和生物法联合工艺取代单一工艺以彻底去除废水中氨氮。综合以上各种方法:相对于有机物来讲,污水中氨氮的脱除是比较麻烦的,生化法比较经济,但对中高浓度的氨氮废水不适合;物化法可以处理高浓度的氨氮废水,但往往是多种方法串联组合,且运行费用昂贵,有些还会产生二次污染。对工业废水来说,由于氨氮浓度高,宜采用将高浓度氨氮废水集中物化处理后再和其他废水混合,然后采用常规生化处理的组合工艺,这样可适当降低工程投资和建成后的运行费用。总的来说,生产单位应首先对生产工艺进行改革,能不使用含氮原料的尽量不用,如必须使用应尽量减少泡冒滴漏,从上游减少氨氮的排放量;对污水脱氮处理工艺的选择应根据企业的实际情况,综合考虑,设计的工艺流程应首先进行小试,待试验证实后再开始设计和施工。结论:对氨氮污水处处理方法的选择应遵循以下几条:(1)城市污水、中低氨氮浓度工业废水中氨氮的去除,由于生物法因工艺简单、处理能力强、运行方式灵活,处理工艺成熟,比较经济,在其他同等条件下优先选择。(2)高浓度氨氮工业废水应根据废水的特性选择不同的物化法与生物法联合去除比较经济有效。五.展望尽管氨氮去除方法有多种,有时还采取多种技术的联合处理,但还没有一种方案能高效、经济、稳定的处理氨氮污水,有些工艺在氨氮被脱除的同时带来了二次污染。操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是今后发展的方向。鉴于各种方法存在的问题及其开发前景,今后氨氮污水的研究应着重考虑以下几个方面:(1)开发廉价的沉淀剂,包括磷源、镁源的开发研究及循环利用。(2)提高离子交换剂的吸附性能,延长其使用周期和寿命。(3)生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。(4)物理化学法与生物法结合的生物膜法(MBR) 将成为各行业处理高浓度氨氮污水切实可行的新工艺,应更深入地研究解决膜处理法的渗透和膜污染问题。(5)生物法与物化法的改进型工艺及联合处理工艺具有更大的发展空间。(6)进一步扩大实验研究的工业化应用。发布于 2020-09-25 11:32污水处理赞同 9添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录环境工程向往的绿
污水中氨氮的主要去除方法有哪些? - 知乎
污水中氨氮的主要去除方法有哪些? - 知乎首发于环境工程切换模式写文章登录/注册污水中氨氮的主要去除方法有哪些?闲云野鹤中智科博(北京)产业经济发展研究院 政务关系主任目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一.生物法1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理在污水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。生物脱氮工艺流程见图1 。硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程 ,包括两个基本反应步骤 : 由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源) 。生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%—95%,二次污染小且比较经济,因此在国内外运用最多。但缺点是占地面积大,低温时效率低。2.传统生物法目前, 国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A2/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932 年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denitrification) ,1973年Barnard 结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。3. A/O系统A/O脱氮除磷系统,即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺,同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段,故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统,简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便,且很容易利用原厂改建,从而提高了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。A/O法工艺如图2所示。4.缺氧/ 好氧工艺(简称A2/O法) A2- O 法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO2-—N和NO3-—N还原成N2,达到脱氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工艺,它是在法A/O法的基础上增加一个厌氧段和一个缺氧段,传统A2/O工艺流程如图3所示。5.厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A1 - A2/O工艺) A1—A2/O工艺和A2/O工艺同属于硝化—反硝化为基本流程的生物脱氨工艺,所不同的是A1—A2/O工艺是在A1/O工艺基础上增加了一级预处理段—厌氧段(A1) ,目的在于通过水解(酸化) 的预处理,改变废水中难降解物质的分子结构,提高其可生化性,强化脱氮效果。近几十年来,尽管生物脱氮技术有了很大的发展,但是,硝化和反硝化两个过程仍然需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。并且传统的生物脱氮工艺,主要有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化能够利用废水中部分快速易降解有机物作碳源,虽然可节约反硝化阶段外加碳源的费用,但是,前置反硝化工艺对氮的去除不完全,废水和污泥循环比也较高,若想获得较高的氮去除率,则必须加大循环比,能耗相应也增加。而后置反硝化则有赖于外加快速易降解有机碳源的投加,同时还会产生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影响出水水质。传统生物脱氮工艺存在不少问题:(1)工艺流程较长,占地面积大,基建投资高;(2) 由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季,造成系统的HRT 较长,需要较大的曝气池,增加了投资和运行费用;(3) 系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥和硝化液回流,增加了动力消耗和运行费用;(4) 系统抗冲击能力较弱,高浓度NH3- N 和NO2-废水会抑制硝化菌生长;(5) 硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和,不仅增加了处理费用,而且还有可能造成二次污染等等。6.生物脱氮法新工艺随着生物脱氮技术的深入研究,其新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化反应。生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷) 硝化反硝化(shortcut nit reification-denitrification)、同时硝化反硝化( simultaneous nit reification-denitrifi-cation - SND) 和厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。7.厌氧氨氧化工艺 厌氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸盐为电子受体或以氨作为直接电子供体,进行硝酸盐还原反应或将亚硝酸氮转化为氮气的反硝化反应。与传统的硝化反硝化工艺或同时硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在: (1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染; (2)硝化反应每氧化1molNH4+耗氧2mol , 而在厌氧氨氧化反应中, 每氧化1molNH4+只需要0.75mol 氧,耗氧下降62.5 %(不考虑细胞合成时) ,所以,可使耗氧能耗大为降; (3)传统的硝化反应氧化1molNH4+可产生2molH+ ,反硝化还原1molNO3-或NO2-将产生1molOH- ,而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降,产碱量降至为零,可以节省可观的中和试剂。故厌氧氨氧化及其工艺技术很有研究价值和开发前景。8. 短程硝化反硝化工艺 短程硝化反硝化是将硝化控制在HNO2阶段而终止,随后进行反硝化,其生物脱氮过程如:短程生物脱氢工艺的优点:可节省氧供应量约25% ,降低了能耗;节省反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的情况下,提高了TN 去除率;减少污泥生成量可达50 %;减少投碱量,缩短反应时间。但是短程硝化反硝化的缺点是不能够长久稳定地维持HNO2积累。目前荷兰Delft技术大学应用该技术开发的SHARON工艺,已在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理厂建成并投入运行。9.同时硝化反硝化工艺 所谓同时硝化反硝化工艺就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中,相同操作条件下同时发生的现象。同时硝化反硝化过程由于是在一个反应器中进行,它具有如下优点:◆完全脱氮,强化磷的去除;◆降低曝气量,节省能耗并增加设备处理负荷,减少碱度的能耗;◆简化系统的设计和操作。同时硝化反硝化工艺的不足之处就是影响因素较多,过程难以控制。荷兰、丹麦、意大利等国已有污水厂在利用同时硝化反硝化脱氢工艺运行。综上,生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮污水效率比较高,目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。对于高浓度含氮污水成分复杂,生物毒性大,为了取得很好的处理效果,必须针对不同行业和污水性质而采取不同的处理办法。目前,焦化、味精、化肥等行业多采取A/O 法,养殖行业一般采取SBR法(序批式生物反应法)。根据国内外研究成果和实践来看,生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。二.物理化学处理法1.吹脱法及汽提法吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中,使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质过程,即在高pH时,使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,但其缺点是生成水垢,在大规模的氨吹脱、汽提塔中,生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。2.折点氯化法折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2 逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M(Cl2)与M(NH3-N)之比为8 :l - 10 :1 。当氨氮浓度小于20 mg/ L 时,脱氮率大于90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生NO3- ,低时产生NCl3 ,将消耗氯,通常控制pH在6-8。此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。3.化学沉淀法化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理,随着对化学沉淀法的不断研究,发现化学沉淀法最好使用H3PO4和MgO。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-,使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶,再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子,而且MgO还起到了一定程度的中和H+的作用,节约了碱的用量。经化学沉淀后,若NH4+-N和PO43-的残留浓度还比较高,则有研究建议化学沉淀放在生物处理前,经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP, 为圆柱形晶体,无吸湿性,在空气中很快干燥,沉淀过程中很少吸收有毒物质,不吸收重金属和有机物。另外,MAP溶解度随着pH的升高而降低;温度越低,MAP溶解度也越低。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水,曝气池不需达到硝化阶段,曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除,与硝化-反硝化法相比,能耗大大节省,反应也不受温度限制,不受有毒物质的干扰,其产物MAP, 还可用作肥料,可在一定程度上降低处理费用。因此,MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法,很有开发前景,但要广泛应用于工业废水处理,尚需解决以下两个问题:(1)寻找价廉高效的沉淀剂;(2)开发MAP作为肥料的价值。4.离子交换法沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐,一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石,此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点,但对于高浓度的氨氮废水,会使树脂再生频繁而造成操作困难,且再生液仍为高浓度氨氮废水,需再处理。常用的离子交换系统有以下三种类型:(1)固定床在此系统中,溶液的去离子过程为二阶段间歇过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生成酸溶液,然后此溶液再通过阴树脂床,以去除阴离子。交换能力将耗尽时,树脂在原位再生,经常采用向下流再生法,此法操作可靠方便,但其化学效率相对较低,容积较大,联系到树脂用量大,有时为了适应连续流的要求,还需要有储备装置,因而投资费用较高。(2)混合床混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生比两个单生床再生要复杂一些,因为在再生前必须将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率较高,但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利,另外将交换离子作为回收产品收集时,回收液稀,其浓缩费用也很高。(3)移动床移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离子。在这两个过程中,虽然实际上工作流体处理的水是间歇的,而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树脂逆向流动,阳树脂脉动通过容器,新鲜树脂从一端补充,用过的树脂从另一端排出,在此过程中完成离子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。三.液膜法自从1986 年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(NH3-N) 易溶于膜相(油相) ,它从膜相外高浓度的外侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应,生成的NH4+ 不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动下,氨分子不断通过膜表面吸附,渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。通常采用硫酸为吸收液,选用耐酸性疏水膜,NH3在吸收液-微孔膜界面上为H2SO4吸收,生成不挥发的 (NH4 )2SO4而被回收。人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量。该法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点,此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生。1.土壤灌溉土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水( < 50mg/ L)作为农作物的肥料来使用,既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。西红柿罐头废水与城市污水混合并经氧化塘处理至11mg 氨氮/ L 后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;马铃薯加工厂废水也用于喷淋灌溉,经测定25mg 氨氮/ L 的排放水中有75 %的氨氮被吸收。日本Aichi大学生物实验室和Aichi-ken农业研究中心,利用日本西南地区水稻田对氨氮进行吸收。研究表明,只需占总面积5 %的水稻田就可以吸收该地区所有排污渠中一半的氨氮负荷。但用于土壤灌溉的废水必须经过预处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质,防止对地面、地下水的污染及病菌的传播。四.探讨氨氮污水的处理技术都有各自的优势与不足:生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%,是目前国内外运用最多的一种方法。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮废水效率比较高, 目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。氨吹脱法,工艺成熟,吹脱效率高,运行稳定,但动力消耗大,塔壁易结垢,在寒冷季节效率会降低;化学沉淀法工艺简单,效率高,但投加药剂量大,必须找一种高效价廉无污染的药剂或助凝剂;人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量;对于成分比较简单的氨氮废水处理,在物理化学法中,吹脱法和膜吸收法是比较经济有效的选择;如果污水成分相对复杂,比如油性污染物含量较高,则需先进行气浮等预处理。对于高浓度氨氮废水,为保证出水达标排放,建议采用物化法和生物法联合工艺取代单一工艺以彻底去除废水中氨氮。综合以上各种方法:相对于有机物来讲,污水中氨氮的脱除是比较麻烦的,生化法比较经济,但对中高浓度的氨氮废水不适合;物化法可以处理高浓度的氨氮废水,但往往是多种方法串联组合,且运行费用昂贵,有些还会产生二次污染。对工业废水来说,由于氨氮浓度高,宜采用将高浓度氨氮废水集中物化处理后再和其他废水混合,然后采用常规生化处理的组合工艺,这样可适当降低工程投资和建成后的运行费用。总的来说,生产单位应首先对生产工艺进行改革,能不使用含氮原料的尽量不用,如必须使用应尽量减少泡冒滴漏,从上游减少氨氮的排放量;对污水脱氮处理工艺的选择应根据企业的实际情况,综合考虑,设计的工艺流程应首先进行小试,待试验证实后再开始设计和施工。结论:对氨氮污水处处理方法的选择应遵循以下几条:(1)城市污水、中低氨氮浓度工业废水中氨氮的去除,由于生物法因工艺简单、处理能力强、运行方式灵活,处理工艺成熟,比较经济,在其他同等条件下优先选择。(2)高浓度氨氮工业废水应根据废水的特性选择不同的物化法与生物法联合去除比较经济有效。五.展望尽管氨氮去除方法有多种,有时还采取多种技术的联合处理,但还没有一种方案能高效、经济、稳定的处理氨氮污水,有些工艺在氨氮被脱除的同时带来了二次污染。操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是今后发展的方向。鉴于各种方法存在的问题及其开发前景,今后氨氮污水的研究应着重考虑以下几个方面:(1)开发廉价的沉淀剂,包括磷源、镁源的开发研究及循环利用。(2)提高离子交换剂的吸附性能,延长其使用周期和寿命。(3)生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。(4)物理化学法与生物法结合的生物膜法(MBR) 将成为各行业处理高浓度氨氮污水切实可行的新工艺,应更深入地研究解决膜处理法的渗透和膜污染问题。(5)生物法与物化法的改进型工艺及联合处理工艺具有更大的发展空间。(6)进一步扩大实验研究的工业化应用。发布于 2020-09-25 11:32污水处理赞同 9添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录环境工程向往的绿
