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国内外氨氮废水处理地研究现状
国外氨氮废水处理的研究现状
随着工农业的迅速发屣,氮氮污染的来源越来越广泛*排放呈也越来越大.除了生活污水、动物排泄物外,还存大呈的工业废水排放*如化工啖水、合金废水*炼汕废水,以及垃圾渗滤液等,造成氨氮的污染日盐严亟。
氨氮抑入水体,尤其是流訪较缓慢的湖泊、海湾,客易屮起水中藻类及坯他殺生物大董繁殖,形成水体當营养优,除了会造成自来水处理厂运行闲溺*给饮用水带来异味外F严車时还会使水中溶解氧下降,鱼类犬最聽广,其至会导致湖泊的干澗灭亡•氮氮的存在还使给水消谦和工业循环爪杀曲处理的过程中螂大用氯蛍;对某些金属.特別星对铜具有腐蚀性:
当污朮回用时.再生水屮的氨輒可以促遴输水管遭和用水设备屮徽生物的繁殖.形匾生物垢’U塞欝道利用水设备,井影响换热效率“
股水屮的觀一股以有机氮、氨氮、亚硝馥盐氮和硝酸盐氮等四种形态存缶*工业废水中規的上箜存在形态是氨氮:
生活污水中氮的主芟存在昭态是冇机氮和氨氮.其中仃机氮占生活污水含氮量的40%r-60%t氨鼠占50%"60%.亚硝酸盐氮和晞酸氮小于5%,®水中的瓯氮主耍以按离产存在,是水体富营养化利环境污染的种主璽污染物處,也是最难降解及去除的成份h
近十碧年来*随著纳米辄化锌的雀橡胶、涂料、油蚤s颜填料“催化剂*高档化妆品以及医药第领域中逐渐展现岀广闊的应用前景,生产规模客小断的扩大.由于首接沉淀法操作生产纳米轨化锌简单易和*訂设备技术要求不高*产物纯度高.不島引人其它杂质.成木较(E,所以直接沉淀法長制需纳米氣化锌所广泛采用的一种方法.采用]'[接沉淀法生产砚纳米氧化悴的生严冊同肘会产生大约45盹的氨氮贬忆废水可分为两个部分.-部分是被称为母液的含自约10%的磕酸钺的商浓度液体,木量約为5吨,另一部分是冲哉匮水,氨氮的含早约在1000m&/L左右*水量约为40*也废水中还含有碱式碳酸锌的颗粒状物体且及悴馬子,这些都会对水坏境造成严車:
的威盼,加剧江河湖海水质不断恶化.
本论文崑点硏究含氮氮匸业废水〔主要存在形态是技离子)的处理方济,并以苴具有代衷性的细来氮化怦荷业所产牛的冲洗废水为处理对聲,采用反渗透技术对结米孰化偉生产工艺中产生的冲洗废水进封浓缩处理,反濯透的产水对返回纳米氣化侏的生产工艺循环利用,浓缩后的废水和却液忙復,適过五效逆流蒸发浓缩、PJ结晶的方式回收氨盐作为氮肥出借a
采用反漕透技术为纳米氣化锌冲洗废水的处理幵辟…条经济、坏保.可靠的途蚀「井拓瑕了坏保产业,对发展低碳经济”构筑低能耗、低沔染、低排放为基咄的经济发展模式有着重要的盍文和作用.
