泵阀展

第十二届
上海国际泵管阀展览会

FLOWTECH CHINA 2024

2024年6月3-5日

上海 | 国家会展中心(虹桥)

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流体展|面对低浓度氨氮工业废水束手无策?这几种方法可以解决

据流体展,废水中氨氮的构成主要有两种,一种是氨水形成的氨氮,一种是无机氨形成的氨氮,主要是硫酸铵、氯化铵等。氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一, 对这类污水进行回收利用时还会对管道中的金属产生腐蚀作用, 缩短设备和管道的寿命,增加维护成本。

目前常用于处理低浓度氨氮工业废水的技术主要有吸附法、折点氯化法、生物法、膜技术等。

01吸 附 法

吸附是一种或几种物质(称为吸附物)的浓度在另一种物质(称为吸附剂)表面上自动发生变化的过程, 其实质是物质从液相或气相到固体表面的一种传质现象。

吸附法是处理低浓度氨氮废水较有发展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固体作为吸附剂,根据吸附原理不同可分为物理吸附、化学吸附和交换吸附。

处理低浓度氨氮废水较为理想的是离子交换吸附法,它属于交换吸附方法的一种,利用吸附剂上的可交换离子与废水中的NH4+ 发生交换并吸附NH3 分子以达到去除水中氨的目的, 这是一个可逆过程, 离子间的浓度差和吸附剂对离子的亲和力为吸附过程提供动力。

具有良好吸附性能且常用的吸附剂有:沸石、活性炭、煤炭、离子交换树脂等,根据其吸附原理的不同,这些吸附材料对不同吸附物的吸附效果不同。

该法一般只适用于低浓度氨氮废水, 而对于高浓度的氨氮废水,使用吸附法会因吸附剂更换频繁而造成操作困难, 因此需要结合其他工艺来协同完成脱氮过程。

对于传统的吸附剂如沸石、交换树脂等, 其对氨氮的处理率较高, 一般能达到90%以上。

02折点氯化法

折点氯化法是污水处理工程中常用的一种脱氮工艺,其原理是将氯气通入氨氮废水中达到某一临界点,使氨氮氧化为氮气的化学过程,其反应方程式为:NH4++1.5HOCl→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-

折点氯化法的优点为:处理效率高且效果稳定,去除率可达100%;该方法不受盐含量干扰,不受水温影响,操作方便;有机物含量越少时氨氮处理效果越好,不产生沉淀;初期投资少,反应迅速完全;能对水体起到杀菌消毒的作用。

但是折点氯化法仅适用于低浓度废水的处理, 因此多用于氨氮废水的深度处理。该方法的缺点是:液氯消耗量大,费用较高,且对液氯的贮存和使用的安全要求较高, 反应副产物氯胺和氯代有机物会对环境造成二次污染。

03生 物 法

生物法是指废水中的氨氮在各种微生物作用下,通过硝化、反硝化等一系列反应最终生成氮气,从而达到去除的目的。对于可生化性高的废水(BOD/COD>0.3),氨氮可通过生物法脱除。

生物法具有操作简单、效果稳定、不产生二次污染且经济的优点,其缺点为占地面积大,处理效率易受温度和有毒物质等的影响且对运行管理要求较高。

同时,在工业运用中应考虑某些物质对微生物活动和繁殖的抑制作用。此外,高浓度的氨氮对生物法硝化过程具有抑制作用, 因此当处理氨氮废水的初始质量浓度<300 mg/L 时,采用生物法效果较好。

1、传统生物硝化反硝化技术

传统生物硝化反硝化脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。硝化过程是指在好氧条件下,在硝酸盐和亚硝酸盐菌的作用下, 氨氮可被氧化成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮;再通过缺氧条件,反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原成氮气, 从而达到脱氮的目的。

传统生物硝化反硝化法中,较成熟的方法有A/O 法、A2/O 法、SBR 序批式处理法、接触氧化法等。

它们具有效果稳定、操作简单、不产生二次污染、成本较低等优点。但该法也存在一些弊端,如必须补充相应的碳源来配合实现氨氮的脱除, 使运行费用增加;碳氮比较小时,需要进行消化液回流,增加了反应池容积和动力消耗;硝化细菌浓度低,系统投碱量大等。

2、新型生物脱氮技术

(1)短程硝化反硝化技术。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,阻止亚硝酸盐进一步氧化,然后直接在缺氧的条件下, 以有机物或外加碳源作为电子供体,将亚硝酸盐进行反硝化生成氮气。

短程硝化反硝化与传统生物脱氮相比具有以下优点:对于活性污泥法,可节省25%的供氧量,降低能耗;节省碳源,一定情况下可提高总氮的去除率;提高了反应速率, 缩短了反应时间, 减少反应器容积。

但由于亚硝化细菌和硝化细菌之间关系紧密,每个影响因素的变化都同时影响到两类细菌, 而且各个因素之间也存在着相互影响的关系, 这使得短程硝化反硝化的条件难以控制。

(2)同时硝化反硝化技术。当硝化与反硝化在同一个反应器中同时进行时, 即为同时硝化反硝化(SND)。

废水中溶解氧受扩散速度限制,在微生物絮体或者生物膜的表面,溶解氧浓度较高,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,形成缺氧区,反硝化细菌占优势,从而形成同时硝化反硝化过程。

有实验表明当DO 为1mg/L,C/N=30,pH=7.2 时,COD、NH4+-N、TN 去除率分别为96%、95%、92%, 并发现在一定的范围内,升高或降低反应器内DO 浓度后,TN 去除率都会下降。

同时硝化反硝化法节省反应器, 缩短了反应时间,且能耗低、投资省。

(3)厌氧氨氧化技术。厌氧氨氧化是指在缺氧或厌氧条件下,微生物以NH4+为电子受体,以NO2- 或NO3- 为电子供体进行的将NH4+。

厌氧氨氧化技术可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗,免去反硝化反应的外源电子供体,可节省传统硝化反硝化过程中所需的中和试剂, 产生的污泥量少。

但目前为止,其反应机理、参与菌种和各项操作参数均不明确。

04膜 技 术

1、反渗透技术

反渗透技术是在高于溶液渗透压的压力作用下,借助于半透膜对溶质的选择截留作用,将溶质与溶剂分离的技术,具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点。

利用反渗透技术处理氨氮废水的过程中, 设备给予足够的压力,水通过选择性膜析出,可用作工业纯水,而膜另一侧氨氮溶液的浓度则相应增高,成为可以被再次处理和利用的浓缩液。

在实际操作中,施加的反渗透压力与溶液的浓度成正比, 随着氨氮浓度的升高,反渗透装置所需的能耗就越高,而效率却是在下降。

2、电渗析法

电渗析是在外加直流电场的作用下, 利用离子交换膜的选择透过性, 使离子从电解质溶液中分离出来的过程。电渗析法可高效地分离废水中的氨氮,并且该方法前期投入小,能量和药剂消耗低,操作简单,水的利用率高,无二次污染副产物。

采用自制电渗析设备对进水电导率为2920 μS/cm, 氨氮质量浓度为534.59 mg/L 的氨氮废水进行处理,通过实验得到在电渗析电压为55V,进水流量为24 L/h 这一最佳工艺参数条件下,可对实验用水有效脱氮的结论,出水氨氮质量浓度为13 mg/L。

(文章来源:huanbao.in-en.com )

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