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污水中氨氮的主要去除方法有哪些? - 知乎首发于环境工程切换模式写文章登录/注册污水中氨氮的主要去除方法有哪些?闲云野鹤中智科博(北京)产业经济发展研究院 政务关系主任目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一.生物法1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理在污水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。生物脱氮工艺流程见图1 。硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程 ,包括两个基本反应步骤 : 由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源) 。生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%—95%,二次污染小且比较经济,因此在国内外运用最多。但缺点是占地面积大,低温时效率低。2.传统生物法目前, 国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A2/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932 年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denitrification) ,1973年Barnard 结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。3. A/O系统A/O脱氮除磷系统,即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺,同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段,故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统,简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便,且很容易利用原厂改建,从而提高了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。A/O法工艺如图2所示。4.缺氧/ 好氧工艺(简称A2/O法) A2- O 法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO2-—N和NO3-—N还原成N2,达到脱氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工艺,它是在法A/O法的基础上增加一个厌氧段和一个缺氧段,传统A2/O工艺流程如图3所示。5.厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A1 - A2/O工艺) A1—A2/O工艺和A2/O工艺同属于硝化—反硝化为基本流程的生物脱氨工艺,所不同的是A1—A2/O工艺是在A1/O工艺基础上增加了一级预处理段—厌氧段(A1) ,目的在于通过水解(酸化) 的预处理,改变废水中难降解物质的分子结构,提高其可生化性,强化脱氮效果。近几十年来,尽管生物脱氮技术有了很大的发展,但是,硝化和反硝化两个过程仍然需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。并且传统的生物脱氮工艺,主要有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化能够利用废水中部分快速易降解有机物作碳源,虽然可节约反硝化阶段外加碳源的费用,但是,前置反硝化工艺对氮的去除不完全,废水和污泥循环比也较高,若想获得较高的氮去除率,则必须加大循环比,能耗相应也增加。而后置反硝化则有赖于外加快速易降解有机碳源的投加,同时还会产生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影响出水水质。传统生物脱氮工艺存在不少问题:(1)工艺流程较长,占地面积大,基建投资高;(2) 由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季,造成系统的HRT 较长,需要较大的曝气池,增加了投资和运行费用;(3) 系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥和硝化液回流,增加了动力消耗和运行费用;(4) 系统抗冲击能力较弱,高浓度NH3- N 和NO2-废水会抑制硝化菌生长;(5) 硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和,不仅增加了处理费用,而且还有可能造成二次污染等等。6.生物脱氮法新工艺随着生物脱氮技术的深入研究,其新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化反应。生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷) 硝化反硝化(shortcut nit reification-denitrification)、同时硝化反硝化( simultaneous nit reification-denitrifi-cation - SND) 和厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。7.厌氧氨氧化工艺 厌氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸盐为电子受体或以氨作为直接电子供体,进行硝酸盐还原反应或将亚硝酸氮转化为氮气的反硝化反应。与传统的硝化反硝化工艺或同时硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在: (1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染; (2)硝化反应每氧化1molNH4+耗氧2mol , 而在厌氧氨氧化反应中, 每氧化1molNH4+只需要0.75mol 氧,耗氧下降62.5 %(不考虑细胞合成时) ,所以,可使耗氧能耗大为降; (3)传统的硝化反应氧化1molNH4+可产生2molH+ ,反硝化还原1molNO3-或NO2-将产生1molOH- ,而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降,产碱量降至为零,可以节省可观的中和试剂。故厌氧氨氧化及其工艺技术很有研究价值和开发前景。8. 短程硝化反硝化工艺 短程硝化反硝化是将硝化控制在HNO2阶段而终止,随后进行反硝化,其生物脱氮过程如:短程生物脱氢工艺的优点:可节省氧供应量约25% ,降低了能耗;节省反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的情况下,提高了TN 去除率;减少污泥生成量可达50 %;减少投碱量,缩短反应时间。但是短程硝化反硝化的缺点是不能够长久稳定地维持HNO2积累。目前荷兰Delft技术大学应用该技术开发的SHARON工艺,已在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理厂建成并投入运行。9.同时硝化反硝化工艺 所谓同时硝化反硝化工艺就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中,相同操作条件下同时发生的现象。同时硝化反硝化过程由于是在一个反应器中进行,它具有如下优点:◆完全脱氮,强化磷的去除;◆降低曝气量,节省能耗并增加设备处理负荷,减少碱度的能耗;◆简化系统的设计和操作。同时硝化反硝化工艺的不足之处就是影响因素较多,过程难以控制。荷兰、丹麦、意大利等国已有污水厂在利用同时硝化反硝化脱氢工艺运行。综上,生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮污水效率比较高,目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。对于高浓度含氮污水成分复杂,生物毒性大,为了取得很好的处理效果,必须针对不同行业和污水性质而采取不同的处理办法。目前,焦化、味精、化肥等行业多采取A/O 法,养殖行业一般采取SBR法(序批式生物反应法)。根据国内外研究成果和实践来看,生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。二.物理化学处理法1.吹脱法及汽提法吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中,使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质过程,即在高pH时,使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,但其缺点是生成水垢,在大规模的氨吹脱、汽提塔中,生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。2.折点氯化法折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2 逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M(Cl2)与M(NH3-N)之比为8 :l - 10 :1 。当氨氮浓度小于20 mg/ L 时,脱氮率大于90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生NO3- ,低时产生NCl3 ,将消耗氯,通常控制pH在6-8。此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。3.化学沉淀法化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理,随着对化学沉淀法的不断研究,发现化学沉淀法最好使用H3PO4和MgO。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-,使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶,再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子,而且MgO还起到了一定程度的中和H+的作用,节约了碱的用量。经化学沉淀后,若NH4+-N和PO43-的残留浓度还比较高,则有研究建议化学沉淀放在生物处理前,经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP, 为圆柱形晶体,无吸湿性,在空气中很快干燥,沉淀过程中很少吸收有毒物质,不吸收重金属和有机物。另外,MAP溶解度随着pH的升高而降低;温度越低,MAP溶解度也越低。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水,曝气池不需达到硝化阶段,曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除,与硝化-反硝化法相比,能耗大大节省,反应也不受温度限制,不受有毒物质的干扰,其产物MAP, 还可用作肥料,可在一定程度上降低处理费用。因此,MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法,很有开发前景,但要广泛应用于工业废水处理,尚需解决以下两个问题:(1)寻找价廉高效的沉淀剂;(2)开发MAP作为肥料的价值。4.离子交换法沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐,一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石,此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点,但对于高浓度的氨氮废水,会使树脂再生频繁而造成操作困难,且再生液仍为高浓度氨氮废水,需再处理。常用的离子交换系统有以下三种类型:(1)固定床在此系统中,溶液的去离子过程为二阶段间歇过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生成酸溶液,然后此溶液再通过阴树脂床,以去除阴离子。交换能力将耗尽时,树脂在原位再生,经常采用向下流再生法,此法操作可靠方便,但其化学效率相对较低,容积较大,联系到树脂用量大,有时为了适应连续流的要求,还需要有储备装置,因而投资费用较高。(2)混合床混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生比两个单生床再生要复杂一些,因为在再生前必须将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率较高,但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利,另外将交换离子作为回收产品收集时,回收液稀,其浓缩费用也很高。(3)移动床移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离子。在这两个过程中,虽然实际上工作流体处理的水是间歇的,而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树脂逆向流动,阳树脂脉动通过容器,新鲜树脂从一端补充,用过的树脂从另一端排出,在此过程中完成离子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。三.液膜法自从1986 年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(NH3-N) 易溶于膜相(油相) ,它从膜相外高浓度的外侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应,生成的NH4+ 不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动下,氨分子不断通过膜表面吸附,渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。通常采用硫酸为吸收液,选用耐酸性疏水膜,NH3在吸收液-微孔膜界面上为H2SO4吸收,生成不挥发的 (NH4 )2SO4而被回收。人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量。该法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点,此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生。1.土壤灌溉土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水( < 50mg/ L)作为农作物的肥料来使用,既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。西红柿罐头废水与城市污水混合并经氧化塘处理至11mg 氨氮/ L 后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;马铃薯加工厂废水也用于喷淋灌溉,经测定25mg 氨氮/ L 的排放水中有75 %的氨氮被吸收。日本Aichi大学生物实验室和Aichi-ken农业研究中心,利用日本西南地区水稻田对氨氮进行吸收。研究表明,只需占总面积5 %的水稻田就可以吸收该地区所有排污渠中一半的氨氮负荷。但用于土壤灌溉的废水必须经过预处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质,防止对地面、地下水的污染及病菌的传播。四.探讨氨氮污水的处理技术都有各自的优势与不足:生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%,是目前国内外运用最多的一种方法。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮废水效率比较高, 目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。氨吹脱法,工艺成熟,吹脱效率高,运行稳定,但动力消耗大,塔壁易结垢,在寒冷季节效率会降低;化学沉淀法工艺简单,效率高,但投加药剂量大,必须找一种高效价廉无污染的药剂或助凝剂;人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量;对于成分比较简单的氨氮废水处理,在物理化学法中,吹脱法和膜吸收法是比较经济有效的选择;如果污水成分相对复杂,比如油性污染物含量较高,则需先进行气浮等预处理。对于高浓度氨氮废水,为保证出水达标排放,建议采用物化法和生物法联合工艺取代单一工艺以彻底去除废水中氨氮。综合以上各种方法:相对于有机物来讲,污水中氨氮的脱除是比较麻烦的,生化法比较经济,但对中高浓度的氨氮废水不适合;物化法可以处理高浓度的氨氮废水,但往往是多种方法串联组合,且运行费用昂贵,有些还会产生二次污染。对工业废水来说,由于氨氮浓度高,宜采用将高浓度氨氮废水集中物化处理后再和其他废水混合,然后采用常规生化处理的组合工艺,这样可适当降低工程投资和建成后的运行费用。总的来说,生产单位应首先对生产工艺进行改革,能不使用含氮原料的尽量不用,如必须使用应尽量减少泡冒滴漏,从上游减少氨氮的排放量;对污水脱氮处理工艺的选择应根据企业的实际情况,综合考虑,设计的工艺流程应首先进行小试,待试验证实后再开始设计和施工。结论:对氨氮污水处处理方法的选择应遵循以下几条:(1)城市污水、中低氨氮浓度工业废水中氨氮的去除,由于生物法因工艺简单、处理能力强、运行方式灵活,处理工艺成熟,比较经济,在其他同等条件下优先选择。(2)高浓度氨氮工业废水应根据废水的特性选择不同的物化法与生物法联合去除比较经济有效。五.展望尽管氨氮去除方法有多种,有时还采取多种技术的联合处理,但还没有一种方案能高效、经济、稳定的处理氨氮污水,有些工艺在氨氮被脱除的同时带来了二次污染。操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是今后发展的方向。鉴于各种方法存在的问题及其开发前景,今后氨氮污水的研究应着重考虑以下几个方面:(1)开发廉价的沉淀剂,包括磷源、镁源的开发研究及循环利用。(2)提高离子交换剂的吸附性能,延长其使用周期和寿命。(3)生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。(4)物理化学法与生物法结合的生物膜法(MBR) 将成为各行业处理高浓度氨氮污水切实可行的新工艺,应更深入地研究解决膜处理法的渗透和膜污染问题。(5)生物法与物化法的改进型工艺及联合处理工艺具有更大的发展空间。(6)进一步扩大实验研究的工业化应用。发布于 2020-09-25 11:32污水处理赞同 9添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录环境工程向往的绿
你知道污水中的氨氮是怎样处理的吗? - 知乎
