[精編]《安全環(huán)境-環(huán)保技術(shù)》之氨氮廢水處理技術(shù)

1、此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負(fù)責(zé)傳遞知識。氨氮廢水處理技術(shù) 近年來，隨著化肥、石油化工等行業(yè)的迅速發(fā)展壯大，由此而產(chǎn)生的高氨氮廢水也成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一；據(jù)報(bào)道,2001年我國海域發(fā)生赤潮高達(dá)77次，氨氮是污染的重要原因之一，特別是高濃度氨氮廢水造成的污染。因此，經(jīng)濟(jì)有效的控制高濃度氨氮廢水污染也成為當(dāng)前環(huán)保工作者研究的重要課題，得到了業(yè)內(nèi)人士的高度重視。目前，處理氨氮廢水的物理、化學(xué)法等常規(guī)技術(shù)根本不能經(jīng)濟(jì)有效的治理目的，存在處理效果差，運(yùn)行費(fèi)用高的問題。生物處理法中，一般采用的a/o法、a2/o法、sbr序批處理法等對脫氮具有一定效果的工藝技術(shù)，

2、一般處理的廢水氨氮含量不能超過300mg/l，同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)脫氮的目的，必須補(bǔ)充相應(yīng)的碳源來配合實(shí)現(xiàn)氨氮的脫除，使運(yùn)行費(fèi)用有很大的增加，是一般企業(yè)根本無法承受。高濃度氨氮廢水來源多，排放量大，采用經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)實(shí)現(xiàn)處理要求迫在眉睫。 近年來，隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展，特別是定向分離和培育的特性微生物工程技術(shù)的飛速進(jìn)步，使傳統(tǒng)脫氮理論受到挑戰(zhàn)，并在實(shí)際高氨氮廢水的處理項(xiàng)目中被打破。生物脫氮理論上有了很多進(jìn)展，新的脫氮理論在實(shí)踐上得到了很好的驗(yàn)證，如： 亞硝酸硝化/反硝化工藝。該工藝可以節(jié)省25硝化曝氣量，節(jié)省40的反硝化碳源，節(jié)省50反硝化反應(yīng)器容積。 同時(shí)硝化/反硝化工藝（snd）。好氧環(huán)境和缺

3、氧環(huán)境同時(shí)存在的一個(gè)反應(yīng)器中，由于許多新的氮生物化學(xué)菌族被鑒定出來，在菌膠團(tuán)作用下，硝化/反硝化同時(shí)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)了低碳源條件下的高效脫氮。 好氧反硝化 在好氧條件下，某些好氧反硝化菌能夠通過氨氮的生物作用形成氧化氮和氧化亞氮等氣態(tài)產(chǎn)物。 厭氧氨氧化 一些微生物能夠以硝酸鹽、二氧化碳和氧氣為氧化劑將氨氧化為氮?dú)??？傊?，存在大幅度提高生物脫氮效率的生物學(xué)基礎(chǔ)，而且效率的提高并不意味著成本的上升。在這種前提下，i-baf處理高氨氮廢水的工藝技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)在處理高氨氮廢水方面有獨(dú)特的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：（1）ibaf技術(shù)打破和超越了常規(guī)硝化/反硝化生物治理氨氮廢水的理論基礎(chǔ)。由于采用了特殊生物工程

4、技術(shù)分離和培養(yǎng)的專用菌族（噬氮菌菌族），配合滿足噬氮菌處理高氨氮廢水的生物環(huán)境需要的載體，在i-baf池中同時(shí)存在著硝化/反硝化、亞硝酸硝化/反硝化工藝、同時(shí)硝化/反硝化、好氧反硝化、厭氧氨氧化等生物反應(yīng)歷程，時(shí)期能夠發(fā)揮出最高效的脫氮效率。（2）設(shè)備投資小，運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行管理簡單。由于能夠更加高效的去除高氨氮，同時(shí)對化肥生產(chǎn)企業(yè)的低有機(jī)物、高氨氮的特性廢水處理過程中，補(bǔ)充碳源極少，本處理工藝產(chǎn)生的污泥量極少，無需增加高額的污泥處置投資和費(fèi)用，在長期的水處理設(shè)施運(yùn)行中，微生物和載體一經(jīng)投入無需補(bǔ)加，固定化微生物技術(shù)對進(jìn)水的抗波動(dòng)能力強(qiáng)，現(xiàn)場操作簡便，更加容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，所以，i-baf工