1.2国内外氨氮废水处理的研究现状
I
目蘭,氨氨废水的处理方法主翌有以下几冲;生物法*化学沉淀法.离子空换法、軀分离法、折点氯化法、跟我氧忆法.吹脱及汽提法•电化学法等’
121生物法
生物法是指废木中的氨氨在各种微生物作用T,通过硝化、反硝址等一系列反应垠终生成氮气.从而达到处理的目的.对F可生化性高的^^(BOD/COD^.3),nh5-n可通过生物脱氮的方法去除°
生物洼处理效果稳定,操作简尬,适用范(H广,不产生二次污染II比较经济;(H占地面积大.低温时效率•低,对运行管理宴求较离.右哇物」乱如重全属离子对微生物的活动和瞬慣有抑制作用「工业运用中应给予考虑,此外.废忒中高浓度的艮氮本_3对硝化过稈产生抑制作用,所以采用生物法处理姐氮废水的初始浓®<0Qm^L时T效果好,
12J.1传统生物硝化反硝化技术
传统生物硝化反硝化技术的酿理是:
在好氧条件F,通过亚硝酸盐葡和硝酸盐苗的作用「将疑氮讯化成亚硝酸盐氮和硝酸熬氮卡再在哉氧条件匚通过反嗚化苗的作用.将亚硝酸擒氮和晞赧盐氮还原成氮*G从而达到脱魚的目的,传统生物硝化反硝化法的影响因素主耍冇,pH」温反.浴解氧、有机碳源等,赵宗升等人叫采用A/0{厌氧八堆氧一好氧)与混舉沉淀工艺处理垃圾填埋场潘滤液,当进水氨凰浓度为1300mg/L左右时,好純岀水氮氟浓度<10】陀1.怛该系统时总鼠的去除率较低,仅为20%〜30%”当碳源充足时.来用缺»V好H-SBR(序批或活性污泥法〕工艺去除酒糟废水中的氛.氮氮、总氯的去關率分别大于号8%*6S%,出水中的愿氮含駅达到GH8978-J996规定中的一级标准巩
传统生物硝化反硝化法中,一般采用的A/0法、A/0浪SHR序批处理法、接他轨化法等对脱氯具有一定敏果’是生物脱氮工业应用中校为成熟的方法©该法也荷在一些弊端,如必须补充相应的腹添来配合实现氨氮的脱酣,便运厅费用増加;碳氮比(微生物撇以生存的嫌源和MMZ比》较小时.需雯逬柑幣化液冋流,增加了反应池容积和动力涓耗:
硝化细繭浓度低、系统投碱嚴大等"
12,1,2同歩硝化反吋化技术
在个反应器中当好戦环境与議氧环境同时存兀,硝化和反确化同时进行时则称为同时硝化反嵋化.该现線的机理为*:
由于氧扩散的限制■在微生物紊体或者生物脱内产生溶解氧拂度*微牛物絮体或生物盹的外表面溶解氧较髙,以好氣硝化菌及氨化菌为主:
深入絮体内部・伍传递受阻园外部氣的大量消耗,产生缺氧区.反硝化菌占优如从而形成有利于实现同步硝化反硝化的微环境*
同时硝化反硝化的影响因葉主要有溶解氧、温度、械度、肓机碳源、PH值及污泥龄.因为该法具有能耗低、投资省、反应器容枳小、容站保持稳定的pH値、具有较高的脱氮效率笹优点〔叫国内外很劣水处理工作舀对此项技术进行了应用性研究■朱晓右零人闻对上海市松江污水厂原有的推泓式活性污泥法工艺进行低氧曝傀,已达到实现同歩硝化反硝化.该厂在运行中將曝气池中的解解氧拎制在0.5〜1.0.低氧水平,
CODj的去除宰可达95%左右.总氮去粽事可达&0%&右,且电耗较常规活性污泥法工艺低10%左右,Hyungseok等人购运用同歇曝气一捋出工艺成功实现厂同步硝化反确仏其狮坏周期的设置采用72min气,48min沉淤24mm排水.氮去除率达刘90%以上©日前,对于同步硝化反硝化的研究询处于实验堂阶段『具作用机理块由力学模型需作进一步的研究,具工业化运用凋难实现。
12.13短程硝化艮硝化技术
生物脱氮新技术的研究主要集中在开发…些低腿耗、高效率、低投资的工艺。
0前是通过谨择抑制件物胡或限制硝化曲的活性「便氨氮氧化为亚篦勰盐井积累’然后对其竝行反硝化脱氮的短程硝化/反硝化.此法所需的瓶就和电子供体並将分别减少珈和4(m°
根掘研究【9通谨悴制pH:
7.8〜&队DO:
2.0mL.溫度;25-^30t«<件.可促使亚硝化繭成为优势菌,將大部分毎氮氧化为亚硝酸根*亚硝化菌对坏境的变化很敏
隘为了能获得穂宦和较商的辄氮亚硝化率,骚须保证适宜亚硝化菌生长的环境条件井眼制硝化甫的活性。
闵此,H師亚殆化權筛选利培青的研究也十分枯跃「
3.2.2化学沉淀法
化学沉淀法处理氨氯股朮是2。
世纪恥年代兴起的一种新的处理方法"口主嘿旗理是NH:
Mg2\P0:
在碱性水溶液中反应生成MgNH4P0<-6H2O沉淀,达到除氮目的.该沉淀可用作复夸肥料’能宾现废物利用.
