污水处理去除氨氮的可行性研究 10页

..污水处理去除氨氮的可行性研究哲林，万金良，胡权中化长山化工【摘要】针对高浓度氨氮废水造成的污染，对污水处理去除氨氮技术进展了可行性研究，以到达减少环境污染、废水达标排放的目的。【关键词】工业废水；环境污染；吹脱法；生化处理；达标排放；随着经济的高速开展，化肥、石油化工等行业迅速开展壮大，化工产品生产过程对环境的污染加剧，此类废水倘假设得不到有效的脱氮除碳处理而直接排放到自然环境中势必造成严重的环境污染，对人类安康危害也日益普遍和严重。其中生产过程中排出的有机物质，大多都是构造复杂、有毒有害和生物难以降解的物质。因此，化工废水处理的难度较大。由此而产生的高氨氮废水也成为行业开展制约因素之一，据报道：2001年我国海域发生赤潮高达77次。据国家环保局2006年统计，化工废水排放总量占全国工业废水排放总量38.9%，居各行业之首，列入国家总量控制的8种污染物的排放量也居全国首位。而目前化工行业工业废水排放达标率只有52.9%。尽管近年来我国化工行业的环境污染防治工作取得了较大进展，废水治理率、排放达标率逐年有所增长。但目前化工行业废水排放达标率仍不高，对高效、低本钱的处理化工废水新工艺、新技术的研究已成为世界各国科学家和工程师研究的重点之一。氨氮是污染的重要原因之一，特别是高浓度氨氮废水造成的污染。生物处理法中，一般采用的A/O法、A2/O法、SBR..word.zl.\n..序批处理法等对脱氮具有一定效果的工艺技术，同时，为了实现脱氮的目的，必须补充相应的碳源来配合实现氨氮的脱除，使运行费用增加很大，是一般企业根本无法承受。正是在这种重视环保的大背景下，中化长山化工新建了11000吨/天的污水处理装置，采用的是A/O法，氨氮的去除采用吹脱法和生物硝化与反硝化(生物氮法)联合工艺。由于我公司是一家氮肥企业，废水中氨氮很高，这给氨氮去除带来很大困难，在实际运行中，对于吹脱法去除氨氮做了一些研究与实验，在这里与大家进展探讨。吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而到达脱除氨氮的目的。常用空气作载体〔假设用水蒸气作载体那么称汽提〕。水中的氨氮，大多以氨离子〔NH4+〕和游离氨〔NH3〕保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下：NH4++OH-⇔NH3+H2O〔1〕氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进展计算：Ka=Kw/Kb=〔H3·CH+〕/H4+〔2〕式中：Ka——氨离子的电离常数；Kw——水的电离常数；Kb——氨水的电离常数；C——物质浓度。式〔1〕受pH值的影响，当PH..word.zl.\n..值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当PH值为11左右时，游离氨大致占90％。由式〔2〕可以看出，PH值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。另外，温度也会影响反响式〔1〕的平衡，温度升高，平衡向右移动。实验数据说明，当PH值大于10时，离解率在80%以上，当PH值达11时，离解率高达98%。但在实际运行中是否能到达上述的效果呢，我们也做了大量的实验，下面将一些实验来与大家分享，看一看吹脱法去除氨氮的效果如何。一、实际实验过程1.前期准备工作2010年1月17日晚17：00分完成酸碱加药装置的临时管线配置工作，管线具备工艺要求。自1月17日，彻底清理吹脱池曝气管后，为了保证吹脱效果断定对吹脱池曝气管采取重新钻眼，增大曝气气量及曝气均匀度的措施，1月18日，将吹脱池的水抽干后，对每根曝气管每隔150毫米，加两排φ6的孔，晚17：40分此项工作完毕。充水曝气后，效果十分理想，具备工艺调试需要。1月19日，对加药设备及管线进展充水，试运行，对设备及管线出现的泄漏情况进展了处理后，调配酸碱溶液，酸〔硫酸〕浓度为50%，碱〔氢氧化钠〕浓度为40%。2.调试过程：正式调试时间为15:00。酸泵开两台,流量为200L/h，碱泵开两台，流量为360L/h，吹脱池水位为2165mm，吹脱池的缓冲隔墙两侧水不接触，以保证池的酸碱水不混合，保证吹脱效果。吹脱池水温为21℃..word.zl.\n..度。鼓风机开两台，频率均为满量50Hz，风量为每台风3918m3/h。每15分钟记录一次吹脱池的PH1与PH2数值及吹脱池液位，每2小时取一次入吹脱池的水样和吹脱池出口水样。零点调试完毕。3.数据表表1时间PH流量〔m3/h〕水位〔mm〕PH1PH215:009.09.6220216515:159.29.3220216315:309.39.3220216415:459.39.3220216416:009.69.3220216516:159.89.3220216316:309.89.4220216016:459.39.3220215817:0010.09.6210214517:1510.09.6210214517:3010.29.7210213017:4510.39.7210211618:0010.49.8180210918:1510.49.8180200618:3010.59.8180200218:4510.69.8180199619:0010.69.8180189619:1510.69.8180199319:3010.89.9180199119:4510.710.0220188420:0010.610.1220199620:1510.410.2220199920:3010.510.1220200520:4510.510.2220200621:0010.610.22202111..word.zl.\n..21:1510.510.3220211321:3010.510.3220201521:4510.410.3200201822:0010.410.3200199822:1510.510.3200199922:3010.510.3200203222:4510.510.3200203023:0010.510.3200202123:1510.610.3200203523:3010.710.4200206523:4510.610.420020500:0010.710.42002059图表一4.取样的氨氮及PH值表2时间氨氮(mg/l)PH吹脱池入口吹脱池出口吹脱池入口吹脱池出口吹脱池PHaPHbPH115:10259.41162.859.08.99.0..word.zl.