你知道污水中的氨氮是怎样处理的吗? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册污水水处理污水处理工业废水处理污水处理技术你知道污水中的氨氮是怎样处理的吗?水中的氮主要以氨氮,硝酸盐氮,亚硝酸盐氮和有机氮的形式存在。有机氮可在某些条件下转化为氨氮,例如氧化和微生物活性。在需氧条件下,氨氮可被硝化细菌氧化成…显示全部 关注者29被浏览24,974关注问题写回答邀请回答好问题 2添加评论分享22 个回答默认排序大B哥治污水污水处理行业小白一枚,学习过程中分享所学到知识点。 关注氨氮废水主要来源于生活污水、制药、化工、冶金、线路板、垃圾场处理等行业,氨氮是指以氨或铵离子形式存在的化合氮,即水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4)形式存在的氮。动物性有机物的含氮量一般较植物性有机物为高。随着我国经济的快速发展,废水处理越来越严峻,环境污染治理是现在急需处理事情,我们留给后代一个青山绿水就是金山银山。废水氨氮降解的方法现在流行是生物法把水中氨氮降解,达到去除的效果。今天甘度小编简单分享一下。甘度菌种一、生物硝化与反硝化法:微生物降解氨氮过程需要经过两个阶段,第一阶段为硝化过程,第二阶段为反硝化过程。1) 硝化阶段:含氮有机物(有机氮)在有氧货无氧环境中被氨化为氨氮,改部分污水进有氧的处理构筑物后,在亚硝酸细菌和硝化菌的做一下转化为硝酸盐氮,为后续反硝化提供准备。溶解氧:溶解氧控制在2~3mg/l之间,溶解氧低于0.6mg/l,硝化过程将受到较大抑制,水温:硝化菌比较合适的水温20~30℃之间。通常低于5℃时,硝化菌的活动就基本停止。PH值:硝化菌最佳的PH值7.5~8.5,底物浓度:硝化细菌是自养型好氧菌,底物浓度对于硝化菌不是其生产的必要因素。污泥龄:需要保证好氧系统的微生物有足够的硝化菌,提供硝化菌的浓度,通常将污泥龄控制在10d左右。2)反硝化阶段:承接硝化段的产物硝酸盐氮,对其进行反硝化反应,使硝酸盐氮转化为氮气排出水体。PH值:反硝化过程合适的PH值6.5~7.5,PH值控制不当,将影响反硝化细菌的生长速率及反硝化酶的活性。水温:反硝化菌和硝化菌对水温的要求基本相同,反硝化菌耐受高水温较硝化菌强,一般在20~40℃。底物浓度:底物浓度对于反硝化的进行至关重要,BOD5/RKN>4.0,否则需要补充底物(投加碳源)。溶解氧:反硝化进行需要严格控制溶解氧,一般控制在DO>0.5mg/l,反硝化菌属于兼性菌,有氧和无语条件下皆可生存,我们需要利用的是反硝化菌无氧代谢。二、生物脱氮工艺:常见的生物脱氮流程可以分为三类:1)多级污泥系统:该流程可以达到很好的BOD5去除效果和脱氮效果,不过流程比较长。2)单级污泥系统:该系统的形式有:前置反硝化系统、后置反硝化系统及交替工作系统。前置反硝化的生物脱氮流程,通常称为A/O流程,其工艺流程简单、构筑物少、基建费用低、不需外加碳源、出水水质高;后置反硝化系统需要人工投加碳源,脱氮效果高于前置式;交替工作系统脱氮效果好,但运行费用较高。甘度污水菌种3)生物膜系统:将A/O系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器,即形成生物膜脱氮系统。系统中应有混合液回流,氮不需污泥回流。废水氨氮在生物法降解过程中,可以达到有效处理氨氮的结果。如果想生化池系统有效运行、稳定处理,新系统快速启动,可以投加甘度硝化细菌、反硝化细菌解决好氧池、厌氧池微生物不足,从而到达快速降解氨氮指标。编辑于 2021-12-30 16:05赞同 1添加评论分享收藏喜欢收起天创环境易膜匠心智造品质铸造信赖,服务创造未来 关注敢问提问者,这算是自问自答吗?我们认为水中的氨氮处理常规有以下四种方法 (请选对号入座)废水中氨氮的去除 废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨,然后可进一步转化为硝酸盐。目前采用的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等四种。 一、生物硝化与反硝化(生物除氮法)(一) 生物硝化在好氧条件下,通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用,将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程,称为生物硝化作用。生物硝化的反应过程为:由上式可知:(1)在硝化过程中,1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g;(2)硝化过程中释放出H+,将消耗废水中的碱度,每氧化lg氨氮,将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。 影响硝化过程的主要因素有:(1)pH值 当pH值为8.0~8.4时(20℃),硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降,当废水碱度不足时,即需投加石灰,维持pH值在7.5以上;(2)温度 温度高时,硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃,在15℃以下其活性急剧降低,故水温以不低于15℃为宜;(3)污泥停留时间 硝化菌的增殖速度很小,其最大比生长速率为 =0.3~0.5d-1(温度20℃,pH8.0~8.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群,污泥停留时间 必须大于硝化菌的最小世代时间 。在实际运行中,一般应取 >2 ,或 >2 ;(4)溶解氧 氧是生物硝化作用中的电子受体,其浓度太低将不利于硝化反应的进行。一般,在活性污泥法曝气池中进行硝化,溶解氧应保持在2~3mg/L以上;(5)BOD负荷 硝化菌是一类自养型菌,而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高,会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖,从而佼白养型的硝化菌得不到优势,结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化,BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。(二) 生物反硝化在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用,将NO2--N和NO3--N还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。以甲醇作碳源为例,其反应式为:6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O 6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H- 由上可见,在生物反硝化过程中,不仅可使NO3--N、NO2--N被还原,而且还可位有机物氧化分解。影响反硝化的主要因素:(1)温度 温度对反硝化的影响比对其它废水生物处理过程要大些。一般,以维持20~40℃为宜。苦在气温过低的冬季,可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施,以保持良好的反硝化效果;(2)pH值 反硝化过程的pH值控制在7.0~8.0;(3)溶解氧 氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反应器内溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法);(4)有机碳源 当废水中含足够的有机碳源,BOD5/TN>(3~5)时,可无需外加碳源。当废水所含的碳、氮比低于这个比值时,就需另外投加有机碳。外加有机碳多采用甲醇。考虑到甲醇对溶解氧的额外消耗,甲醇投量一般为NO3--N的3倍。此外,还可利用微生物死亡;自溶后释放出来的那部分有机碳,即"内碳源",但这要求污泥停留时间长或负荷率低,使微生物处于生长曲线的静止期或衰亡期,因此池容相应增大。二、沸石选择性交换吸附 沸石是一种硅铝酸盐,其化学组成可表示为(M2+,2M+)O.Al2O3.mSiO2·nH2O (m=2~10,n=0~9),式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子,M+代表Na+、K+等一价阳离子,为一种弱酸型阳离子交换剂。在沸石的三维空间结构中,具有规则的孔道结构和空穴,使其具有筛分效应,交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性等优良性能。天然沸石的种类很多,用于去除氨氮的主要为斜发沸石。斜发沸石对某些阳离子的交换选择性次序为:K+,NH4+>Na+>Ba2+>Ca2+>Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性,可采用交换吸附工艺去除水中氨氮。交换吸附饱和的拂石经再生可重复利用。溶液pH值对沸石除氨影响很大。当pH过高,NH4+向NH3转化,交换吸附作用减弱;当pH过低,H+的竞争吸附作用增强,不利于NH4+的去除。通常,进水pH值以6~8为灾。当处理合氨氮10~20mg/L的城市严水时,出水浓度可达lmg/L以下。穿透时通水容积约100~150床容。沸石的工作交换容量约0.4×10-3n-1mol/g左右。吸附铵达到饱和的沸石可用5g/L的石灰乳或饱和石灰水再生。再生液用量约为处理水量的3~5%。研究表明,石灰再生液中加入0.1mol的NaCl,可提高再生效率。针对石灰再生的结垢问题,亦有采用2%的氯化钠溶液作再生液的,此时再生液用量较大。再生时排出的高浓度合氨废液必须进行处理,其处理方法有:(1)空气吹脱 吹脱的NH3或者排空,或者由量H2S04吸收作肥料;(2)蒸气吹脱 冷凝液为1%的氨溶液,可用作肥料;(3)电解氧化(电氯化) 将氨氧化分解为N2。三、空气吹脱 在碱性条件下(pH>10.5),废水中的氨氮主要以NH3的形式存在(图20-2)。让废水与空气充分接触,则水中挥发性的NH3将由液相向气相转移,从而脱除水中的氨氮。吹脱塔内装填木质或塑料板条填料,空气流由塔的下部进入,而废水则由塔顶落至塔底集水池。影响氨吹脱效果的主要因素有:(1)pH值 一般将pH值提高至10.8~11.5;(2)温度 水温降低时氨的溶解度增加,吹脱效率降低。例如,20℃时氨去除率为90~95%,而10℃时降至约75%,这为吹脱塔在冬季运行带来困难;(3)水力负荷 水力负荷(m3/m2.h)过大,将破坏高效吹脱所需的水流状态,而形成水幕;水力负荷过小,填料可能没有适当湿润,致使运行不良,形成干塔。一般水力负荷为2.5~5m3/m2.h;(4)气水比 对于一定塔高,增加空气流量,可提高氨去除率;但随着空气流量增加,压降也增加,所以空气流量有一限值。一般,气/水比可取2500~5000(m3/m2);(5)填料构型与高度 由于反复溅水和形成水滴是氨吹脱的关键,因此填料的形状、尺寸、间距、排列方式够都对吹脱效果有影响。一般,填料间距40~50mm,填料高度为6~7.5m。若增加填料间距,则需更大的填料高度;(6)结垢控制 填料结垢(CaCO3)特降低吹脱塔的处理效率。控制结垢的措施有:用高压水冲洗垢层;在进水中投加阻垢剂:采用不合或少含CO2的空气吹脱(如尾气吸收除氨循环使用);采用不易结垢的塑料填料代替木材等。空气吹脱法除氨,去除率可达60~95%,流程简单,处理效果稳定,基建费和运行费较低,可处理高浓度合氨废水。但气温低时吹脱效率低,填科结垢往往严重干扰运行,且吹脱出的氨对环境产生二次污染。四、折点氯化投加过量氯或次氯酸钠(超过"折点",参见第十四章),使废水中氨完全氧化为N2的方法,称为折点氯化法,其反应可表示为: NH4+十1.5HOCl→0.5N2十1.5H2O十2.5H+十1.5Cl- 由反应式可知,到达折点的理论需氯(C12)量为7.6kg/kg(NH3-N),而实际需氯量在8~10kg/kg(NH3-N)。在pH=6~7进行反应,则投药量可最小。接触时间一般为0.5~2h。严格控制pH值和投氯量,可减少反应中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有机物。折点氯化法对氨氮的去除率达90~100%,处理效果稳定,不受水温影响,基建费用也不高。但其运行费用高;残余氯及氯代有机物须进行后处理。小结在目前采用的四种脱氮工艺中,物理化学法由于存在运行成本高、对环境造成二次污染等问题,实际应用受到-定限制。而生物脱氮法能饺为有效和彻底地除氮,且比较经济,因而得到较多应用。发布于 2020-03-19 09:00赞同 242 条评论分享收藏喜欢
污水中氨氮的主要去除方法有哪些? - 知乎
污水中氨氮的主要去除方法有哪些? - 知乎首发于环境工程切换模式写文章登录/注册污水中氨氮的主要去除方法有哪些?闲云野鹤中智科博(北京)产业经济发展研究院 政务关系主任目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一.生物法1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理在污水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。生物脱氮工艺流程见图1 。硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程 ,包括两个基本反应步骤 : 由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌) 的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源) 。生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%—95%,二次污染小且比较经济,因此在国内外运用最多。但缺点是占地面积大,低温时效率低。2.传统生物法目前, 国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A2/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932 年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denitrification) ,1973年Barnard 结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。3. A/O系统A/O脱氮除磷系统,即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺,同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段,故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统,简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便,且很容易利用原厂改建,从而提高了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。A/O法工艺如图2所示。4.缺氧/ 好氧工艺(简称A2/O法) A2- O 法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO2-—N和NO3-—N还原成N2,达到脱氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工艺,它是在法A/O法的基础上增加一个厌氧段和一个缺氧段,传统A2/O工艺流程如图3所示。5.厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A1 - A2/O工艺) A1—A2/O工艺和A2/O工艺同属于硝化—反硝化为基本流程的生物脱氨工艺,所不同的是A1—A2/O工艺是在A1/O工艺基础上增加了一级预处理段—厌氧段(A1) ,目的在于通过水解(酸化) 的预处理,改变废水中难降解物质的分子结构,提高其可生化性,强化脱氮效果。近几十年来,尽管生物脱氮技术有了很大的发展,但是,硝化和反硝化两个过程仍然需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。并且传统的生物脱氮工艺,主要有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化能够利用废水中部分快速易降解有机物作碳源,虽然可节约反硝化阶段外加碳源的费用,但是,前置反硝化工艺对氮的去除不完全,废水和污泥循环比也较高,若想获得较高的氮去除率,则必须加大循环比,能耗相应也增加。而后置反硝化则有赖于外加快速易降解有机碳源的投加,同时还会产生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影响出水水质。传统生物脱氮工艺存在不少问题:(1)工艺流程较长,占地面积大,基建投资高;(2) 由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季,造成系统的HRT 较长,需要较大的曝气池,增加了投资和运行费用;(3) 系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥和硝化液回流,增加了动力消耗和运行费用;(4) 系统抗冲击能力较弱,高浓度NH3- N 和NO2-废水会抑制硝化菌生长;(5) 硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和,不仅增加了处理费用,而且还有可能造成二次污染等等。6.生物脱氮法新工艺随着生物脱氮技术的深入研究,其新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化反应。生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷) 硝化反硝化(shortcut nit reification-denitrification)、同时硝化反硝化( simultaneous nit reification-denitrifi-cation - SND) 和厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。7.厌氧氨氧化工艺 厌氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸盐为电子受体或以氨作为直接电子供体,进行硝酸盐还原反应或将亚硝酸氮转化为氮气的反硝化反应。与传统的硝化反硝化工艺或同时硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在: (1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染; (2)硝化反应每氧化1molNH4+耗氧2mol , 而在厌氧氨氧化反应中, 每氧化1molNH4+只需要0.75mol 氧,耗氧下降62.5 %(不考虑细胞合成时) ,所以,可使耗氧能耗大为降; (3)传统的硝化反应氧化1molNH4+可产生2molH+ ,反硝化还原1molNO3-或NO2-将产生1molOH- ,而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降,产碱量降至为零,可以节省可观的中和试剂。故厌氧氨氧化及其工艺技术很有研究价值和开发前景。8. 短程硝化反硝化工艺 短程硝化反硝化是将硝化控制在HNO2阶段而终止,随后进行反硝化,其生物脱氮过程如:短程生物脱氢工艺的优点:可节省氧供应量约25% ,降低了能耗;节省反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的情况下,提高了TN 去除率;减少污泥生成量可达50 %;减少投碱量,缩短反应时间。但是短程硝化反硝化的缺点是不能够长久稳定地维持HNO2积累。目前荷兰Delft技术大学应用该技术开发的SHARON工艺,已在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理厂建成并投入运行。9.同时硝化反硝化工艺 所谓同时硝化反硝化工艺就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中,相同操作条件下同时发生的现象。同时硝化反硝化过程由于是在一个反应器中进行,它具有如下优点:◆完全脱氮,强化磷的去除;◆降低曝气量,节省能耗并增加设备处理负荷,减少碱度的能耗;◆简化系统的设计和操作。同时硝化反硝化工艺的不足之处就是影响因素较多,过程难以控制。荷兰、丹麦、意大利等国已有污水厂在利用同时硝化反硝化脱氢工艺运行。综上,生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮污水效率比较高,目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。对于高浓度含氮污水成分复杂,生物毒性大,为了取得很好的处理效果,必须针对不同行业和污水性质而采取不同的处理办法。目前,焦化、味精、化肥等行业多采取A/O 法,养殖行业一般采取SBR法(序批式生物反应法)。