化学沉淀法处理效果的圭婆彫响因素有pH#Un(Mgb»n(PO^)sji^NH;)、氨氮浓阪溫度峯钟理等人W適过对比划曲川』6和药剂MgHPft,对水中污梁物MUM去除效果,得岀谪一种药剂较优’其在pH二4〕1・n(Mg^)tn(PO;*);n(NH;)=l!
h1,h(H3PO0(n(MgO>L5I1Qi.对虚水中的氨氮去除率奇达99%,处理后残液中氨荣度勺mg/L。
采用组合工艺.通过分步沉淀的效果优于普通反应,n{Mg^)fn(PO;hn(NH;)=L5:
I:
1.5时,可使垃圾渗滤液中的氮鼠浓度障低H2S.54mg/L,去脸率达98.10%叫对W产及的旷+W严体系©P0丁作用下对殖氮的处理效果进疔比较.发现Mn"的效果谥好.独芒与何n"泯合故果履差.用Mg2\術"及Mg^Mn3*体系対广州李坑城驶场渗邂液中的氮氨进行处理,抵氮去除率分别为牛4一1%、96」沐92.7%“
化学沉淀敢的优点杲在除去废水中氮氮的同时,得到许多农作物所需的种坯音肥料]达到变废为宝的目的"对于一些系统内豁排出的磷酸盐废水.如髙效磷处理系统出水就浓缩后的工业废水.采用化学沉淀法可节釣药剂费用,利于大规模应用.ffi化学沉淀法只能占除废水屮的劉氮*对总氮的占除效黑不好。
处理髙浓懐就氮废丿K时.药列他用就丈、污泥生成鼠多,使得柱艸成本偏高,药剂投加引入的筑离子及余磷易适成二次污染。
1-2.3代学氧化法
123/1折点氟化法
折点氮化浓是将氯气通人廈水中达到某一点.在该点时水中游离氯含最校低.而氨的浓度歸为零.当氯气通入R超过该点时,水中的游离氯就会增塞.该点翩为折
直,该状誉下的氯比称为折点氮化4折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮咒,其反应式可农禾为1训:
JVH;415HOCIt05叫+1SHp^ZSir+1.5C;
由反应式可知,至【J达折点的理论需a(Ch)ft为?
.6kg/kE(WH3-N),而实际需氯量为8-10kg/k£(NHj-N}e瓷pH=6~7进行反应,则投药臺可晟小,接触时间一般为0・5〜2丨严格控制pH值和投氯量,可减少艮应中住成有寓的氯胺(如NCh)和氯代有机物"谚响折点氯化法处理效果的因素有温度"PH值及氨氮浓哎等"中国科学院山科煤优所用含有质毘分数25%左右欧氮酸钙的漂白粉作脫除列,用来处理蒸氨后焦化度水中的氨麻,经浸潰和固液分离,达到了国家一级排放标准。
西安交通大学通辻折点加氯他对脱除氨氮进行了硏穽,结果显示,貝有在控制氨氮浓麼<40n】g/L时可行,否刪二次污垛和运行费用较高W王鹏萼人【切采用电化学氧化与升流式厌鬣污泥床相结含的工艺处理衿港垃圾渗沥液取得很好的效果.在pH值为今0氛加入昂200伽阴”电盘密度32.3nvVcm的条件下*经过6h也解氐氨凰的去除率达到100%,
折点亂化法适用于较低嵌厘氨凰废水,蚩用于废水的探度处理’脫氯率高(可达90%*100%),处理效果榕定.不受术溫影响I设备投资少卜反应迅速完全*并有消毒作用円[3腴氯安全使用和诸存鉴求阳对卩H值要求也很丽产生的水需加腰中和,处理成本爲「另外,残余利副产物氣肢和氯化有机物会造成二次污樂.
1.2.32催化混式氧化注
催化湿式氧化法足国际上于筒壯纪弭年代发展起亲的一种洽理废水的新技术.在一定沿度、压力下』通过催化剂作用*经空气氧化,可便污水中的有机物和氨分剔氧化分解成叫M和HQ等无害物质,达到净化的目的.