5、藝技術(shù)處理高氨氮廢水表現(xiàn)出了強(qiáng)大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。 （3） i-baf工藝技術(shù)可以實(shí)行模塊式應(yīng)用和管理，針對不同的處理要求，可以增加或減少處理單元，改變處理后出水指標(biāo)，在增加相應(yīng)的處理模塊的情況下，可以對出水進(jìn)行更深度的處理，使其達(dá)到回用指標(biāo)要求，用于生產(chǎn)工藝、循環(huán)冷卻水、綠地或沖洗等使用，節(jié)約大量補(bǔ)充用水，為企業(yè)節(jié)省大量的排污費(fèi)的同時(shí)，可以節(jié)約大量的用水費(fèi)用。廢水中氨氮的去除廢水中的氮常以合氮有機(jī)物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理把大多數(shù)有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨，然后可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。目前采用的除氮工藝有生物硝化與反硝化、沸石選擇性交換吸附、空氣吹脫及折點(diǎn)氯化等四種。一、生物硝化與反硝化(

6、生物陳氮法)(一) 生物硝化在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程，稱為生物硝化作用。生物硝化的反應(yīng)過程為：由上式可知：(1)在硝化過程中，1g氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮時(shí)需氧4.57g；(2)硝化過程中釋放出h+，將消耗廢水中的堿度，每氧化lg氨氮，將消耗堿度(以caco3計(jì)) 7.lg。影響硝化過程的主要因素有：(1)ph值 當(dāng)ph值為8.08.4時(shí)(20)，硝化作用速度最快。由于硝化過程中ph將下降，當(dāng)廢水堿度不足時(shí)，即需投加石灰，維持ph值在7.5以上；(2)溫度溫度高時(shí)，硝化速度快。亞硝酸鹽菌的最適宜水溫為35，在15以下其活性急劇降低，故水溫以

7、不低于15為宜；(3)污泥停留時(shí)間硝化菌的增殖速度很小，其最大比生長速率為 0.30.5d-1(溫度20，ph8.08.4)。為了維持池內(nèi)一定量的硝化菌群，污泥停留時(shí)間 必須大于硝化菌的最小世代時(shí)間 。在實(shí)際運(yùn)行中，一般應(yīng)取 2 ,或 2 ；(4)溶解氧 氧是生物硝化作用中的電子受體，其濃度太低將不利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行。一般，在活性污泥法曝氣池中進(jìn)行硝化，溶解氧應(yīng)保持在23mg/l以上；(5)bod負(fù)荷硝化菌是一類自養(yǎng)型菌，而bod氧化菌是異養(yǎng)型菌。若bod5負(fù)荷過高，會使生長速率較高的異養(yǎng)型菌迅速繁殖，從而佼白養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢，結(jié)果降低了硝化速率。所以為要充分進(jìn)行硝化，bod5負(fù)荷應(yīng)維持

8、在0.3kg(bod5)/kg(ss).d以下。 (二) 生物反硝化在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用，將no2-n和no3-n還原成n2的過程，稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體(氫供體)是各種各樣的有機(jī)底物(碳源)。以甲醇作碳源為例，其反應(yīng)式為：6no3-十2ch3oh6no2-十2co2十4h2o6no2-十3ch3oh3n2十3co2十3h2o十60h-由上可見，在生物反硝化過程中，不僅可使no3-n、no2-n被還原，而且還可位有機(jī)物氧化分解。 影響反硝化的主要因素：(1)溫度溫度對反硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般，以維持2040為宜。苦在氣溫過低的冬季，

9、可采取增加污泥停留時(shí)間、降低負(fù)荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)ph值反硝化過程的ph值控制在7.08.0；(3)溶解氧氧對反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應(yīng)器內(nèi)溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/l以下(活性污泥法)或1mg/l以下(生物膜法)；(4)有機(jī)碳源當(dāng)廢水中含足夠的有機(jī)碳源，bod5/tn(35)時(shí)，可無需外加碳源。當(dāng)廢水所含的碳、氮比低于這個(gè)比值時(shí)，就需另外投加有機(jī)碳。外加有機(jī)碳多采用甲醇。考慮到甲醇對溶解氧的額外消耗，甲醇投量一般為no3-n的3倍。此外，還可利用微生物死亡；自溶后釋放出來的那部分有機(jī)碳，即”內(nèi)碳源”，但這要求污泥停留時(shí)間長或負(fù)荷率低，使微生物處于生長曲線的靜止

10、期或衰亡期，因此池容相應(yīng)增大。二、沸石選擇性交換吸附沸石是一種硅鋁酸鹽，其化學(xué)組成可表示為(m2+，2m+)o.al2o3.msio2nh2o (m210，n09)，式中m2+代表ca2+、sr2+等二價(jià)陽離子，m+代表na+、k+等一價(jià)陽離子，為一種弱酸型陽離子交換劑。在沸石的三維空間結(jié)構(gòu)中，具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和空穴，使其具有篩分效應(yīng)，交換吸附選擇性、熱穩(wěn)定性及形穩(wěn)定性等優(yōu)良性能。天然沸石的種類很多，用于去除氨氮的主要為斜發(fā)沸石。斜發(fā)沸石對某些陽離子的交換選擇性次序?yàn)椋簁+，nh4+na+ba2+ca2+mg2+。利用斜發(fā)沸石對nh4+的強(qiáng)選擇性，可采用交換吸附工藝去除水中氨氮。交換吸附飽和