根据国内外研究成果和实践来看,生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。二.物理化学处理法1.吹脱法及汽提法吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中,使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质过程,即在高pH时,使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,但其缺点是生成水垢,在大规模的氨吹脱、汽提塔中,生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。2.折点氯化法折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2 逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M(Cl2)与M(NH3-N)之比为8 :l - 10 :1 。当氨氮浓度小于20 mg/ L 时,脱氮率大于90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生NO3- ,低时产生NCl3 ,将消耗氯,通常控制pH在6-8。此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。3.化学沉淀法化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理,随着对化学沉淀法的不断研究,发现化学沉淀法最好使用H3PO4和MgO。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-,使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶,再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子,而且MgO还起到了一定程度的中和H+的作用,节约了碱的用量。经化学沉淀后,若NH4+-N和PO43-的残留浓度还比较高,则有研究建议化学沉淀放在生物处理前,经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP, 为圆柱形晶体,无吸湿性,在空气中很快干燥,沉淀过程中很少吸收有毒物质,不吸收重金属和有机物。另外,MAP溶解度随着pH的升高而降低;温度越低,MAP溶解度也越低。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水,曝气池不需达到硝化阶段,曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除,与硝化-反硝化法相比,能耗大大节省,反应也不受温度限制,不受有毒物质的干扰,其产物MAP, 还可用作肥料,可在一定程度上降低处理费用。因此,MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法,很有开发前景,但要广泛应用于工业废水处理,尚需解决以下两个问题:(1)寻找价廉高效的沉淀剂;(2)开发MAP作为肥料的价值。4.离子交换法沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐,一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石,此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点,但对于高浓度的氨氮废水,会使树脂再生频繁而造成操作困难,且再生液仍为高浓度氨氮废水,需再处理。常用的离子交换系统有以下三种类型:(1)固定床在此系统中,溶液的去离子过程为二阶段间歇过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生成酸溶液,然后此溶液再通过阴树脂床,以去除阴离子。交换能力将耗尽时,树脂在原位再生,经常采用向下流再生法,此法操作可靠方便,但其化学效率相对较低,容积较大,联系到树脂用量大,有时为了适应连续流的要求,还需要有储备装置,因而投资费用较高。(2)混合床混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生比两个单生床再生要复杂一些,因为在再生前必须将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率较高,但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利,另外将交换离子作为回收产品收集时,回收液稀,其浓缩费用也很高。(3)移动床移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离子。在这两个过程中,虽然实际上工作流体处理的水是间歇的,而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树脂逆向流动,阳树脂脉动通过容器,新鲜树脂从一端补充,用过的树脂从另一端排出,在此过程中完成离子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。三.液膜法自从1986 年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(NH3-N) 易溶于膜相(油相) ,它从膜相外高浓度的外侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应,生成的NH4+ 不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动下,氨分子不断通过膜表面吸附,渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。通常采用硫酸为吸收液,选用耐酸性疏水膜,NH3在吸收液-微孔膜界面上为H2SO4吸收,生成不挥发的 (NH4 )2SO4而被回收。人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量。该法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点,此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生。1.土壤灌溉土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水( < 50mg/ L)作为农作物的肥料来使用,既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。西红柿罐头废水与城市污水混合并经氧化塘处理至11mg 氨氮/ L 后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;马铃薯加工厂废水也用于喷淋灌溉,经测定25mg 氨氮/ L 的排放水中有75 %的氨氮被吸收。日本Aichi大学生物实验室和Aichi-ken农业研究中心,利用日本西南地区水稻田对氨氮进行吸收。研究表明,只需占总面积5 %的水稻田就可以吸收该地区所有排污渠中一半的氨氮负荷。但用于土壤灌溉的废水必须经过预处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质,防止对地面、地下水的污染及病菌的传播。四.探讨氨氮污水的处理技术都有各自的优势与不足:生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400 mg/L以下,总氮去除率可达70% ~95%,是目前国内外运用最多的一种方法。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮废水效率比较高, 目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。氨吹脱法,工艺成熟,吹脱效率高,运行稳定,但动力消耗大,塔壁易结垢,在寒冷季节效率会降低;化学沉淀法工艺简单,效率高,但投加药剂量大,必须找一种高效价廉无污染的药剂或助凝剂;人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量;对于成分比较简单的氨氮废水处理,在物理化学法中,吹脱法和膜吸收法是比较经济有效的选择;如果污水成分相对复杂,比如油性污染物含量较高,则需先进行气浮等预处理。对于高浓度氨氮废水,为保证出水达标排放,建议采用物化法和生物法联合工艺取代单一工艺以彻底去除废水中氨氮。综合以上各种方法:相对于有机物来讲,污水中氨氮的脱除是比较麻烦的,生化法比较经济,但对中高浓度的氨氮废水不适合;物化法可以处理高浓度的氨氮废水,但往往是多种方法串联组合,且运行费用昂贵,有些还会产生二次污染。对工业废水来说,由于氨氮浓度高,宜采用将高浓度氨氮废水集中物化处理后再和其他废水混合,然后采用常规生化处理的组合工艺,这样可适当降低工程投资和建成后的运行费用。总的来说,生产单位应首先对生产工艺进行改革,能不使用含氮原料的尽量不用,如必须使用应尽量减少泡冒滴漏,从上游减少氨氮的排放量;对污水脱氮处理工艺的选择应根据企业的实际情况,综合考虑,设计的工艺流程应首先进行小试,待试验证实后再开始设计和施工。结论:对氨氮污水处处理方法的选择应遵循以下几条:(1)城市污水、中低氨氮浓度工业废水中氨氮的去除,由于生物法因工艺简单、处理能力强、运行方式灵活,处理工艺成熟,比较经济,在其他同等条件下优先选择。(2)高浓度氨氮工业废水应根据废水的特性选择不同的物化法与生物法联合去除比较经济有效。五.展望尽管氨氮去除方法有多种,有时还采取多种技术的联合处理,但还没有一种方案能高效、经济、稳定的处理氨氮污水,有些工艺在氨氮被脱除的同时带来了二次污染。操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是今后发展的方向。鉴于各种方法存在的问题及其开发前景,今后氨氮污水的研究应着重考虑以下几个方面:(1)开发廉价的沉淀剂,包括磷源、镁源的开发研究及循环利用。(2)提高离子交换剂的吸附性能,延长其使用周期和寿命。(3)生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。(4)物理化学法与生物法结合的生物膜法(MBR) 将成为各行业处理高浓度氨氮污水切实可行的新工艺,应更深入地研究解决膜处理法的渗透和膜污染问题。(5)生物法与物化法的改进型工艺及联合处理工艺具有更大的发展空间。(6)进一步扩大实验研究的工业化应用。发布于 2020-09-25 11:32污水处理赞同 9添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录环境工程向往的绿
氨氮废水处理方法(生物法) - 知乎
氨氮废水处理方法(生物法) - 知乎切换模式写文章登录/注册氨氮废水处理方法(生物法)环问问1、传统生物脱氮技术传统生物法是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气,从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段,第一阶段为硝化过程,在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐;第二阶段为反硝化过程,在无氧或低氧条件下,反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。传统生物法去除氨氮的机理如下:工程应用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化沟以及SBR工艺等,是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。影响生物脱氮技术的因素主要有:PH值、温度、溶解氧、有机碳源等。沈连峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厌氧/好氧)组合法处理焦化废水,工程实践表明,该工艺运行稳定且处理效果好,出水水质达到GB8978-1996规定中的二级标准。某公司污水处理厂采用A/0法处理综合废水,氨氮去除率达到68%。对二级缺氧一好氧生物脱氮技术在味精行业废水处理中的应用进行检测,结果表明,处理效果持续稳定,氨氮的去除率可达到94%以上,实现了味精废水氨氮达标排放要求。统生物法处理氨氮废水具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端,如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源,对温度要求相对严格,低温时效率低,占地面积大,需氧量大,有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用,需在进行生物法之前去除,此外,废水中,氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用,所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理,使氨氮废水浓度小于300mg/L。传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水,如生活污水、化工废水等。2、新型生物脱氮技术1)同时硝化反硝化(SND)当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时,称为同时消化反硝化(SND)。废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度,使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧梯度,利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖,越深入絮体或膜内部,溶解氧浓度越低,产生缺氧区,反硝化菌占优势,从而形成同时消化反硝化过程。影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。Carrousel氧化沟中有同时硝化/反硝化现象存在,在Carrousel氧化沟曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐渐降低的,且Carrousel氧化沟下层溶解氧低于上层。在沟道的各部分硝态氮的形成和消耗速度几乎相等,沟道中氨氮始终保持很低的浓度,这就表明硝化及反硝化反应在Carrousel氧化沟中同时发生。研究生活污水的处理,认为CODCr越高,反硝化越完全,TN去除效果越好。溶解氧对同时硝化反硝化的影响较大,溶解氧控制在0.5~2mg/L时,总氮去除效果好。同时硝化反硝化法节省反应器,缩短反应时间,能耗低,投资省,易保持pH值稳定。2)短程消化反硝化短程硝化反硝化是在同一个反应器中,先在有氧的条件下,利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐,然后在缺氧的条件下,以有机物或外加碳源作电子供体,将亚硝酸盐直接进行反硝化生成氮气。短程硝化反硝化的影响因素有温度、游离氨、pH值、溶解氧等。温度对不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影响。试验结果表明:对于不含海水的城市生活污水,提高温度有利于实现短程硝化,生活污水中海水比例为30%时中温条件下可以较好地实现短程硝化。Delft工业大学开发了SHARON工艺,利用高温(大约30-4090)有利于亚硝酸菌增殖的特点,使硝酸菌失去竞争,同时通过控制污泥龄淘汰硝酸菌,使硝化反应处于亚硝化阶段。根据亚硝酸菌与硝酸菌对氧亲和力的不同,Gent微生物生态实验室开发出OLAND工艺,通过控制溶解氧淘汰硝酸菌,来实现亚硝酸氮的积累。采用短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明,进水COD,氨氮,TN和酚的浓度分别为1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L时,出水COD,氨氮,TN和酚的平均浓度分别为197.1,14.2,181.5和0.4mg/L,相应的去除率分别为83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。短程硝化反硝化过程不经历硝酸盐阶段,节约生物脱氮所需碳源。对于低C/N比的氨氮废水具有一定的优势。短程硝化反硝化具有污泥量少,反应时间短,节约反应器体积等优点。但短程硝化反硝化要求稳定、持久的亚硝酸盐积累,因此如何有效抑制硝化菌的活性成为关键。3)厌氧氨氧化厌氧氨氧化是在缺氧条件下,以亚硝态氮或硝态氮为电子受体,利用自养菌将氨氮直接氧化为氮气的过程。研究温度和PH值对厌氧氨氧化生物活性的影响,结果表明,该微生物的最佳反应温度为30℃,pH值为7.8。研究厌氧氨氧化反应器处理高盐度、高浓度含氮废水的可行性。结果表明,高盐度显著抑制厌氧氨氧化活性,这种抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1计)盐度条件下,未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照低45.1%。由高盐度环境转移到低盐度环境〔无盐水)时,驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提高43.1%。但反应器长期运行于高盐度条件下,容易出现功能衰退。与传统生物法相比,厌氧氨氧化无需外加碳源,需氧量低,无需试剂进行中和,污泥产量少,是较经济的生物脱氮技术。厌氧氨氧化的缺点是反应速度较慢,所需反应器容积较大,且碳源对厌氧氨氧化不利,对于解决可生化性差的氨氮废水具有现实意义。发布于 2022-11-23 15:51・IP 属地重庆污水处理水处理废水处理赞同 1添加评论分享喜欢收藏申请