影响flllf-tftS式氮化沅处理效果的因素有温度、pH直、氨氮锻度、催化剂特性、反应时问.压力、搅拌强度弊匚钟理等人⑴)对奧氧湿式低化氨氮的降牌过程进行『研扎在pH值较低时.氧化机理主復是臭氧井子宜接筑化机制;3pH增大时.诱发产生种氧化能力很强的Oil自由軽,氧化机理主要是自由基氣化机制,氧化速率显箸加快.故氨氮的臭氧觀式氧优降解应在嘲1圣件下进行•主枫等人问认为温度85450叫已。
小n(CHQH〜人iti(H3O2)im(Fe:
*)=4FpH-2.5时,用催(t氣化处理冋收甘氮酸厂废液川的姒化鞍产生的二次姦汽冷凝水能达到较理想的效果,挝终废水中的氮
催化編式氣化法瞎用于处理高嵌理氨竄废水.具有净化效率高’流程简单、占地而枳少等优点*经名年实践应用‘这一瓏水处理方法的建设及运行费用仅为常规方法的60%圧右,因而在技术上和经济上那有较握的竞争力「叫徂催化剂的济失以及対设备的席蚀增加了处理过程中的雉护费用.故对傑化剂和处理设备有持于獄进一步研覽探热
124膜分离袪
膜分肉法圧利用特殊的薄膜对腋体中的成分进行选择性分离的技术.赳括反潅透、纳滤和电灌析等円
影响般分禺法处理效果的因耒有操作压力(电压卜pH值、温厦、気氮浓度、懊符性等.徳同ridcnbe^瘗滤液处理厂采想反渗透法处理沉积污水,氮氮含量从§77和込降到8mg/L+去除率可以达到9S.54%‘去徐效果明显卩叽Ozturki等人冋对上耳其Odaycri垃圾填坤场的渗滤液进讦奶究*含有950ri0L氮氮的渗磁液经纳滤膜处理肝,氮氮去除率为72%,与反瀛透相比*纳建膜的檢作压力耍低得多&Moraes等人】血用电潯析处理巴西RiaCla反渗透垃圾填埋场灌滤液中的氨氯.发现2000S的灌滤液左116CA/mz电流卜停留18(hnim氨氮浓匱从J0601mg/L下降到540mg/L(左除率为4叹・Awaddla等人他采用納澹和反瀋透2种方法分别对人工合成凰氮炭水及果胪废水进行处理研允发现按擒在般上的截剧議依赖于络合韧的粒徑大小。
Kururm等人阙適过対纳滤和反渗透在饮用朮虱氮去除方面的研究*得出其在小规模试鉴性的生产应用是可行的结论.
膜分离眩具有处豐效果穗定*启动快、繰作简便、温度和pllffl对脱做效辜第响小加优点.但该法中厦用的薄膜厨緒埼堵塞・导致蟆汚染.从而增加处理成本。
在处理离浓反転駅废水时,再生、反洗频毀,还需对废水进行预处理,产生的废液可能会引起二次污型,故该法适用于中怔浓度的氨氮噬水。
反渗透脫装凰现在普遍用于水处理工艺中,主畫是处理炊用水,对成分貝杂的工业水丧不仅需要狈处理,幷且对膜的质虽要求出较屈。
近年來,由于艇技术的逬步以及成本的降低,膜技术的应用领域也不斯在扩大.美国覘徳能、陶氏rGE等公司也相継推出应卅于污水、物料诙缩等领域的抗再染膜.尽管任污水炖用中预处理技术的仍
是反潘透技术应用的关键,但H!
处理T莒的各科组含在污水处理中Li经相当成熟-®宙可以满足反渗透般对进水的要求。
125沸石选择性聶子交换注
离子交换法是利用固柑离了交换及功能基用所带的可仝换脛心与接触交换剂的溶液中柑同电件的离子进行交换反应,以达到离子杓咼换、分鶉、去除、浓编等目的"
梆石是一种具有三维空间结构的硅铝酸盐,凶有规则餉孔道结构和空穴p故具有筛分效应、交换吸附选择性、热稳定性及形稳宦性答优良性能&天燃梆右的种类很苏用于去除氨氮的左•要为料发沸石・其对菜些阳离子的交换迪择性次序为:
>Ba2+心f心利用斜发沸石対NH;的强选择性.可以采用交换吸附工艺左餘水中抵氮°交换吸附饱和的挪石经再生可31复利用卩叭影响斜览沸石社理效果的因素有柯轻、接蚯时间*进水氨氮浓度、pH值、温度.空换剂的物性第.当废水pH^15,澹石粒届疋托口①反应时何为60min时,沸石在水源中氨氮的去除效果最tt™.沸石对稀土冶协氯幢废水中瓠氮去除的議僮工艺条件为:
pH-7-8.沸石粒径05〜imnrni,通过分级搅拌后沉淀,氨氨去除率达到52.6%|231.将天然沸石与A/OT化工艺结合]分别对化肥工业和制革工业的废水(盪氮含斌3Q0〜⑷Dmga)进行了实验研究,氨氮去除率为88%-92%p*L通过用畀U的MKWlOaClffi?
