高濃度氨氮廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

高濃度氨氮廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

濃度氨氮廢水主要來自焦化廢水、天然氣廢水、口感廢水、化肥廢水、垃圾過濾和水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的厭氧消化液。由于高濃度氨氮廢水成份復(fù)雜,除酚類外,還有單環(huán)及多環(huán)的芳香族化合物,并含有許多難以被微生物降解或有生物毒性的化合物,因此對(duì)其處理難度較大,特別是氨氮的去除達(dá)標(biāo)是處理此類污水的關(guān)鍵。由于高濃度氨氮廢水對(duì)環(huán)境危害大,并難于處理,因此高濃度氨氮廢水處理技術(shù)一直是國(guó)內(nèi)外水處理研究的焦點(diǎn)。1氨氮處理廢水高濃度氨氮廢水主要來自于焦化、煤氣、味精、化肥、養(yǎng)殖等行業(yè)生產(chǎn)排放的廢水,以及垃圾滲濾液和生活污水等,這些廢水均以含有高濃度的氨氮為主要特征,一般氨氮濃度在200~6000mg/L,其主要特性以下。1.1焦化廢水的氨氮濃度焦化廢水是煤熱加工過程中產(chǎn)生的廢水,這種廢水主要來自于洗煤、熄焦和副產(chǎn)品的加工和精制過程,焦化廢水中含有高濃度的氨氮和難降解有機(jī)物,進(jìn)入生化裝置的污水中CODCr一般在1200~1300mg/L,BOD5/COD為0.3~0.4,氨氮濃度一般為200~700mg/L。1.2氨基酸母液的氨氮質(zhì)量濃度味精生產(chǎn)過程中由于使用大量的液氨,使排放廢水中的氨氮超標(biāo),離子交換換取谷氨酸后排出的谷氨酸母液CODCr為35000~65000mg/L,氨氮質(zhì)量濃度在5000~6000mg/L左右。1.3垃圾滲濾液的生物可生化活性垃圾滲濾液的成分相當(dāng)復(fù)雜,不僅含有高濃度的有機(jī)物,而且還含有高濃度的氨氮、堿和重金屬等。在垃圾填埋初期,垃圾滲濾液的可生化性較好,BOD5/COD達(dá)0.7左右。但隨著垃圾填埋時(shí)間的延長(zhǎng),垃圾滲濾液的COD降低(5~10mg/L),其中生物難降解的成分增加,可生化性下降,BOD5/COD較低(0.1~0.3);同時(shí)氨氮質(zhì)量濃度增加,高達(dá)1000~2000mg/L,C與N質(zhì)量比小于3。1.4厭氧消化液bod5/cod養(yǎng)殖場(chǎng)廢水經(jīng)過厭氧處理后,COD為1000~1500mg/L,由于大部分可降解的有機(jī)物在厭氧處理階段被去除,厭氧消化液的BOD5/COD為0.19,可生化性很差。同時(shí),厭氧處理階段對(duì)氨氮不但沒有去除,反而使其有所上升,氨氮濃度高達(dá)700~800mg/L。2污染源的危害高濃度氨氮廢水排放量大,成分復(fù)雜,毒性強(qiáng),因此對(duì)環(huán)境的危害極大,氨氮可以造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化,此外,大量的有機(jī)污染物又具有很強(qiáng)的致癌性。3高鹽處理技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)目前,對(duì)高濃度氨氮廢水處理技術(shù)可以分為物理化學(xué)法、傳統(tǒng)生物處理法和生物脫氮技術(shù)三大類。3.1物理法處理技術(shù)目前,常用的物理化學(xué)方法有蒸餾、萃取、吹脫和化學(xué)氧化等。高濃度氨氮廢水處理的物理化學(xué)方法的作用見表1。3.2生物凈化方法的發(fā)展歷程高濃度廢水中的絕大多數(shù)有機(jī)物、氰化物、氨氮等可以通過生物方法去除,與物理化學(xué)方法相比,生物凈化方法具有污染物去除范圍廣,運(yùn)行管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。生物凈化方法經(jīng)歷了從傳統(tǒng)生物處理法到生物脫氮技術(shù)的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)生物處理法主要包括活性污泥法、強(qiáng)氧化好氧生物處理法、厭氧生物處理法。3.2.1延遲曝氣階段兩段活性污泥法處理焦化廢水、煤氣廢水能有效地去除有機(jī)物和氨氮,其中第二級(jí)處于延時(shí)曝氣階段,停留時(shí)間在36h左右,污水濃度在2g/L以下,可不排泥或減少排泥量,從而降低污泥處理費(fèi)用。