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污水中氨氮的主要去除方法 - 知乎切换模式写文章登录/注册污水中氨氮的主要去除方法云沣科技杜蒽树脂目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一.生物法1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理在污水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用 ,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐 ;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。2.传统生物法目前, 国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A2/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。3. A/O系统A/O脱氮除磷系统,即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺,同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段,故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统,简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便,且很容易利用原厂改建,从而提高了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。4.缺氧/ 好氧工艺(简称A2/O法) A2- O 法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO2-—N和NO3-—N还原成N2,达到脱氮的目的。5.厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A1 - A2/O工艺) A1—A2/O工艺和A2/O工艺同属于硝化—反硝化为基本流程的生物脱氨工艺,所不同的是A1—A2/O工艺是在A1/O工艺基础上增加了一级预处理段—厌氧段(A1) ,目的在于通过水解(酸化) 的预处理,改变废水中难降解物质的分子结构,提高其可生化性,强化脱氮效果。6.生物脱氮法新工艺随着生物脱氮技术的深入研究,其新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化反应。7.厌氧氨氧化工艺 厌氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸盐为电子受体或以氨作为直接电子供体,进行硝酸盐还原反应或将亚硝酸氮转化为氮气的反硝化反应。与传统的硝化反硝化工艺或同时硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在: (1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染; (2)硝化反应每氧化1molNH4+耗氧2mol , 而在厌氧氨氧化反应中, 每氧化1molNH4+只需要0.75mol 氧,耗氧下降62.5 %(不考虑细胞合成时) ,所以,可使耗氧能耗大为降; (3)传统的硝化反应氧化1molNH4+可产生2molH+ ,反硝化还原1molNO3-或NO2-将产生1molOH- ,而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降,产碱量降至为零,可以节省可观的中和试剂。故厌氧氨氧化及其工艺技术很有研究价值和开发前景。8. 短程硝化反硝化工艺 短程硝化反硝化是将硝化控制在HNO2阶段而终止。短程生物脱氢工艺的优点:可节省氧供应量约25% ,降低了能耗;节省反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的情况下,提高了TN 去除率;减少污泥生成量可达50 %;减少投碱量,缩短反应时间。但是短程硝化反硝化的缺点是不能够长久稳定地维持HNO2积累。9.同时硝化反硝化工艺 所谓同时硝化反硝化工艺就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中,相同操作条件下同时发生的现象。同时硝化反硝化过程由于是在一个反应器中进行,它具有如下优点:◆完全脱氮,强化磷的去除;◆降低曝气量,节省能耗并增加设备处理负荷,减少碱度的能耗;◆简化系统的设计和操作。同时硝化反硝化工艺的不足之处就是影响因素较多,过程难以控制。二.物理化学处理法1.吹脱法及汽提法吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中,使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质过程,即在高pH时,使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,但其缺点是生成水垢,在大规模的氨吹脱、汽提塔中,生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。2.折点氯化法折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2 逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M(Cl2)与M(NH3-N)之比为8 :l - 10 :1 。当氨氮浓度小于20 mg/ L 时,脱氮率大于90 % ,pH 影响较大,pH 高时产生NO3- ,低时产生NCl3 ,将消耗氯,通常控制pH在6-8。此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。3.化学沉淀法化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理,随着对化学沉淀法的不断研究,发现化学沉淀法最好使用H3PO4和MgO。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-,使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶,再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子,而且MgO还起到了一定程度的中和H+的作用,节约了碱的用量。经化学沉淀后,若NH4+-N和PO43-的残留浓度还比较高,则有研究建议化学沉淀放在生物处理前,经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP, 为圆柱形晶体,无吸湿性,在空气中很快干燥,沉淀过程中很少吸收有毒物质,不吸收重金属和有机物。另外,MAP溶解度随着pH的升高而降低;温度越低,MAP溶解度也越低。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水,曝气池不需达到硝化阶段,曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除,与硝化-反硝化法相比,能耗大大节省,反应也不受温度限制,不受有毒物质的干扰,其产物MAP, 还可用作肥料,可在一定程度上降低处理费用。因此,MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法,很有开发前景,但要广泛应用于工业废水处理,尚需解决以下两个问题:(1)寻找价廉高效的沉淀剂;(2)开发MAP作为肥料的价值。4.离子交换法沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐,一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石,此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点,但对于高浓度的氨氮废水,会使树脂再生频繁而造成操作困难,且再生液仍为高浓度氨氮废水,需再处理。三.液膜法自从1986 年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(NH3-N) 易溶于膜相(油相) ,它从膜相外高浓度的外侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应,生成的NH4+ 不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动下,氨分子不断通过膜表面吸附,渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。通常采用硫酸为吸收液,选用耐酸性疏水膜,NH3在吸收液-微孔膜界面上为H2SO4吸收,生成不挥发的 (NH4 )2SO4而被回收。人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量。该法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点,此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生。......云沣科技专业提供原装进口特种离子交换树脂,有除氨氮树脂、除氟树脂、除钙镁树脂、除硝酸盐树脂、除重金属树脂,除三价铬树脂、吸金树脂、除汞树脂、除COD树脂、糖浆脱色树脂、核电站用核极交换树脂、催化剂树脂、生物制药用树脂、VOCs废气吸附树脂。 发布于 2022-12-05 17:53・IP 属地北京离子交换树脂去除氨氮氨氮去除剂赞同 1添加评论分享喜欢收藏申请
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氨氮废水处理方法汇总(生物脱氮法和物化除氮)
2022-04-01 11:23:47发布
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夏夜未央
女 | 环保卫士V4
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氨氮废水处理有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法和生物脱氨法等多种方法,这些技术可分为物理化学法和生物脱氮技术两大类。一、生物脱氮法微生物去除氨氮过程需经两个阶段。第一阶段为硝化过程,亚硝化菌和硝化菌在有氧条件下将氨态氮转化为亚硝态氮和硝态氮的过程。第二阶段为反硝化过程,污水中的硝态氮和亚硝态氮在无氧或低氧条件下,被反硝化菌(异养、自养微生物均有发现且种类很多)还原转化为氮气。在此过程中,有机物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作为电子供体被氧化而提供能量。常见的生物脱氮流程可以分为3类,分别是多级污泥系统、单级污泥系统和生物膜系统。1、多级污泥系统此流程可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果,其缺点是流程长、构筑物多、基建费用高、需要外加碳源、运行费用高、出水中残留一定量甲醇等。2、单级污泥系统单级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、后置反硝化系统及交替工作系统。前置反硝化的生物脱氮流程,通常称为A/O流程与传统的生物脱氮工艺流程相比,A/O工艺具有流程简单、构筑物少、基建费用低、不需外加碳源、出水水质高等优点。后置式反硝化系统,因为混合液缺乏有机物,一般还需要人工投加碳源,但脱氮的效果可高于前置式,理论上可接近100%的脱氮。交替工作的生物脱氮流程主要由两个串联池子组成,通过改换进水和出水的方向,两个池子交替在缺氧和好氧的条件下运行。该系统本质上仍是A/O系统,但其利用交替工作的方式,避免了混合液的回流,因而脱氮效果优于一般A/O流程。其缺点是运行管理费用较高,且一般必须配置计算机控制自动操作系统。3、生物膜系统将上述A/O系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器,即形成生物膜脱氮系统。此系统中应有混合液回流,但不需污泥回流,在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化反应的两个污泥系统。二、物化除氮物化除氮常用的物理化学方法有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法、液膜法、电渗析法和催化湿式氧化法等。1、折点氯化法不连续点氯化法是氧化法处理氨氮废水的一种,利用在水中的氨与氯反应生成氮气而将水中氨去除的化学处理法。该方法还可以起到杀菌作用,同时使一部分有机物无机化,但经氯化处理后的出水中留有余氯,还应进一步脱氯处理。在含有氨的水中投加次氯酸HClO,当pH值在中性附近时,随次氯酸的投加,逐步进行下述主要反应:NH3+HClO→NH2Cl+H2O①NH2Cl+HClO→NHCl2+H2O②NH2Cl+NHCl2→N2+3H++3Cl-③投加氯量和氨氮之比(简称Cl/N)在5.07以下时,首先进行①式反应,生成一氯胺(NH2Cl),水中余氯浓度增大,其后,随着次氯酸投加量的增加,一氯胺按②式进行反应,生成二氯胺(NHCl2),同时进行③式反应,水中的N呈N2被去除。其结果是,水中的余氯浓度随Cl/N的增大而减小,当Cl/N比值达到某个数值以上时,因未反应而残留的次氯酸(即游离余氯)增多,水中残留余氯的浓度再次增大,这个最小值的点称为不连续点(习惯称为折点)。此时的Cl/N比按理论计算为7.6;废水处理中因为氯与废水中的有机物反应,C1/N比应比理论值7.6高些,通常为10。此外,当pH不在中性范围时,酸性条件下多生成三氯胺,在碱性条件下生成硝酸,脱氮效率降低。在pH值为6~7、每mg氨氮氯投加量为10mg、接触0.5~2.0h的情况下,氨氮的去除率为90%~100%。因此此法对低浓度氨氮废水适用。处理时所需的实际氯气量取决于温度、pH及氨氮浓度。氧化每mg氨氮有时需要9~10mg氯气折点,氯化法处理后的出水在排放前一般需用活性炭或SO2进行反氯化,以除去水中残余的氯。虽然氯化法反应迅速,所需设备投资少,但液氯的安全使用和贮存要求高,且处理成本也较高。若用次氯酸或二氧化氯发生装置代替液氯,会更安全且运行费用可以降低,目前国内的氯发生装置的产氯量太小,且价格昂贵。因此氯化法一般适用于给水的处理,不太适合处理大水量高浓度的氨氮废水。2、化学沉淀法化学沉淀法是往水中投加某种化学药剂,与水中的溶解性物质发生反应,生成难溶于水的盐类,形成沉渣易去除,从而降低水中溶解性物质的含量。当在含有NH4+的废水中加入PO43-和Mg2+离子时,会发生如下反应:NH4++PO43-+Mg2+→MgNH4PO4↓④生成难溶于水的MgNH4PO4沉淀物,从而达到去除水中氨氮的目的。采用的常见沉淀剂是Mg(OH)2和H3PO4,适宜的pH值范围为9.0~11,投加质量比H3PO4/Mg(OH)2为1.5~3.5。废水中氨氮浓度小于900mg/L时,去除率在90%以上,沉淀物是一种很好的复合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的价格比较贵,成本较高,处理高浓度氨氮废水可行,但该法向废水中加入了PO43-,易造成二次污染。3、离子交换法离子交换法的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与废水中的其它同性离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程,通常是可逆性化学吸附。沸石是一种天然离子交换物质,其价格远低于阳离子交换树脂,且对NH4+-N具有选择性的吸附能力,具有较高的阳离子交换容量,纯丝光沸石和斜发沸石的阳离子交换容量平均为每100g相当于213和223mg物质的量(m.e)。但实际天然沸石中含有不纯物质,所以纯度较高的沸石交换容量每100g不大于200m.e,一般为100~150m.e。沸石作为离子交换剂,具有特殊的离子交换特性,对离子的选择交换顺序是:Cs(Ⅰ)>Rb(Ⅰ)>K(Ⅰ)>NH4+>Sr(Ⅰ)>Na(Ⅰ)>Ca(Ⅱ)>Fe(Ⅲ)>Al(Ⅲ)>Mg(Ⅱ)>Li(Ⅰ)。工程设计应用中,废水pH值应调整到6~9,重金属大体上没有什么影响;碱金属、碱土金属中除Mg以外都有影响,尤其是Ca对沸石的离子交换能力影响比Na和K更大。沸石吸附饱和后必须进行再生,以采用再生液法为主,燃烧法很少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于废水中含有Ca2+,致使沸石对氨的去除率呈不可逆性的降低,要考虑补充和更新。4、吹脱法吹脱法是将废水调节至碱性,然后在汽提塔中通入空气或蒸汽,通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气中。通入蒸汽,可升高废水温度,从而提高一定pH值时被吹脱的氨的比率。用该法处理氨时,需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准,以免造成二次污染。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱,而炼钢、石油化工、化肥、有机化工有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。5、液膜法自从1986年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮NH3-N易溶于膜相油相,它从膜相外高浓度的外侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应,生成的NH4+不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动下,氨分子不断通过膜表面吸附、渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。6、电渗析法电渗析是一种膜法分离技术,其利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。在电渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电压,当进水通过多对阴阳离子渗透膜时,铵离子及其他离子在施加电压的影响下,通过膜而进入另一侧的浓水中并在浓水中集,因而从进水中分离出来。
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11:40来源:环保水处理关键词:氨氮污水处理生物脱氮法化学沉淀法收藏点赞分享订阅投稿我要投稿近20年来,对氨氮污水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺,目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一.生物法1.生物法机理——生物硝化和反硝化机理在污水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用,将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐;然后在缺氧条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从污水中逸出。因而,污水的生物脱氮包括硝化和反硝化两个阶段。生物脱氮工艺流程见图1。硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐的过程,包括两个基本反应步骤:由亚硝酸菌参与的将氨氮转化为亚硝酸盐的反应;由硝酸菌参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应。在缺氧条件下,由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用,将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成N2的过程,称为反硝化。反硝化过程中的电子供体是各种各样的有机底物(碳源)。生物脱氮法可去除多种含氮化合物,总氮去除率可达70%—95%,二次污染小且比较经济,因此在国内外运用最多。但缺点是占地面积大,低温时效率低。2.传统生物法目前,国内外对氨氮污水实际处理中应用较成熟的生物处理方法是传统的前置反硝化生物脱氮,如A/O、A2/O工艺等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。传统生物脱氮途径一般包括硝化和反硝化两个阶段,硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于对环境条件的要求不同,这两个过程不能同时发生,而只能序列式进行,即硝化反应发生在好氧条件下,反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区与好氧区分开,形成分级硝化反硝化工艺,以便硝化与反硝化能够独立地进行。1932年,Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺(post-denitrification),Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工艺(pre-denitrification),1973年Barnard结合前面两种工艺又提出了A/O工艺,以及后又出现了各种改进工艺如Bardenpho、Phoredox(A2/O)UCT、JBH、AAA工艺等,这些都是典型的传统硝化反硝化工艺。3.A/O系统A/O脱氮除磷系统,即缺氧、好氧脱氮除磷系统。它是70年代主要由美国、南非等国开发的具有去除废水中氮污染物的工艺,同时对脱磷亦有一定的效果。其工艺流程是让废水依次经历缺氧、好氧两个阶段,故人们通称为缺氧、好氧脱氮除磷系统,简称A/O系统。A/O系统流程简单、运行管理方便,且很容易利用原厂改建,从而提高了出水水质。近年来已得到了越来越广泛的应用。A/O法工艺如图2所示。4.缺氧/好氧工艺(简称A2/O法)A2-O法处理工艺是在好氧条件下,污水中NH3和铵盐在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然后在缺氧条件下,通过反硝化反应将NO2-—N和NO3-—N还原成N2,达到脱氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工艺,它是在法A/O法的基础上增加一个厌氧段和一个缺氧段,传统A2/O工艺流程如图3所示。5.厌氧—缺氧—好氧工艺(简称A1-A2/O工艺)A1—A2/O工艺和A2/O工艺同属于硝化—反硝化为基本流程的生物脱氨工艺,所不同的是A1—A2/O工艺是在A1/O工艺基础上增加了一级预处理段—厌氧段(A1),目的在于通过水解(酸化)的预处理,改变废水中难降解物质的分子结构,提高其可生化性,强化脱氮效果。近几十年来,尽管生物脱氮技术有了很大的发展,但是,硝化和反硝化两个过程仍然需要在两个隔离的反应器中进行,或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行。