11、的拂石經(jīng)再生可重復(fù)利用。溶液ph值對沸石除氨影響很大。當(dāng)ph過高，nh4+向nh3轉(zhuǎn)化，交換吸附作用減弱；當(dāng)ph過低，h+的競爭吸附作用增強(qiáng)，不利于nh4+的去除。通常，進(jìn)水ph值以68為災(zāi)。當(dāng)處理合氨氮1020mg/l的城市嚴(yán)水時(shí)，出水濃度可達(dá)lmg/l以下。穿透時(shí)通水容積約100150床容。沸石的工作交換容量約0.410-3n-1mol/g左右。吸附銨達(dá)到飽和的沸石可用5g/l的石灰乳或飽和石灰水再生。再生液用量約為處理水量的35%。研究表明，石灰再生液中加入0.1mol的nacl，可提高再生效率。針對石灰再生的結(jié)垢問題，亦有采用2的氯化鈉溶液作再生液的，此時(shí)再生液用量較大。再生時(shí)排出的高

12、濃度合氨廢液必須進(jìn)行處理，其處理方法有：(1)空氣吹脫 吹脫的nh3或者排空，或者由量h2s04吸收作肥料；(2)蒸氣吹脫 冷凝液為1%的氨溶液，可用作肥料；(3)電解氧化(電氯化) 將氨氧化分解為n2。三、空氣吹脫在堿性條件下(ph10.5)，廢水中的氨氮主要以nh3的形式存在(圖20-2)。讓廢水與空氣充分接觸，則水中揮發(fā)性的nh3將由液相向氣相轉(zhuǎn)移，從而脫除水中的氨氮。吹脫塔內(nèi)裝填木質(zhì)或塑料板條填料，空氣流由塔的下部進(jìn)入，而廢水則由塔頂落至塔底集水池。影響氨吹脫效果的主要因素有：(1)ph值一般將ph值提高至10.811.5；(2)溫度水溫降低時(shí)氨的溶解度增加，吹脫效率降低。例如，20時(shí)

13、氨去除率為9095，而10時(shí)降至約75%，這為吹脫塔在冬季運(yùn)行帶來困難；(3)水力負(fù)荷水力負(fù)荷(m3/m2h)過大，將破壞高效吹脫所需的水流狀態(tài)，而形成水幕；水力負(fù)荷過小，填料可能沒有適當(dāng)濕潤，致使運(yùn)行不良，形成干塔。一般水力負(fù)荷為2.55m3/m2h；(4)氣水比對于一定塔高，增加空氣流量，可提高氨去除率；但隨著空氣流量增加，壓降也增加，所以空氣流量有一限值。一般，氣/水比可取25005000(m3/m2)；(5)填料構(gòu)型與高度由于反復(fù)濺水和形成水滴是氨吹脫的關(guān)鍵，因此填料的形狀、尺寸、間距、排列方式夠都對吹脫效果有影響。一般，填料間距4050mm，填料高度為67.5m。若增加填料間距，則需

14、更大的填料高度；(6)結(jié)垢控制填料結(jié)垢(caco3)特降低吹脫塔的處理效率?？刂平Y(jié)垢的措施有：用高壓水沖洗垢層；在進(jìn)水中投加阻垢劑：采用不合或少含co2的空氣吹脫(如尾氣吸收除氨循環(huán)使用)；采用不易結(jié)垢的塑料填料代替木材等。空氣吹脫法除氨，去除率可達(dá)6095%，流程簡單，處理效果穩(wěn)定，基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)較低，可處理高濃度合氨廢水。但氣溫低時(shí)吹脫效率低，填科結(jié)垢往往嚴(yán)重干擾運(yùn)行，且吹脫出的氨對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。四、折點(diǎn)氯化投加過量氯或次氯酸鈉(超過”折點(diǎn)”，參見第十四章)，使廢水中氨完全氧化為n2的方法，稱為折點(diǎn)氯化法，其反應(yīng)可表示為：nh4+十1.5hocl0.5n2十1.5h2o十2.5h+十1.5cl- 由反應(yīng)式可知，到達(dá)折點(diǎn)的理論需氯(c12)量為7.6kg/kg(nh3-n)，而實(shí)際需氯量在810kg/kg(nh3-n)