3.2.2pact工藝法從70年代起人們開始把生化和物化方法結(jié)合起來處理焦化廢水,并取得了良好的效果,典型的有粉末活性炭生物法(PACT工藝)。粉末活性炭生物法的主要特點(diǎn)是向曝氣池內(nèi)投加粉末活性炭(PAC),利用粉末炭極為發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和更大的吸附能力,使溶解氧和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在其表面富集,為吸附在PAC上的微生物提供良好的生活環(huán)境,從而提高有機(jī)物降解速率。3.2.3生物處理酸性發(fā)酵和堿性發(fā)酵階段,通過酸性發(fā)酵使有機(jī)物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,提高其生物降解性能使之易于好氧法處理。但這種方法只能是氨氮廢水處理的預(yù)處理方法。3.3高濃度氨氮廢水處理傳統(tǒng)生物處理技術(shù),雖然對(duì)酚、氰等污染物具有較高的去除率,但是對(duì)氨氮的去除效果不顯著,因此,生物脫氮技術(shù)成為高濃度氨氮廢水處理技術(shù)的方向。3.3.1和銨鹽氧化法A2-O法處理工藝是在好氧條件下,廢水中NH3和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO2—N和NO3—N,然后在缺氧條件下,通過反硝化反應(yīng)將NO2—N和NO3—N還原成N2,達(dá)到脫氮的目的。3.3.2物脫氨工藝A1—A2/O工藝和A2/O工藝同屬于硝化—反硝化為基本流程的生物脫氨工藝,所不同的是A1—A2/O工藝是在A1/O工藝基礎(chǔ)上增加了一級(jí)預(yù)處理段—厭氧段(A1),目的在于通過水解(酸化)的預(yù)處理,改變焦化廢水中難降解物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),提高其可生化性,強(qiáng)化脫氮效果。3.3.3硝酸鹽還原反應(yīng)厭氧氨氧化(ANAMMOX)是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體,進(jìn)行硝酸鹽還原反應(yīng)或?qū)喯跛岬D(zhuǎn)化為氮?dú)獾姆聪趸磻?yīng)。其反應(yīng)式為:5NH+4+3NO3→4N2+9H2O+2H+5ΝΗ4++3ΝΟ3→4Ν2+9Η2Ο+2Η+3.3.4短程生物脫氫工藝的優(yōu)點(diǎn)短程硝化反硝化是將硝化控制在HNO2階段而終止,隨后進(jìn)行反硝化,其生物脫氮過程如下:NH+4→HNO2→N2ΝΗ4+→ΗΝΟ2→Ν2短程生物脫氫工藝的優(yōu)點(diǎn):可節(jié)省氧供應(yīng)量約25%,降低了能耗;節(jié)省反硝化所需碳源40%,在C/N比一定的情況下,提高了TN去除率;減少污泥生成量可達(dá)50%;減少投堿量,縮短反應(yīng)時(shí)間。但是短程硝化反硝化的缺點(diǎn)是不能夠長(zhǎng)久穩(wěn)定地維持HNO2積累。目前荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)的SHARON工藝,已在荷蘭鹿特丹的Dokhaven廢水處理廠建成并投入運(yùn)行。3.3.5硝化反硝化過程所謂同時(shí)硝化反硝化工藝就是硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在同一反應(yīng)器中,相同操作條件下同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。同時(shí)硝化反硝化過程由于是在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行,它具有如下優(yōu)點(diǎn):完全脫氮,強(qiáng)化磷的去除;降低曝氣量,節(jié)省能耗并增加設(shè)備處理負(fù)荷,減少堿度的能耗;簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作,同時(shí)硝化反硝化工藝的不足之處就是影響因素較多,過程難以控制。目前荷蘭、丹麥、意大利等國(guó)已有污水廠在利用同時(shí)硝化反硝化脫氫工藝運(yùn)行。4高濃度氨氮廢水處理技術(shù)方案高濃度含氮廢水成分復(fù)雜,生物毒性大,為了取得很好的處理效果,必須針對(duì)不同行業(yè)和廢水性質(zhì)而采取不同