并且传统的生物脱氮工艺,主要有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化能够利用废水中部分快速易降解有机物作碳源,虽然可节约反硝化阶段外加碳源的费用,但是,前置反硝化工艺对氮的去除不完全,废水和污泥循环比也较高,若想获得较高的氮去除率,则必须加大循环比,能耗相应也增加。而后置反硝化则有赖于外加快速易降解有机碳源的投加,同时还会产生大量污泥,并且出水中的COD和低水平的DO也影响出水水质。传统生物脱氮工艺存在不少问题:(1)工艺流程较长,占地面积大,基建投资高;(2)由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,特别是在低温冬季,造成系统的HRT较长,需要较大的曝气池,增加了投资和运行费用;(3)系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥和硝化液回流,增加了动力消耗和运行费用;(4)系统抗冲击能力较弱,高浓度NH3-N和NO2-废水会抑制硝化菌生长;(5)硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和,不仅增加了处理费用,而且还有可能造成二次污染等等。6.生物脱氮法新工艺随着生物脱氮技术的深入研究,其新发展却突破了传统理论的认识。近年来的许多研究表明:硝化反应不仅由自养菌完成,某些异养菌也可以进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化;而且,许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌),并能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化反应。生物脱氮技术在概念和工艺上的新发展主要有:短程(或简捷)硝化反硝化(shortcutnitreification-denitrification)、同时硝化反硝化(simultaneousnitreification-denitrifi-cation-SND)和厌氧氨氧化(AnaerobicAmmoniumOxidation-ANAMMOX)。7.厌氧氨氧化工艺厌氧氨氧化(ANA-MMOX)是以硝酸盐为电子受体或以氨作为直接电子供体,进行硝酸盐还原反应或将亚硝酸氮转化为氮气的反硝化反应。与传统的硝化反硝化工艺或同时硝化反硝化工艺相比,氨的厌氧氧化具有不少突出的优点。主要表现在:(1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可防止二次污染;(2)硝化反应每氧化1molNH4+耗氧2mol,而在厌氧氨氧化反应中,每氧化1molNH4+只需要0.75mol氧,耗氧下降62.5%(不考虑细胞合成时),所以,可使耗氧能耗大为降;(3)传统的硝化反应氧化1molNH4+可产生2molH+,反硝化还原1molNO3-或NO2-将产生1molOH-,而氨厌氧氧化的生物产酸量大为下降,产碱量降至为零,可以节省可观的中和试剂。故厌氧氨氧化及其工艺技术很有研究价值和开发前景。8.短程硝化反硝化工艺短程硝化反硝化是将硝化控制在HNO2阶段而终止,随后进行反硝化,其生物脱氮过程如:NH+4——HNO2——N2短程生物脱氢工艺的优点:可节省氧供应量约25%,降低了能耗;节省反硝化所需碳源40%,在C/N比一定的情况下,提高了TN去除率;减少污泥生成量可达50%;减少投碱量,缩短反应时间。但是短程硝化反硝化的缺点是不能够长久稳定地维持HNO2积累。目前荷兰Delft技术大学应用该技术开发的SHARON工艺,已在荷兰鹿特丹的Dokhaven污水处理厂建成并投入运行。9.同时硝化反硝化工艺所谓同时硝化反硝化工艺就是硝化反应和反硝化反应在同一反应器中,相同操作条件下同时发生的现象。同时硝化反硝化过程由于是在一个反应器中进行,它具有如下优点:完全脱氮,强化磷的去除;降低曝气量,节省能耗并增加设备处理负荷,减少碱度的能耗;简化系统的设计和操作,同时硝化反硝化工艺的不足之处就是影响因素较多,过程难以控制。目前荷兰、丹麦、意大利等国已有污水厂在利用同时硝化反硝化脱氢工艺运行。综上,生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400mg/L以下,总氮去除率可达70%~95%。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮污水效率比较高,目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。对于高浓度含氮污水成分复杂,生物毒性大,为了取得很好的处理效果,必须针对不同行业和污水性质而采取不同的处理办法。目前,焦化、味精、化肥等行业多采取A/O法,养殖行业一般采取SBR法(序批式生物反应法)。根据国内外研究成果和实践来看,生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。二.物理化学处理法1.吹脱法及汽提法吹脱、汽提法主要用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中,使气水相互充分接触,使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气,前者称为吹脱,后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质过程,即在高pH时,使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程,推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差。氨吹脱、汽提工艺具有流程简单、处理效果稳定、基建费和运行费较低等优点,但其缺点是生成水垢,在大规模的氨吹脱、汽提塔中,生成水垢是一个严重的操作问题。如果生成软质水垢,可以安装水的喷淋系统;而如果生成硬质水垢,不论用喷淋或刮刀均不能消除此问题。2.折点氯化法折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点,在该点时水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时,水中的游离氯就会增多。因此,该点称为折点。该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2逸入大气,使反应源源不断向右进行。加氯比例:M(Cl2)与M(NH3-N)之比为8:l-10:1。当氨氮浓度小于20mg/L时,脱氮率大于90%,pH影响较大,pH高时产生NO3-,低时产生NCl3,将消耗氯,通常控制pH在6-8。此法用于废水的深度处理,脱氮率高、设备投资少、反应迅速完全,并有消毒作用。但液氯安全使用和贮存要求高,对pH要求也很高,产生的水需加碱中和,因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。3.化学沉淀法化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理,随着对化学沉淀法的不断研究,发现化学沉淀法最好使用H3PO4和MgO。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-,使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶,再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子,而且MgO还起到了一定程度的中和H+的作用,节约了碱的用量。经化学沉淀后,若NH4+-N和PO43-的残留浓度还比较高,则有研究建议化学沉淀放在生物处理前,经过生物处理后N和P的含量可进一步降低。产物MAP,为圆柱形晶体,无吸湿性,在空气中很快干燥,沉淀过程中很少吸收有毒物质,不吸收重金属和有机物。另外,MAP溶解度随着pH的升高而降低;温度越低,MAP溶解度也越低。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水,曝气池不需达到硝化阶段,曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除,与硝化-反硝化法相比,能耗大大节省,反应也不受温度限制,不受有毒物质的干扰,其产物MAP,还可用作肥料,可在一定程度上降低处理费用。因此,MAP沉淀法是一种技术可行、经济合理的方法,很有开发前景,但要广泛应用于工业废水处理,尚需解决以下两个问题:(1)寻找价廉高效的沉淀剂;(2)开发MAP作为肥料的价值。4.离子交换法沸石是一种对氨离子有很强选择性的硅铝酸盐,一般作为离子交换树脂用于去除氨氮的为斜发沸石,此法具有投资省、工艺简单、操作较为方便的优点,但对于高浓度的氨氮废水,会使树脂再生频繁而造成操作困难,且再生液仍为高浓度氨氮废水,需再处理。常用的离子交换系统有以下三种类型:(1)固定床在此系统中,溶液的去离子过程为二阶段间歇过程。溶液通过阳树脂床时阳离子与氢离子交换生成酸溶液,然后此溶液再通过阴树脂床,以去除阴离子。交换能力将耗尽时,树脂在原位再生,经常采用向下流再生法,此法操作可靠方便,但其化学效率相对较低,容积较大,联系到树脂用量大,有时为了适应连续流的要求,还需要有储备装置,因而投资费用较高。(2)混合床混合床系统用一步法来去除溶液中的离子。溶液流过阳、阴树脂充分混合的混合床。混合床的再生比两个单生床再生要复杂一些,因为在再生前必须将两种树脂分开。在水力学上可利用两种树脂的比重差用水力反洗使其分层。虽然混合床的化学效率较高,但它需要大量的清洗水。这对节约用水不利,另外将交换离子作为回收产品收集时,回收液稀,其浓缩费用也很高。(3)移动床移动床系统通过二阶段过程来去除溶液中的离子。在这两个过程中,虽然实际上工作流体处理的水是间歇的,而它的效果却是连续的。首先溶液和阳树脂逆向流动,阳树脂脉动通过容器,新鲜树脂从一端补充,用过的树脂从另一端排出,在此过程中完成离子交换和树脂再生。然后溶液游向流过一个与上面相似的阴树脂移动床来完成阴离子的交换。三.液膜法自从1986年黎念之发现乳状液膜以来,液膜法得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术,尤其适用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(NH3-N)易溶于膜相(油相),它从膜相外高浓度的外侧,通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应,生成的NH4+不溶于油相而稳定在膜内相中,在膜内外两侧氨浓度差的推动下,氨分子不断通过膜表面吸附,渗透扩散迁移至膜相内侧解吸,从而达到分离去除氨氮的目的。通常采用硫酸为吸收液,选用耐酸性疏水膜,NH3在吸收液-微孔膜界面上为H2SO4吸收,生成不挥发的(NH4)2SO4而被回收。人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量。该法具有投资少、能耗低、高效、使用方便和操作简单等特点,此外膜吸收法还有传质面积大的优点和没有雾沫夹带、液泛、沟流、鼓泡等现象发生。1.土壤灌溉土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水(<50mg/L)作为农作物的肥料来使用,既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率。西红柿罐头废水与城市污水混合并经氧化塘处理至11mg氨氮/L后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;马铃薯加工厂废水也用于喷淋灌溉,经测定25mg氨氮/L的排放水中有75%的氨氮被吸收。日本Aichi大学生物实验室和Aichi-ken农业研究中心,利用日本西南地区水稻田对氨氮进行吸收。研究表明,只需占总面积5%的水稻田就可以吸收该地区所有排污渠中一半的氨氮负荷。但用于土壤灌溉的废水必须经过预处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质,防止对地面、地下水的污染及病菌的传播。四.探讨氨氮污水的处理技术都有各自的优势与不足:生物法处理氨氮污水较稳定,但一般要求氨氮浓度在400mg/L以下,总氮去除率可达70%~95%,是目前国内外运用最多的一种方法。生物脱氮新工艺处理高浓度氨氮废水效率比较高,目前实际投入运行的有短程硝化反硝化工艺和厌氧氨氧化工艺,但它们的工艺条件要求严格,特别是对溶解氧的要求更为严格,在实际应用中很难控制;其他新型脱氮技术也只是在实验研究阶段。氨吹脱法,工艺成熟,吹脱效率高,运行稳定,但动力消耗大,塔壁易结垢,在寒冷季节效率会降低;化学沉淀法工艺简单,效率高,但投加药剂量大,必须找一种高效价廉无污染的药剂或助凝剂;人们已经对膜吸收法中膜的渗漏问题进行了研究,并发现较高的氨氮和盐量能有效抑制水的渗透蒸馏通量;对于成分比较简单的氨氮废水处理,在物理化学法中,吹脱法和膜吸收法是比较经济有效的选择;如果污水成分相对复杂,比如油性污染物含量较高,则需先进行气浮等预处理。对于高浓度氨氮废水,为保证出水达标排放,建议采用物化法和生物法联合工艺取代单一工艺以彻底去除废水中氨氮。综合以上各种方法:相对于有机物来讲,污水中氨氮的脱除是比较麻烦的,生化法比较经济,但对中高浓度的氨氮废水不适合;物化法可以处理高浓度的氨氮废水,但往往是多种方法串联组合,且运行费用昂贵,有些还会产生二次污染。对工业废水来说,由于氨氮浓度高,宜采用将高浓度氨氮废水集中物化处理后再和其他废水混合,然后采用常规生化处理的组合工艺,这样可适当降低工程投资和建成后的运行费用。总的来说,生产单位应首先对生产工艺进行改革,能不使用含氮原料的尽量不用,如必须使用应尽量减少泡冒滴漏,从上游减少氨氮的排放量;对污水脱氮处理工艺的选择应根据企业的实际情况,综合考虑,设计的工艺流程应首先进行小试,待试验证实后再开始设计和施工。结论:对氨氮污水处处理方法的选择应遵循以下几条:(1)城市污水、中低氨氮浓度工业废水中氨氮的去除,由于生物法因工艺简单、处理能力强、运行方式灵活,处理工艺成熟,比较经济,在其他同等条件下优先选择。(2)高浓度氨氮工业废水应根据废水的特性选择不同的物化法与生物法联合去除比较经济有效。五.展望尽管氨氮去除方法有多种,有时还采取多种技术的联合处理,但还没有一种方案能高效、经济、稳定的处理氨氮污水,有些工艺在氨氮被脱除的同时带来了二次污染。操作简便、处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮回收利用的处理技术是今后发展的方向。鉴于各种方法存在的问题及其开发前景,今后氨氮污水的研究应着重考虑以下几个方面:(1)开发廉价的沉淀剂,包括磷源、镁源的开发研究及循环利用。(2)提高离子交换剂的吸附性能,延长其使用周期和寿命。(3)生物脱氮氨技术将是未来成为高浓度氨氮污水处理方向。(4)物理化学法与生物法结合的生物膜法(MBR)将成为各行业处理高浓度氨氮污水切实可行的新工艺,应更深入地研究解决膜处理法的渗透和膜污染问题。(5)生物法与物化法的改进型工艺及联合处理工艺具有更大的发展空间。(6)进一步扩大实验研究的工业化应用。投稿与新闻线索:电话:0335-3030550, 邮箱:huanbaowang#bjxmail.com(请将#改成@)订阅北极星周刊,精彩内容不再错过!特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。氨氮污水处理查看更多>生物脱氮法查看更多>化学沉淀法查看更多>氨氮超标 这一污水处理厂被罚33万元!为深化法治宣传教育工作,探索建立以案释法工作制度,进一步放大执法效果,市生态环境局决定开设“总监说法”普法专栏,定期邀请重点排污单位环保总监对生态环境部门办理的环境违法典型案件进行点评说法,在做好环保总监法治教育的同时,切实增强社会公众对环保法治实践的感受和认知,提高法治宣传教育污水处理氨氮连续超标污染物排放标准2023-01-10出水氨氮超标0.17倍 污水处理厂被罚30万!你怕不怕?近日,山西省太原市公布了今年首批生态环境违法典型案例。这是太原市结合“利剑斩污”“臭氧污染治理攻坚”“突出环境问题执法攻坚”等专项行动,今年集中查处的4起违法典型性案件,有力地震慑了生态环境违法行为。2022年3月7日,太原市生态环境局小店分局接到太原市生态环境保护综合行政执法队转办关污水处理氨氮在线数据超标水污染物排放2022-11-18我与高氨氮废水的爱恨情仇!在这里我和大家分享一下我在高氨氮污水处理这方面的一些经验和教训。选这个项目的原因是这个项目是我处理过的污水中氨氮处理难度最大的项目。并且这个项目历时8个月,期间我掉池子里腿骨折,瘸了半年,现在碎骨头还在腿里。自己选的路,含着泪也要走。没办法,打着石膏拄着拐杖硬是把这个水调了出来。高氨氮污水处理污水处理项目环保公司2022-08-10污水处理过程中COD、氨氮、总氮、总磷去除效果差 有这些原因!在进行污水处理的过程中,会遇到COD、氨氮、总氮、总磷去除效果差的情况,而之所以会造成这种结果,很可能会是以下这些原因!工业废水污水处理活性污泥2021-06-11COD与氨氮的爱恨情仇!COD与氨氮是每个污水处理从业者不能跨过的话题,COD与氨氮的关系也是我们要直面的,搞清楚两者的关系,才能更好的为微生物服务!相爱!COD与氨氮相爱的情况,一般发生在除碳工艺中(除碳工艺:只为了去除COD为目的,在去除COD的同时氨氮与TP也顺路除掉了),微生物在除碳工艺中同时利用两者参与代谢,COD氨氮污水处理2020-10-20污水没有用?看大家怎么说!在整个20世纪,城市污水处理中普遍采用的氮处理方法是利用生物过程,如常规活性污泥将其转化成氮气(N2)来去除铵。虽然这是一项非常成功的保护人类健康和保护水生生态系统的战略,但氨转化为元素形式与21世纪发展循环经济不相容。且活性污泥法和其他新兴的氨氮去除途径有几个环境和技术限制。为了使氨城市污水处理氨氮回收技术生活污水2020-10-09高氨氮污水处理方面的经验和教训在这里我和大家分享一下我在高氨氮污水处理这方面的一些经验和教训。选这个项目的原因是这个项目是我处理过的污水中氨氮处理难度最大的项目。并且这个项目历时8个月,期间我掉池子里腿骨折,瘸了半年,现在碎骨头还在腿里。自己选的路,含着泪也要走。没办法,打着石膏拄着拐杖硬是把这个水调了出来。高氨氮污水处理生化系统生化处理2020-07-14污水中氨氮的主要去除方法详解污水中氨氮的主要去除方法详解近20年来,对氨氮污水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺,目前氨氮处理实用性较好国内运用最多的技术为:生物脱氮法、氨吹脱汽提法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、液膜法、土壤灌溉法等。一、生物法1.生物法机理mdash;mdash;生氨氮污水处理生物法2018-07-05污水处理——深入浅出谈氨氮氨氮作为污水中的重要的污染物质,尤其随着我国环保标准的不断提高和人们对生活环境在质量的不断提高,污水中含氮有机污染物质的去除已成为治污中的一项重要工作,那么我们来看看污水中的氨氮。对于氨氮废水处理是目前污水处理中的一个重要难题,其难点在于:氮在自然界主要以三种形式存在,即氮、无机废水处理污水处理氨氮2017-06-23污水处理技术篇:水中氨氮的去除方法 你清楚吗?废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨,然后可进一步转化为硝酸盐。水中氨氮的去除方法有多种,但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等。下面我们详细介绍一下这几种水中氨氮的去除方法:01生物硝化污水处理技术除氮工艺生物硝化2016-06-20冬季氨氮超标 如何破解?冬季气温低,导致水温也变低,影响了生化处理效果;生化池菌种生长速度慢、活性低,反硝化效率也变低,导致氨氮降不下来。目前,主要的降氨氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。以上方法会由于游离氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其应用受到限制。冬季降氨氮的方法可以分生物脱氮法氨氮脱氨法2020-10-26AO工艺的硝化与反硝化原理解释 这篇文章说透了!有关AO工艺的知识汇总,看完小白变专家!AO工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前,增加一段缺氧生物处理过程。在好氧段,好氧微生物氧化分解污水中的BOD5,同时进行硝化反应,有机氮和氨氮,在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段,其中的反硝化细菌利用化和态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应,AO工艺好氧活性污泥法生物脱氮2020-10-13关于AAO工艺的详解!