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1、水中氨氮的去除方法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:一、生物硝化与反硝化(生物陈氮法)(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
2、化lg氨氮,将消耗碱度(以CaC03计)7lg。影响硝化过程的主要因素有:(1)pH值当pH值为8.08。4时(20C),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35C,在15C以下其活性急剧降低,故水温以不低于15C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=0.30。5d1 (温度20C,pH808. 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
3、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23mg/L以 上;(5)B0D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,B0D5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N02-N和 NO3N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
4、为:6NO3十 2CH30HT6N0 2十 2 C02 十 4H2 06NO2-十 3CH30HT3N2 十 3CO2 十 3H2 0十60H 由上可见,在生物反硝化过程中,不仅可使N03N、N02N 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2 040C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) p H值 反硝化过程的pH值控制在7。 080; (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
5、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,BO D5/TN(35)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N03N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+) 0. AI203。mS i 02 nH20 (m=210, n=09),式中 M2+代表
6、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NH 4+
7、的去除.通常,进水pH值以68为宜。当处理合氨氮1020 mg/L的城市进水时,出水浓度可达丨mg/L以下.穿透时通水容积约 1001 50床容.沸石的工作交换容量约0.4X1O-3n1moI/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35%。研究表明,石灰再生液中加入0。 1mo丨的NaCI,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H SO吸收作肥料;(2 )蒸气吹脱24冷凝液为1%
8、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、空气吹脱亠在碱性条件下(pH1O.5),废水中的氨氮 主要以NH3的形式存在(图202)。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:pH值 一般将pH值提高至10。811.5;(2)温度 水温降低时氨的溶解度增加,吹脱效率降低。例如,20C时 氨去除率为9095%,而10C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/m2h)过大
9、,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2.55m3/m2h;a (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25005OO0 (m3/m2); 4(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405Omm,填料高 度为67.5 m。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
10、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6095%,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4投加过量氯或次氯酸钠,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 1.5H0CIT0. 5N 十 1. 5H 0 十 2. 5H+十 1. 5C I -2 2由反应式可知,到达折点的理论需氯(C1 )量为7. 6kg/kg(N2H N),而实际需氯量在81Okg/kg(NH -N)。在pH=67进行33反应,则投药量可最小。接触时间一般为O. 52 h .严格控制pH值 和投氯量,可减少反应中生成有害的氯胺(如NCI )和氯代有机物。3折点氯化法对氨氮的去除率达901 00%,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。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。