®浸泡天然沸石町对英表面进行连件”増加沸石屮的N屮僮駅•从而増大沸石对氨氮的吸附交换容駅门叽e和应把对沸石逬行改性处理.提髙吸附速率和交换容吊,优化濟石对生物脱氮的强化作用作为研究方向"
离了交换法具有投蟄省、丁艺简唯.占地小,掾作较为方便,温度和毒物对脱氮效率羽响小的优点。
但在处理高浓度城氮废水时「再生、反捉频購,还需对顒水班存预处理,处理成本髙,产生的哼生液必镰处理・一般是采用吹脱祛何收的氨氮用作氮肥,否则金引起—次污染a
126吹脱法
吹腔法通常用于脱除坡水中的潯解性气体和某些搏境件物质*废水中的刼訊大彩以氨鸥子(NH;[和游离氨(M切保持平衡的状愿而存在。
反应式为NHy+HQ一NH:
+0H+冥机理是将废水调至碱性,然后在吹脱塔中通入空气或施汽经过气液搂他,将废水中的游离辄啖脱出来°如果吹岀的氮口按排到大U中,需要靑虑枠旅的游离氨总量应符合氮的大气排放标准,以免造成二次污染。
蒸汽吹脱法效率较高,氨氮夬除率能达到90%以上,但能耗较大,不仅需耍蒸汽锅炉,而且维护工作垦大,所以通过回收氨来障低运行成本復经吹脱处理可冋收浓度达30%以上的氨水。
空气吹脱法虽然效率比而舌低,但能耗低,设备简眼.操作方叽在岀水気氮总量不高的情况F,采用空气吹脱比狡经济。
吹脱法处理效果的影响因索主要冇:
pH值、温度、气液比、气体流速、初始浓度尊。
0nL吹脱弦在髙浓厦氨氮废水处理中的应用较多。
在水温、25C,气液体积比控制在3500圧右,港滤液pH值控制在10.5左右.对于氮鼠浓度高达2(X>0-4()(X)mg/i,的垃圾養滤嵌,去除率可达到90%以上卩叫在pH值为10.5-11.0,水浴温度50〜600气液休枳比为280S[〜32061和吹脱时间为2h的试验条件下,钩冶炼萃取余液唾水中的氨氮(血氐7伽翻J畋脱效率可达到处滋议上I呵.将吹脱袪运用到焦化废水去除氮氮的预处理上,在中试中实现了彊駅去除率稳定在6&%〜85%,使出水中的氨氮对后续生物处理基木不构成母响W
吹脱法除靈效率稳定,操作简单,但影响因素多.不容易控制,并易使填料圧结垢,影响设备的运抒;水汨低时’吹脫效率低,吹脫完成后还需回调废水pH值’另外・吹脱处理后的废水中仍含有少歸氨,常常不能达标排放,故吹脱法常常用作髙浓哎巒氮废水的预处理方江“如何提髙吹脱效率*避免—次污染及如何控制生产过程中啦垢的宅成是氮吹脫法在工业化过程中需:
姜考虑的问题.
在水资源日益聽竝的今犬,做好城旳污水和_L业废朮的处理和再生利用.有利于保护水坏境、保护水源#促进有醍的水贵源能够可持续开发利用。
本项研究的创新点是根呕纳用氧化偉冲沆废水的特征,提出应用反港透技*的处理方案和工艺,回收利用水资源以玻水中的囲体物展一碱式际勰锌.迖到合理利用资源「探护环境的冃的•
15技术路线
就5(废水处理观状十氮邑廈水的丄源及分齐f虱星废朮妙理方注的捉出
反津曲J左术的原理及简介—4
宅验工肯的器出
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朮质检测方法
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