传统活性污泥法是应用最早的工艺,它去除有机物的效率很高,近20年来,水体富营养化的危害越来越严重,去除氮、磷列入了污水处理的目标,于是出现了活性污泥法的改进型AO工艺和AAO工艺。AO工艺有两种,一种是用于除磷的厌氧—好氧工艺,一种是用于脱氮的缺氧—好氧工艺;AAO工艺则是既脱氮又除磷的工艺AAO工艺活性污泥法生物脱氮除磷工艺2020-03-31生物脱氮的碳源补充的讨论对于污水厂来说,采取生物脱氮是从污水中去除氮的最重要的方式,在很多时候也是唯一的方式,污水中生物脱氮流程的复杂性,对关键环节的指标控制的严格,进水中碳氮比例的不协调等等原因都会让污水厂生物脱氮出现重重问题。关于生物脱氮前面已经探讨了很多内容,近期也做了一些污水厂的生物脱氮工艺的调生物脱氮污水厂活性污泥法2018-11-19生物脱氮机理、AO工艺脱氮过程全解析生物脱氮的基本原理是在将有机氮转化为氨态氮的基础上,先利用好氧段经硝化作用,由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用,将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮,即将NH3转化为NO2--N和NO3--N。在缺氧条件下通过反硝化作用,以硝酸盐氮为电子受体,以有机物为电子供体进行厌氧呼吸,并有外加碳源提生物脱氮好氧工艺法污泥2018-08-13高浓度氨氮废水处理:新型生物脱氮法近年来国内外出现了一些全新的污水处理工艺:脱氮工艺,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反硝化是应用最广泛的脱氮方式。由于氨氮氧化过程中需要大量的氧气,曝气费用成为这种脱氮方式的主要开支。短程硝化反硝化(将污水处理工艺氨氮废水脱氮工艺2016-11-17化学沉淀-吸附法处理电镀废水的研究摘要:采用化学沉淀-吸附法处理电镀废水。首先,采用沉淀剂MgSO4·7H2O和Na2HPO4·12H2O对电镀废水进行化学沉淀处理。在优化条件下,氨氮的质量浓度由1600mg/L降低至80mg/L以下,磷的质量浓度为75.82mg/L然后,采用吸附法对电镀废水做进一步处理。最终电镀废水中氨氮和磷的残余质量浓度均达到《电镀污电镀废水电镀污染物排放化学沉淀法2020-11-17工业废水的化学处理方法总结本节主要讲解工业废水的化学处理,包括中和、化学沉淀、氧化还原、电解四部分内容。01、中和对于中和法的使用条件,是废水含酸碱浓度达到3%~5%以上时,才应考虑是否进行回收利用,如果浓度低于2%,回收利用不经济时,应采用中和处理。对于中和处理的选择因素,要遵循以下5点原则:1.浓度、水质、水量变工业废水中和法化学沉淀法2020-08-20膜分离在放射性废水处理中的应用放射性废水主要来源于核工业退役的核设施、核武器生产和实验以及其他使用放射性物质的部门。为确保安全排放,必须达到严格的排放标准。处理放射性废水有多种方法,包括化学沉淀法、沉降法、离子交换法、热蒸发、生物学方法和膜分离等[1-5]。从核燃料循环的前段(如采矿阶段),到后段放射性废物的安放射性废水化学沉淀法膜分离2020-07-06政策支持污水处理行业发展 污水处理行业发展强劲广阔(附政策汇总)污水处理是指为使水质达到一定使用标准而采取的物理、化学措施。污水目前常用的处理技术有三大方法,第一:生物化学法,如活化污泥法,生物结层法,混合生物法等;第二:物理化学法,如粒质过滤法,活化炭吸附法,化学沉淀法;第三自然处理法,如稳定塘法,氧化沟法,人工湿地法等。其中第三种方法是介污水处理行业活化污泥法化学沉淀法2020-06-06国内含氟废水处理技术研究进展摘要:如何将含氟废水除氟一直是国内重点关注的环保难题。重点介绍了近年来化学沉淀法、混凝沉淀法和吸附法在除氟方面的技术研究进展,并提出了今后努力的方向。关键词:含氟废水;除氟;混凝沉淀;高效吸附剂0前言氟是人体维持正常生理活动不可缺少的微量元素之一。适量的氟能促进牙齿和骨骼的钙化,有助于含氟废水化学沉淀法混凝沉淀法2020-05-20含氟废水处理技术研究进展摘要:近些年来,含氟废水污染问题和饮用水含氟超标现象愈来愈受到人们关注。着重介绍了沉淀法、吸附法、反渗透法及纳米材料在含氟废水处理中的应用。关键词:含氟废水;沉淀法;吸附法;反渗透法随着人们环保意识的不断增强,可持续发展的理念越来越受到重视。工业生产产生的废水、废气、废渣的处理是含氟废水废水处理中的应用化学沉淀法2020-05-08以酵母提炼废水中重金属人们对电子产品和化石燃料的需求会产生大量重金属污染,造成地球生态系统的破会,以及许多水源的污染。为了应对重金属废物,工业上最常用的方法是一系列物理化学过程、化学沉淀。然而,化学沉淀有很多缺点,包括二次废物的产生,化学药品的技术处理需要复杂的基础设施。为了克服这些困难,美国麻省理工重金属污染重金属废物化学沉淀法2020-02-24基于化学沉淀法在电镀集控园区电镀废水处理中的工程实例分析摘要:电镀集控园区的电镀废水若未经专业化电镀污水处理厂进行深度处理便随意排放,会对生态环境造成极大损害甚至不可逆。本文通过将化学沉淀法应用于电镀集控园区内的电镀废水处理工作中,从化学沉淀法的概述、电镀废水的来源、原理以及实际案例等方面对电镀废水深度处理展开详细讨论,从而实现指导具电镀废水电镀废水处理电镀集控区2020-02-11海水淡化工程淡化水后处理分析摘要:随着经济不断发展,而水资源短缺形势十分突出,水资源问题己成为国家经济、社会发展的重要问题,而全球总水量的97.2%是海水,因此,从淡化海水并加以综合利用方面而言,是现实发展的正确选择,应用海水淡化技术,是解决现阶段我国水资源短缺问题的有效渠道之一。基于此,本文结合海水淡化工程中海水淡化技术海水淡化工程化学沉淀法2019-10-31含镍电镀废水中镍离子的去除工艺研究摘要:以某含镍电镀废水为试验原料,采用化学沉淀法处理含镍电镀废水。试验通过调节溶液pH值、反应温度、双氧水的加入量对处理效果的影响,确定化学沉淀法处理含镍废水的最佳条件为:溶液pH为11、反应温度为60℃、双氧水添加量/含镍废水量为3%。处理含镍离子浓度为7840mg/L的含镍废水时,废水中镍离子含镍电镀废水化学沉淀法电镀行业2019-09-10重金属废水污染及其处理方法简介摘要:随着我国工业的不断发展,水环境中的重金属污染物已经成为一个日益突出的环境问题。本文介绍了重金属废水的定义、来源以及危害,并且对重金属废水的主要处理技术进行了总结。最后探讨了我国重金属废水治理的发展前景。关键词:重金属废水;污染现状;治理技术1.前言近年来,中国水环境污染问题重金属废水重金属污染化学沉淀法2019-08-22
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污水处理中氨氮的处理方法有哪些? - 知乎
污水处理中氨氮的处理方法有哪些? - 知乎首页知乎知学堂发现等你来答切换模式登录/注册水处理污水处理工业废水处理污水处理中氨氮的处理方法有哪些?关注者34被浏览4,324关注问题写回答邀请回答好问题添加评论分享32 个回答默认排序Adrhico 关注导读:氨氮废水的形成一般是由于氨水和无机氨共同存在所造成的,废水中氨氮的构成主要有两种,一种是氨水形成的氨氮,一种是无机氮形成的氨氮,主要是硫酸铵,氯化铵等...氨氮废水主要来自化工,冶金,化肥,煤气,炼焦,肉类加工和养殖等行业排放的废水以及垃圾渗滤液等...另外,当含少量氨氮的废水回用于工业中时,对某些金属,特别是铜具有腐蚀作用,还可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖,形成生物垢,堵塞管道和设备。处理氨氮废水的方法有很多,目前常见的有化学沉淀法、吹脱法、化学氧化法、生物法、膜分离法、离子交换法以及土壤灌溉等。本文对氨氮废水处理方法作一综述并对各种方法的优缺点进行分析汇总。化学沉淀法化学沉淀法又称为MAP沉淀法,是通过向含有氨氮的废水中投加镁化物和磷酸或磷酸氢盐,使废水中的NH4﹢与Mg²﹢、PO4³﹣在水溶液中反应生成磷酸按镁沉淀,分子式为MgNH4P04.6H20,从而达到去除氨氮的目的。磷酸按镁俗称鸟粪石,可用作堆肥、土壤的添加剂或建筑结构制品的阻火剂。反应方程式如下:Mg²﹢+NH4﹢+PO4³﹣=MgNH4P04影响化学沉淀法处理效果的因素主要有pH值、温度、氨氮浓度以及摩尔比(n(Mg²﹢):n(NH4﹢):n(P04³-))等。以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂对氨氮废水进行处理,结果表明当pH值为10,镁、氮、磷的摩尔比为1.2:1:1.2时,处理效果较好。以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂进行研究,结果表明当pH值为9.5,镁、氮、磷的摩尔比为1.2:1:1时,处理效果较好。对新出现的高浓度氨氮有机废水一生物质煤气废水进行研究,结果表明,MgC12+Na3PO4.12H20明显优于其他沉淀剂组合。当pH值为10.0,温度为30℃,n(Mg²﹢):n(NH4+):n(P04³-)=1:1:1时搅拌30min废水中氨氮质量浓度从处理前的222mg/L降到17mg/L,去除率为92.3%。将化学沉淀法和液膜法相结合用于高浓度工业氨氮废水的处理。在对沉淀法工艺进行优化的条件下,使氨氮去除率达到98.1%,然后联用液膜法进一步处理使其氨氮浓度降低到0.005g/L,达到国家一级排放标准。对化学沉淀法进行改进研究,考察Mg²﹢以外的二价金属离子(Ni²﹢,Mn²﹢,Zn²﹢,Cu²﹢,Fe²﹢)在磷酸根作用下对氨氮的去除效果。对硫酸铵废水体系提出了CaSO4沉淀—MAP沉淀新工艺。结果表明,可以实现以石灰取代传统的NaOH调节剂。化学沉淀法的优点是当氨氮废水浓度较高时,应用其它方法受到限制,如生物法、折点氯化法、膜分离法、离子交换法等,此时可先采用化学沉淀法进行预处理;化学沉淀法去除效率较好,且不受温度限制,操作简单;形成含磷酸馁镁的沉淀污泥可用作复合肥料,实现废物利用,从而抵消一部分成本;如能与一些产生磷酸盐废水的工业企业以及产生盐卤的企业联合,可节约药剂费用,利于大规模应用。化学沉淀法的缺点是由于受磷酸铁镁溶度积的限制,废水中的氨氮达到一定浓度后,再投人药剂量,则去除效果不明显,且使投入成本大大增加,因此化学沉淀法需与其它适合深度处理的方法配合使用;药剂使用量大,产生的污泥较多,处理成本偏高;投加药剂时引人的氯离子和余磷易造成二次污染。吹脱法吹脱法去除氨氮是通过调整pH值至碱性,使废水中的氨离子向氨转化,使其主要以游离氨形态存在,再通过载气将游离氨从废水中带出,从而达到去除氨氮的目的。影响吹脱效率的因素主要有pH值、温度、气液比、气体流速、初始浓度等。目前,吹脱法在高浓度氨氮废水处理中的应用较多。对含(NH4)2S0的高浓度氨氮废水进行研究,结果表明,当pH=11.5,吹脱温度为80cC,吹脱时间为120min,废水中氨氮脱除率可达99.2%。采用逆流吹脱塔对高浓度氨氮废水进行吹脱,结果表明,吹脱效率随pH值升高而增大;气液比越大,氨吹脱传质推动力越大,吹脱效率也随之增大。吹脱法去除氨氮效果较好,操作简便,易于控制;对于吹脱的氨氮可以用硫酸做吸收剂,生成的硫酸钱制成化肥使用。吹脱法是目前常用的物化脱氮技术,但吹脱法存在一些缺点,如吹脱塔内经常结垢,低温时氨氮去除效率低,吹脱的气体形成二次污染等。吹脱法一般与其它氨氮废水处理方法联合运用,用吹脱法对高浓度氨氮废水预处理。吹脱法处理氨氮废水工艺流程如图:化学氧化法一、折点氯化法:折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,N2逸人大气,使反应源不断向右进行。其反应式为:NH4﹢+1.5HOCl→0.5N2+1.5H20+2.5H﹢+1.5Cl﹣当将氯气通人废水中达到某一点时,水中游离氯含量较低,而氨的浓度降为零;氯气通人量超过该点时,水中游离氯的量就会增加,因此,称该点为折点,该状态下的氯化称为折点氯化。采用折点氯化法处理氨氮吹脱后的含钻废水,其处理效果直接受到前置氨氮吹脱工艺效果的影响。当废水中70%的氨氮经吹脱工艺去除后,再经折点氯化法处理,出水氨氮质量浓度<15mg/L。张胜利等以质量浓度为100mg/L的氨氮模拟废水为研究对象,研究结果表明,影响次氯酸钠氧化脱除氨氮的主次因素顺序为氯与氨氮的量比、反应时间、pH值。折点氯化法脱氮效率高,去除率可达到100%,使废水中氨的浓度降低为零;效果稳定,不受温度影响;投资设备少,反应迅速完全;对水体起到杀菌消毒的作用。折点氯化法的适用范围为氨氮废水浓度<40mg/L,因此折点氯化法多用于氨氮废水的深度处理。折点氯化法液氯安全使用和贮存要求高,处理成本高,另外副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。二、催化氧化法:催化氧化法是通过催化剂作用,在一定温度、压力下,经空气氧化,可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO2、N2和H2O等无害物质,达到净化的目的。影响催化氧化法处理效果的因素有催化剂特性、温度、反应时间、pH值、氨氮浓度、压力、搅拌强度等。研究臭氧氧化氨氮的降解过程,结果表明,当pH值增大时,产生一种氧化能力很强的HO˙自由基,氧化速率显著加快。研究表明臭氧能将氨氮氧化成亚硝酸盐,并能将亚硝酸盐氧化成硝酸盐,水体中的氨氮浓度随着时间的增加而降低,氨氮的去除率约为82%。以CuO-Mn02-Ce02为复合催化剂处理氨氮废水。实验结果表明,新制备的复合催化剂氧化活性显著提高,适宜的工艺条件为255℃,4.2MPa和pH=10.8。处理初始浓度为1023mg/L的氨氮废水,在150min内氨氮去除率可达到98%,达到国家二级((50mg/L)排放标准。通过研究硫酸钱溶液中的氨氮降解率对沸石负载型TiO2光催化剂的催化性能进行了考察。结果表明,Ti02/沸石光催化剂最佳投放量为1.5g/L,在紫外光照射下反应4h.对废水的氨氮去除率可达98.92%。研究了高铁与纳米二氧化钦在紫外光下联用对难降解有机物苯酚和氨氮的去除效果。结果表明,对浓度为50mg/L的氨氮溶液,当pH=9.0时,实施纳米二氧化钦与高铁联用,氨氮的去除率为97.5%,比单独用高铁或单独用纳米二氧化钦分别提高了7.8%和22.5%。催化氧化法具有净化效率高、流程简单、占底面积少等有点,多用于处理高浓度氨氮废水。应用难点在于如何防止催化剂流失以及对设备的腐蚀防护。三、电化学氧化法:电化学氧化法是指利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的方法。影响因素有电流密度、进水流量、出水放置时间和点解时间等。研究含氨氮废水在循环流动式电解槽中的电化学氧化,其中阳极为Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2网状电极,阴极为网状钛电极。结果表明,在氯离子浓度为400mg/L,初始氨氮浓度为40mg/L,进水流量为600mL/min,电流密度为20mA/cm²,电解时间为90min时,氨氮去除率为99.37%;表明电解氧化含氨氮废水具有较好的应用前景。生物法一、传统生物脱氮技术:传统生物法是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气,从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段,第一阶段为硝化过程,在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐;第二阶段为反硝化过程,在无氧或低氧条件下,反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。传统生物法去除氨氮的机理如下:工程应用中主要有A/0、A-2/O,UCT,氧化沟以及SBR工艺等,是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。影响生物脱氮技术的因素主要有:PH值、温度、溶解氧、有机碳源等。沈连峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厌氧/好氧)组合法处理焦化废水,工程实践表明,该工艺运行稳定且处理效果好,出水水质达到GB8978-1996规定中的二级标准。对二级缺氧一好氧生物脱氮技术在味精行业废水处理中的应用进行检测,结果表明,处理效果持续稳定,氨氮的去除率可达到94%以上,实现了味精废水氨氮达标排放要求。统生物法处理氨氮废水具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端,如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源,对温度要求相对严格,低温时效率低,占地面积大,需氧量大,有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用,需在进行生物法之前去除。此外,废水中氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用,所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理,使氨氮废水浓度小于300mg/L。传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水,如生活污水、化工废水等。二、新型生物脱氮技术1、同时硝化反硝化(SND):当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时,称为同时消化反硝化(SND)。废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度,使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧梯度,利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖,越深入絮体或膜内部,溶解氧浓度越低,产生缺氧区,反硝化菌占优势,从而形成同时消化反硝化过程。影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。Carrousel氧化沟中有同时硝化/反硝化现象存在,在Carrousel氧化沟曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐渐降低的,且Carrousel氧化沟下层溶解氧低于上层。在沟道的各部分硝态氮的形成和消耗速度几乎相等,沟道中氨氮始终保持很低的浓度,这就表明硝化及反硝化反应在Carrousel氧化沟中同时发生。研究生活污水的处理,认为CODCr越高,反硝化越完全,TN去除效果越好。溶解氧对同时硝化反硝化的影响较大,溶解氧控制在0.5-2mg/L时,总氮去除效果好。同时硝化反硝化法节省反应器,缩短反应时间,能耗低,投资省,易保持pH值稳定。2、短程消化反硝化:短程硝化反硝化是在同一个反应器中,先在有氧的条件下,利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐,然后在缺氧的条件下,以有机物或外加碳源作电子供体,将亚硝酸盐直接进行反硝化生成氮气。短程硝化反硝化的影响因素有温度、游离氨、pH值、溶解氧等。温度对不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影响。试验结果表明:对于不含海水的城市生活污水,提高温度有利于实现短程硝化,生活污水中海水比例为30%时中温条件下可以较好地实现短程硝化。Delft工业大学开发了SHARON工艺,利用高温(大约30-4090)有利于亚硝酸菌增殖的特点,使硝酸菌失去竞争,同时通过控制污泥龄淘汰硝酸菌,使硝化反应处于亚硝化阶段。根据亚硝酸菌与硝酸菌对氧亲和力的不同,Gent微生物生态实验室开发出OLAND工艺,通过控制溶解氧淘汰硝酸菌,来实现亚硝酸氮的积累。采用短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明,进水COD,氨氮,TN和酚的浓度分别为1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L时,出水COD,氨氮,TN和酚的平均浓度分别为197.1,14.2,181.5和0.4mg/L,相应的去除率分别为83.6%、97.2%、66.4%和99.6%。短程硝化反硝化过程不经历硝酸盐阶段,节约生物脱氮所需碳源,对于低C/N比的氨氮废水具有一定的优势。短程硝化反硝化具有污泥量少,反应时间短,节约反应器体积等优点。但短程硝化反硝化要求稳定、持久的亚硝酸盐积累,因此如何有效抑制硝化菌的活性成为关键。3、厌氧氨氧化:厌氧氨氧化是在缺氧条件下,以亚硝态氮或硝态氮为电子受体,利用自养菌将氨氮直接氧化为氮气的过程。研究温度和PH值对厌氧氨氧化生物活性的影响,结果表明,该微生物的最佳反应温度为30℃,pH值为7.8。研究厌氧氨氧化反应器处理高盐度、高浓度含氮废水的可行性。