\n..17:10337.23227.710.010.010.019:10224.82207.5310.39.810.621:10179.88236.359.69.710.523:10164.29265.179.89.210.61:10311.29211.859.910.310.5图表二5.结论〔1〕前部来水量从15：00——00：00分的平均流量为205m3/h，平均水深为2061mm，吹脱池的池容为25*20*2.061=1030.5m3,平均水力停留时间为1030.5/205=5小时,去掉一些影响因素可认为停留时间将近6小时,这样取的水样,因是同步取的水样,可认为15:10的吹脱池入口水样经过加碱曝气吹脱后其吹脱氨氮后的样为21:10的吹脱池出口水样，这样15:10的吹脱氨氮量259.41-236.35=23.06mg/l为吹出的氨氮量，同理可得17：10的为337.23-265.17=72.06mg/l为吹出的氨氮量。其吹脱效率在5%-21%之间，并且随着进口氨氮的升高其吹脱效率也提高，吹脱池吹脱测的PH值越高其吹脱效率越高。..word.zl.\n..〔2〕从第一个吹脱池的PH1及PH2的数据表中可看出，两台加酸泵的流量过小，不能使加碱后的PH值有效的降下来，到达工艺要求的PH为6—9的围之，在以后的调试中可试着人工投加。〔3〕此次调试的水量平均为205m3/h，没有到达设计的458m3/h的设计值。〔4〕此次调试证明了一点，即空气吹脱氨氮是可行的，但吹脱效率不高。受到温度和碱度以及曝气量等方面因素的影响，本次调试氨氮的吹脱效率很低，不能用于我公司的含氨较高的废水处理中,即出口氨氮达标很困难,分析有以下几方面原因，一是吹脱池的水温较低。二是吹脱侧的碱度提得不够高。NH4++OH-⇔NH3+H2O当PH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当PH值为10.5左右时，游离氨大致占80％。〔5〕在调试期间10#线出水极不稳定，氨氮含量忽高忽低。二、综合以上调试可得出如下结论：1.氨氮的吹脱与前部来水中氨氮的上下关系密切，随着来水氨氮的浓度增高，吹脱效率也随之提升，但随着前部来水氨氮的提升，出水的氨氮也随之提升，大大加大了后序处理的难度，所以应尽量控制前部来水中氨氮的浓度。使吹脱后的出水中氨氮的浓度稳定在50mg/l以下，以适应后序处理的需要。2.氨氮吹脱，碱度对其影响巨大，碱度越高，吹脱效果越好。3.氨氮的去除对于高浓度废水吹脱效率较高，但对于低深度废水吹脱效率不理想。..word.zl.\n..三、其他方法在实际运行工作中，吹脱法对氨氮的吹脱效果不够理想，我公司采用严格控制10#线来水中的氨氮含量在100mg/L以下，通过吹脱池吹除一局部后，再进展生化处理，即进展生物硝化与反硝化(生物氮法)，其反响原理如下：〔一〕生物硝化与反硝化(生物氮法)1.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。生物硝化的反响过程为：NH3→NO2－→NO3－，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，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计)7.lg。影响硝化过程的主要因素有：(1)PH值：当PH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化过程中PH将下降，当废水碱度缺乏时，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35℃，在15℃以下其活性急剧降低，故水温以不低于15℃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：0.3～0.5d-1(温度20℃，PH8.0～8.4)..word.zl.\n..。为了维持池一定量的硝化菌群，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或大于2。(4)溶解氧：氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反响的进展。一般，在活性污泥法曝气池中进展硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上。(5)BOD负荷：硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。假设BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而自养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进展硝化，BOD5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NO2--N和NO3--N复原成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，其反响式为：6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H-由上可见，在生物反硝化过程中，不仅可使NO3--N、NO2--N被复原，而且还可为有机物氧化分解。〔三〕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20℃～40℃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.PH值：反硝化过程的PH值控制在7.0～8.0。3...word.zl.\n..溶解氧：氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反响器溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)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，BOD5/TN＞(3～5)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NO3--N的3倍。此外，还可利用微生物死亡、自溶后释放出来的那局部有机碳，即"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。在实际运行中，通过以上两种方法，氨氮的去除能做到出水达标排放。..word.zl.