结果表明,高盐度显著抑制厌氧氨氧化活性,这种抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1计)盐度条件下,未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照低45.1%。由高盐度环境转移到低盐度环境〔无盐水)时,驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提高43.1%。但反应器长期运行于高盐度条件下,容易出现功能衰退。与传统生物法相比,厌氧氨氧化无需外加碳源,需氧量低,无需试剂进行中和,污泥产量少,是较经济的生物脱氮技术。厌氧氨氧化的缺点是反应速度较慢,所需反应器容积较大,且碳源对厌氧氨氧化不利,对于解决可生化性差的氨氮废水具有现实意义。膜分离法膜分离法是利用膜的选择透过性对液体中的成分进行选择性分离,从而达到氨氮脱除的目的。包括反渗透、纳滤和电渗析等。影响膜分离法的因素有膜特性、压力或电压、pH值、温度以及氨氮浓度等。根据稀土冶炼厂排放氨氮废水的水质情况,采用NH4C1和NaCI模拟废水进行了反渗透对比实验,发现在相同条件下反渗透对NaCI有较高去除率,而NHCl有较高的产水速率。氨氮废水经反渗透处理后NH4C1去除率为77.3%,可作为氨氮废水的预处理。反渗透技术可以节约能源,热稳定性较好,但耐氯性、抗污染性差。采用生化一纳滤膜分离工艺处理垃圾渗沥液,使85%-90%的透过液达标排放,仅0%-15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池。Ozturki等人对土耳其Odayeri垃圾渗滤液经纳滤膜处理,氨氮去除率约为72%。纳滤膜要求的压力比反渗透膜低,操作方便。电渗析法是利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。氨氮废水中的氨离子及其它离子在电压的作用下,通过膜在含氨的浓水中富集,从而达到去除的目的。膜分离法的优点是氨氮回收率高,操作简便,处理效果稳定,无二次污染等。但在处理高浓度氨氮废水时,所使用的薄膜易结垢堵塞,再生、反洗频繁,增加处理成本,故该法较适用于经过预处理的或中低浓度的氨氮废水。生物膜(MBR)是将生物处理与膜分离有机结合的一种污水处理技术。研究以生物膜为核心的厌氧/兼氧/好氧组合工艺,在稳定运行阶段总水力停留时间平均为84h,硝化池出水氨氮平均为lmg/L,去除率为99.5%,达到了排人管网的标准。生物膜法具有脱氮效率高,占地面积小,污泥量少,出水可直接循环使用等生物处理与膜分离的共同优点。运用生物膜法要注意保持膜有较大的通量和防止膜的渗漏。离子交换树脂的结构如图所示,它是由骨架和活性基团两部分组成。骨架又称为母体,是形成离子交换树脂的结构主体。它是以一种线型结构的高分子有机化合物(聚苯乙烯)为主,加上一定数量的交联剂,通过横键架桥作用构成空间网状结构。活性基团由固定离子(-SO3-磺酸基)和活动离子(H+)组成。固定离子固定在树脂骨架上,活动离子(或称交换离子)则依靠静电引力与固定离子结合在一起,二者电性相反电荷相等,处于电性中和状态。离子交换法离子交换树脂含有的磺酸基(—SO3H)的酸性基团,在水中易电离出H+离子,水中含有的NH4+离子与T-42H离子交换树脂电离出的H+进行离子交换,使得溶液中的阳离子NH4+被转移到树脂上,而树脂上的H+交换到水中(即为T-42除氨氮树脂原理)。当氨氮在废水中呈NH4+阳离子形态存在时,含磺酸基(-S03H)的T-42H树脂,对水中NH4+分离具有特效,其反应如下:RS03H + NH4+ → RS03NH4 + H+随着树脂官能团上的H+与水中NH4+的不断交换,当树脂吸附饱和之后,使用5%的HCL溶液进行再生;此时,再生液中的H+与树脂官能基团上吸附的NH4+进行离子交换。使树脂恢复交换容量。其反应如下:RS03NH4 + H+→ RS03H + NH4+交换势随离子浓度的增加而增大。高浓度的H+离子甚至可以把NH4+离子置换下来发布于 2022-11-07 10:05赞同 3添加评论分享收藏喜欢收起青蓝水处理专注于水处理,致力于环保~十年饮冰,难凉热血! 关注在工业生产中,制药废水中氨氮废水一般是由氨水和无机氨共同组成的,此废水可来自于化工、冶金、化肥、煤气等行业。如果不经处理就进行排放,会对环境造成严重的影响。因此,氨氮废水的处理就显得尤其重要,氨氮废水处理工艺也根据水质及污染物浓度的不同而不同。其中,常用的办法包括化学沉淀法、吹脱法、传统生物法、膜分离法以及离子交换法。常用的氨氮废水处理工艺化学沉淀法又称为MAP沉淀法,是通过向含有氨氮的废水中投加镁化物和磷酸或磷酸氢盐。吹脱法去除氨氮是通过调整pH值至碱性,使废水中的氨离子向氨转化,使其主要以游离氨形态存在,再通过载气将游离氨从废水中带出,从而达到去除氨氮的目的。传统生物法是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气,从而达到废水治理的目的。膜分离法是利用膜的选择透过性对液体中的成分进行选择性分离,从而达到氨氮脱除的目的。包括反渗透、纳滤和电渗析等。影响膜分离法的因素有膜特性、压力或电压、pH值、温以及氨氮浓度等。离子交换法是通过对氨离子具有很强选择吸附作用的材料去除废水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脱石及交换树脂等。制药行业属于高污染领域,多年来,采用生物发酵的抗生素生产废水一直属于较难治理的高浓度有机废水之一,依靠传统的处理方法难以达到理想的效果。因此,在我国和全世界范围内,水处理方面的工作者们进行了长期不懈的研究,该废水的处理方法已经取得了长足进步。其中,多级厌氧+好氧工艺具有较好的处理效果和稳定性。多级厌氧+好氧工艺业内介绍,含氨氮的制药废水主要来自发酵废液和树脂再生等过程,废水中一般含有大量废渣及溶解性高浓度有机物,如果不经过处理而排入周围的江河湖必将造成严重的环境污染。目前制药企业要求采用经济的方法,使其排放的水质达到国家三级排放标准。多级厌氧+好氧工艺成为业内普遍使用的办法之一。多级厌氧+好氧工艺是针对废水有机物浓度高,悬浮物含量高,温度高,废水呈碱性,有一定的可生化性,含微生物抑制物质。其中,有机物质主要有残留粗脂肪及菌蛋白等。据介绍,该工艺中包含预处理(格栅、调节沉淀池和中和池)、多级厌氧处理、好氧处理工艺、污泥脱水和沼气利用。其中,预处理阶段是让制药废水经过格栅,除去较大的悬浮杂物防止堵塞,而后进入调节池。调节沉淀池的作用是汇集间歇性、不均匀排放的各种废水并分离废水中的易沉物,以利于连续厌氧反应。水力停留时间按8小时计,即池容占日排放量的1/3。经过固液分离,悬浮物去除70%,COD去除20%。中和池的作用是降低原水pH使之适合于厌氧反应。一般拟采用投加盐酸的办法降低原水PH。对于高浓度有机废水而言,厌氧处理是较经济的方法。业内介绍,厌氧过程主要包括两个阶段。第一阶段,在不同的厌氧微生物菌群作用下,有机物被水解成有机酸及其它产物,同时,微生物合成新的细胞;第二阶段,在专性厌氧菌-甲烷菌的作用下,将第一阶段的代谢产物转化成CH4和CO2等。在厌氧处理过程中,一般利用原水的温度,采用中温厌氧反应器,反应器形式采用升流式厌氧污泥床—UASB,这种设备可以使得大量的厌氧菌群聚结成颗粒状污泥,悬浮于反应器中下部,与原水保持充分接触。另外,设备的顶部一般设置三相分离器,可以实现气、固、液的有效分离。业内专家指出,就制药废水处理技术的关键因素来看,针对高浓度、高毒性的有机制药废水,削减有机物有效的方法仍旧是传统的生化技术,且不论是厌氧还是好氧工艺,合适的食微比(F/M)十分重要。这就要求进生化系统的废水具有一定可生化性,并且负荷不能太高、综合毒性不能抑制微生物生长,因此在制药废水的预处理阶段,除了调节、稳定水质水量外,还应具备去除抑制生物生长的物质,从而提高可生化性的功能,保证后续处理的顺利。发布于 2023-05-18 09:22赞同 1添加评论分享收藏喜欢
氨氮废水分类及硝化处理法 - 知乎
氨氮废水分类及硝化处理法 - 知乎切换模式写文章登录/注册氨氮废水分类及硝化处理法大B哥治污水污水处理行业小白一枚,学习过程中分享所学到知识点。一、氨氮废水常见分类1)有机氨氮废水处理常见的方法是:生物硝化和反硝化法、活性污泥法等。2)无机氨氮废水处理常见的方法是:空气吹脱法和离子交换法等。3)高浓度高氨氮废水处理常见的方法有:吹脱法+生物法、化学沉淀法+生物法、物理法、物化法等。4)低浓度氨氮废水:天然沸石离子交换法、生物脱氮法等。二、氨氮废水处理技术关于氨氮废水处理方法有很多种方法包括:吹脱法、离子交换法、膜分离技术、MAP沉淀法、化学氧化法、生物法等。今天甘度小编简单介绍一下生物硝化和反硝化分享大家。1) 生物硝化和反硝化生物硝化和反硝化是通过好氧硝化菌和兼性反硝化菌的的生化系统联合反应达到降解氨氮、总氮指标,通过将污水中的氨氮转化为氮气、二氧化碳、水。目前普遍用来处理脱氮方法,然而氨氮的氧化过程中需要大量的氧气供给,因此该方法在处理过程中需要充足曝气,为了减少曝气负荷,出现将氨氮氧化至亚硝酸盐氮即进行反硝化的短程硝化反硝化,其既可以减少曝气负荷还能节省在反硝化过程中需要的碳源。2) 硝化阶段:含氮有机物(有机氮)在有氧或无氧环境中被氨化为氨氮,该部分污水进入有氧的处理构筑物后,在亚硝酸细菌和甘度硝化菌的做下一步转化为硝酸盐氮,为后续反硝化提供准备。溶解氧:溶解氧控制在2~4mg/L之间,溶解氧低于0.6mg/L,硝化过程将受到较大抑制。水温:硝化细菌比较合适的水温20~30℃之间。通常低于8℃时,硝化菌的活动就基本停止。PH值:硝化细菌最佳的PH值7.5~8.5,底物浓度:硝化细菌是自养型好氧菌,底物浓度对于硝化菌不是其生产的必要因素。污泥龄:需要保证好氧系统的微生物有足够的硝化菌,提供硝化菌的浓度,通常将污泥龄的控制在10d左右。三、产品介绍甘度硝化细菌是由硝化杆菌属和亚硝化单胞菌属等复合系组成。主要降解废水中的氨氮,将氨氮转化成亚硝酸氮再转化成硝酸氮,在一定程度上并可与反硝化菌群形成原始合作关系,将硝酸氮转化成氮气,从而使废水中的总氮得以脱除。甘度|做好菌种·做好服务,用微世界·处理污水。发布于 2020-12-24 14:24赞同添加评论分享喜欢收藏申请
技术 | 氨氮废水处理七大技术详解(下) - 知乎
技术 | 氨氮废水处理七大技术详解(下) - 知乎切换模式写文章登录/注册技术 | 氨氮废水处理七大技术详解(下)环创空间环保行业资源聚合平台4、生物法4.1传统生物脱氮技术传统生物法是在各种微生物作用下,经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转化为氮气,从而达到废水治理的目的。传统生物法去除氨氮需要经过两个阶段,第一阶段为硝化过程,在有氧条件下硝化菌将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐;第二阶段为反硝化过程,在无氧或低氧条件下,反硝化菌将污水中的硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气。传统生物法去除氨氮的机理如下:工程应用中主要有A/0、A~2/O,UCT,氧化沟以及SBR工艺等,是生物脱氮工业中应用较为成熟的方法。影响生物脱氮技术的因素主要有H值、温度、溶解氧、有机碳源等。沈连峰等人采用物化一水解酸化一A/0(厌氧/好氧)组合法处理焦化废水,工程实践表明,该工艺运行稳定且处理效果好,出水水质达到GB8978-1996规定中的二级标准。吉林化学工业集团公司污水处理厂采用A/0法处理综合废水,氨氮去除率达到68%。王震等人对二级缺氧一好氧生物脱氮技术在味精行业废水处理中的应用进行检测,结果表明,处理效果持续稳定,氨氮的去除率可达到94%以上,实现了味精废水氨氮达标排放要求。统生物法处理氨氮废水具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。该法也存在一些弊端,如当废水中C/N比值较低时必须补充碳源,对温度要求相对严格,低温时效率低,占地面积大,需氧量大,有些有害物质如重金属离子等对微生物有压制作用,需在进行生物法之前去除,此外,废水中,氨氮浓度过高对硝化过程也产生抑制作用,所以在处理高浓度氨氮废水前应进行预处理,使氨氮废水浓度小于300mg/L。传统生物法适用于处理含有有机物的低浓度氨氮废水,如生活污水、化工废水等。4.2新型生物脱氮技术4.2.1同时硝化反硝化(SND)当硝化与反硝化在同一个反应器中同事进行时,称为同时消化反硝化(SND)。废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯度,使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧梯度,利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖,越深入絮体或膜内部,溶解氧浓度越低,产生缺氧区,反硝化菌占优势,从而形成同时消化反硝化过程。影响同时消化反硝化的因素有PH值、温度、碱度、有机碳源、溶解氧及污泥龄等。杨青等人实验室小试证明了Carrousel氧化沟中有同时硝化/反硝化现象存在,在Carrousel氧化沟曝气叶轮之间的溶解氧浓度是逐渐降低的,且Carrousel氧化沟下层溶解氧低于上层。在沟道的各部分硝态氮的形成和消耗速度几乎相等,沟道中氨氮始终保持很低的浓度,这就表明硝化及反硝化反应在Carrousel氧化沟中同时发生。张晔等人研究生活污水的处理。认为CODCr越高,反硝化越完全,TN去除效果越好。溶解氧对同时硝化反硝化的影响较大,溶解氧控制在0.5-2mg/L时,总氮去除效果好。同时硝化反硝化法节省反应器,缩短反应时间,能耗低,投资省,易保持pH值稳定。4.2.2短程消化反硝化短程硝化反硝化是在同一个反应器中,先在有氧的条件下,利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐,然后在缺氧的条件下,以有机物或外加碳源作电子供体,将亚硝酸盐直接进行反硝化生成氮气。短程硝化反硝化的影响因素有温度、游离氨、pH值、溶解氧等。孙晓杰等人研究了温度对不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影响。试验结果表明:对于不含海水的城市生活污水,提高温度有利于实现短程硝化,生活污水中海水比例为30%时中温条件下可以较好地实现短程硝化。Delft工业大学开发了SHARON工艺,利用高温(大约30-4090)有利于亚硝酸菌增殖的特点,使硝酸菌失去竞争,同时通过控制污泥龄淘汰硝酸菌,使硝化反应处于亚硝化阶段。根据亚硝酸菌与硝酸菌对氧亲和力的不同,Gent微生物生态实验室开发出OLAND工艺,通过控制溶解氧淘汰硝酸菌,来实现亚硝酸氮的积累。刘超翔等人采用短程硝化反硝化处理焦化废水的中试结果表明,进水COD,氨氮,TN和酚的浓度分别为1201.6,510.4,540.1和110.4mg/L时,出水COD,氨氮,TN和酚的平均浓度分别为197.1,14.2,181.5和0.4mg/L,相应的去除率分别为83.6%,97.2%、66.4%和99.6%。短程硝化反硝化过程不经历硝酸盐阶段,节约生物脱氮所需碳源。对于低C/N比的氨氮废水具有一定的优势。短程硝化反硝化具有污泥量少,反应时间短,节约反应器体积等优点。但短程硝化反硝化要求稳定、持久的亚硝酸盐积累,因此如何有效抑制硝化菌的活性成为关键。4.2.3厌氧氨氧化厌氧氨氧化是在缺氧条件下,以亚硝态氮或硝态氮为电子受体,利用自养菌将氨氮直接氧化为氮气的过程。陈曦等人研究了温度和PH值对厌氧氨氧化生物活性的影响,结果表明,该微生物的最佳反应温度为30℃,pH值为7.8。金仁村等人考察了厌氧氨氧化反应器处理高盐度、高浓度含氮废水的可行性。结果表明,高盐度显著抑制厌氧氨氧化活性,这种抑制具有可逆性。在30g.L-1(以NaC1计)盐度条件下,未驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照(无盐水质条件)低67.5%;驯化污泥的厌氧氨氧化活性比对照低45.1%。由高盐度环境转移到低盐度环境〔无盐水)时,驯化污泥的厌氧氨氧化活性可提高43.1%。但反应器长期运行于高盐度条件下,容易出现功能衰退。与传统生物法相比,厌氧氨氧化无需外加碳源,需氧量低,无需试剂进行中和,污泥产量少,是较经济的生物脱氮技术。厌氧氨氧化的缺点是反应速度较慢,所需反应器容积较大,且碳源对厌氧氨氧化不利,对于解决可生化性差的氨氮废水具有现实意义。5、膜分离法膜分离法是利用膜的选择透过性对液体中的成分进行选择性分离,从而达到氨氮脱除的目的。包括反渗透、纳滤和电渗析等。影响膜分离法的因素有膜特性、压力或电压、pH值、温度以及氨氮浓度等。黄海明等人根据稀土冶炼厂排放氨氮废水的水质情况,采用NH4C1和NaCI模拟废水进行了反渗透对比实验,发现在相同条件下反渗透对NaCI有较高去除率,而NHCl有较高的产水速率。氨氮废水经反渗透处理后NH4C1去除率为77.3%,可作为氨氮废水的预处理。反渗透技术可以节约能源,热稳定性较好,但耐氯性、抗污染性差。张亚军等采用生化一纳滤膜分离工艺处理垃圾渗沥液,使85%-90%的透过液达标排放,仅0%-15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池。Ozturki等人对土耳其Odayeri垃圾渗滤液经纳滤膜处理,氨氮去除率约为72%。纳滤膜要求的压力比反渗透膜低,操作方便。电渗析法是利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。氨氮废水中的氨离子及其它离子在电压的作用下,通过膜在含氨的浓水中富集,从而达到去除的目的。杨晓奕等采用电渗析法处理高浓度氨氮无机废水取得较好效果。对浓度为2000-3000mg/L氨氮废水,氨氮去除率可在85%以上,同时可获得8.9%的浓氨水。电渗析法运行过程中消耗的电量与废水中氨氮的量成正比。电渗析法处理废水不受pH值、温度、压力限制,操作简便。膜分离法的优点是氨氮回收率高,操作简便,处理效果稳定,无二次污染等。但在处理高浓度氨氮废水时,所使用的薄膜易结垢堵塞,再生、反洗频繁,增加处理成本,故该法较适用于经过预处理的或中低浓度的氨氮废水。生物膜(MBR)是将生物处理与膜分离有机结合的一种污水处理技术。徐濒龙等设计了以生物膜为核心的厌氧/兼氧/好氧组合工艺,并进行了中试研究。在稳定运行阶段总水力停留时间平均为84h,硝化池出水氨氮平均为lmg/L,去除率为99.5%,达到了排人管网的标准。生物膜法具有脱氮效率高,占地面积小,污泥量少,出水可直接循环使用等生物处理与膜分离的共同优点。运用生物膜法要注意保持膜有较大的通量和防止膜的渗漏。6、离子交换法离子交换法是通过对氨离子具有很强选择吸附作用的材料去除废水中氨氮的方法。常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脱石及交换树脂等。沸石是一种三维空间结构的硅铝酸盐,有规则的孔道结构和空穴,其中斜发沸石对氨离子有强的选择吸附能力,且价格低,因此工程上常用斜发沸石作为氨氮废水的吸附材料。影响斜发沸石处理效果的因素有粒径、进水氨氮浓度、接触时间、pH值等。金相灿等研究了4种填料(天然沸石、陶粒、蛙石和土壤)对氨氮的吸附行为,结果表明沸石对氨氮的吸附效果明显,蛙石次之,土壤与陶粒效果较差。沸石去除氨氮的途径以离子交换作用为主,物理吸附作用很小,陶粒、土壤和蛙石3种填料的离子交换作用和物理吸附作用的效果相当。4种填料的吸附量在温度为15-35℃内均随温度的升高而减小,在pH值为3-9范围内随pH值升高而增大,振荡6h均达到吸附平衡。蒋建国等探讨了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮可行性。实验研究结果表明,每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的极限潜力,当沸石粒径为30-16目时,氨氮去除率达到了78.5%,且在吸附时间、投加量及沸石粒径相同的情况下,进水氨氮浓度越大,吸附速率越大,沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。同时指出沸石对氨氮的吸附速度较低,在实际运行中沸石一般很难达到饱和吸附量。张曦等研究了生物沸石床对模拟村镇生活污水中各形态氮及COD等污染物的去除效果。结果表明,生物沸石床对氨氮去除效果明显且稳定,去除率大于95%,对硝态氮的去除则受水力停留时间的影响较大。离子交换法具有投资小、工艺简单、操作方便、对毒物和温度不敏感、沸石经再生可重复利用等优点。但处理高浓度氨氮废水时,再生频繁,给操作带来不便,因此,需要与其他治理氨氮的方法联合应用,或者用于治理低浓度氨氮废水。7、土壤灌溉土壤灌溉是将低浓度氨氮废水直接作为肥料使用的方法。对于有些含有病菌、重金属、有机及无机等有害物质的氨氮废水需经预处理将其去除后再进行灌溉。土壤灌溉要求氨氮浓度一般为几十毫克每升。发布于 2017-11-23 13:46环保行业赞同 3添加评论分享喜欢收藏申请-1.4
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