浅谈氨氮废水处理技术.pdf 4页

'天}{l工柱2014年第2期(总第100期)浅谈氨氮废水处理技术王蒙(天津创业环保集团股份有限公司北辰污水处理厂)随着工农业生产的发展和人民生活水平的提和制药等工业的发展，以及人民生活水平的不断提高，含氮化合物的排放量急剧增加，已成为环境的高，城市生活污水和垃圾渗滤液中氨氮的含量急主要污染源，并引起各界的关注。经济有效地控制剧上升。近年来，随着经济的发展，越来越多含氮氨氮废水污染已经成为当今环境工作者所面临的污染物的任意排放给环境造成了极大的危害。氮重大课题。在废水中以有机态氮、氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)以及亚硝态氮(NO2一-N)等多种形式1氨氮废水的来源存在，而氨态氮是最主要的存在形式之一。废水中含氮物质进入水环境的途径主要包括自然过的氨氮是指以游离氨和离子铵形式存在的氮，主要程和人类活动两个方面。含氮物质进入水环境的自来源于生活污水中含氮有机物的分解，焦化、合成然来源和过程主要包括降水降尘、非市区径流和氨等工业废水，以及农田排水等。氨氮污染源多，排生物固氮等。人类的活动也是水环境中氮的重要来放量大，并且排放的浓度变化大。源，主要包括未处理或处理过的城市生活和工业2氨氮废水的危害废水、各种浸滤液和地表径流等。人工合成的化学肥料是水体中氮营养元素的主要来源，大量未被农水环境中存在过量的氨氮会造成多方面的有作物利用的氮化合物绝大部分被农田排水和地表害影响：径流带入地-FTk和地表水中。随着石油、化工、食品(1)由于NH+l‘N的氧化，会造成水体中溶[8】邱文亮，张哲启锚式悬索桥施工中吊索张拉方法研究[J】．大参考文献：连理工大学学报，2007，(47)：552—556[1】许曦，周胜利，戴秋云．大跨径悬索桥主缆线形~lJl[J]．施工[9】谢支钢，赵拥军，杨俊启锚式悬索桥施工控制中吊杆张拉力技术，2002，(9)：21—23的确定中国市政工程，2012，(3)：52—55【2】周小烨．频率法吊杆索力测量计算方法研究【J】公路交通技【1o】周泳涛，鲍卫刚，韩国杰，涂金平，贾界峰启锚式悬索桥空术，2009，(5)：51—53，57间缆索分析与计算U】．公路交通科技，2007，(24)：51—55[3】冯东明，李爱群，李枝军，袁辉辉．基于频率法的自锚式悬索【11】任亮，张王景目锚式悬索桥合理成桥索力探讨[J】公路交桥吊索力测试与分析L刀l东南大学学报(自然科学版)，2009，(39)：通技术，2007，(5)：44—46106-110【12】潘韬．大跨度悬索桥主缆成桥线形分析[D】．武汉：武汉理工【4】冯仲仁，靳敏超，胡春宇，连岳泉．武汉市晴川桥吊杆索力测大学，2006：14—18试分析U】_武汉理工大学学报，2002，(24)：49-51【13]徐畅，曹春生，詹兵，杨俊．一种计算自锚式悬索桥吊杆成桥【5】王标，王艳，常全军．大跨径PC斜拉桥施工监控分析U】．交通张拉力的方法研究UJ．交通标准化，2010，(214／216)：66—69科技与经济，2010，(1)：76—79【14]毛亚娜，刘世忠，叶丹．基于频率法对系杆拱桥吊杆索力测[6】陶海生全站仪应用于高程测量之精度探讨⋯-中南公路工试的分析fJ1．兰州交通大学学报，2010，(29)：124—128程，2003，(28)：59—61【15】张俊平，黄海云，刘爱荣，梅力彪，李永河．空间缆索自锚式(7】孙远，徐栋．天津赤峰桥体系转换施工监控[J1．结构工程师，悬索桥体系转换过程中受力行为的全桥模型试验研究[I】土木工程2009．(5)：130—136学报，2011，(44)：108—11530 浅谈氨氮废水处理技术王蒙解氧浓度降低，导致水体发黑发臭，水质下降，态氮转化为亚硝态氮和硝态氮的过程。第二阶段为对水生动植物的生存造成影响。在有利的环境条反硝化过程，污水中的硝态氮和亚硝态氮在无氧或件下，废水中所含的有机氮将会转化成NH4+-N，低氧条件下，被反硝化菌(异养、自养微生物均有发NH+．。N是还原力最强的无机氮形态，会进一步现且种类很多)还原转化为氮气。在此过程中，有转化成NO2一-N~I]NO3-一N。根据生化反应计量关机物(甲醇、乙酸、葡萄糖等)作为电子供体被氧化系，lgNH／-N氧化成NO2--N消耗氧气3．43g，氧而提供能量。常见的生物脱氮流程可以分为3类，分化成NO3-一N耗氧4．57g。别是多级污泥系统、单级污泥系统和生物膜系统。(2)水中氮素含量太多会导致水体富营养化，3．1．1多级污泥系统进而造成一系列的严重后果。由于氮的存在，致使此流程可以得到相当好的BOD去除效果和脱光合微生物(大多数为藻类)的数量增加，即水体氮效果，其缺点是流程长、构筑物多、基建费用高、发生富营养化现象，结果造成：堵塞滤池，造成滤需要外加碳源、运行费用高、出水中残留一定量甲池运转周期缩短，从而增加了水处理的费用；妨碍醇等。水上运动；藻类代谢的最终产物可产生引起有色度3．1．2单级污泥系统和味道的化合物；由于蓝一绿藻类产生的毒素，家畜单级污泥系统的形式包括前置反硝化系统、后损伤，鱼类死亡；由于藻类的腐烂，使水体中出现氧置反硝化系统及交替工作系统。前置反硝化的生物亏现象。脱氮流程，通常称为A／O流程与传统的生物脱氮工(3)水中的NO2一-N和NO3一-N对人和水生艺流程相比，A／O工艺具有流程简单、构筑物少、生物有较大的危害作用。长期饮用NO3-一N含量超基建费用低、不需外加碳源、出水水质高等优点。过10mg／L的水，会发生高铁血红蛋白症，当血液中后置式反硝化系统，因为混合液缺乏有机物，一般高铁血红蛋白含量达~lj70mg／L，即发生窒息。水还需要人工投加碳源，但脱氮的效果可高于前置中的NO2--N和胺作用会生成亚硝胺，而亚硝胺是式，理论上可接近100％的脱氮。交替工作的生物脱“三致”物质。NH4+-N和氯反应会生成氯胺，氯氮流程主要由两个串联池子组成，通过改换进水和胺的消毒作用比自由氯小，因此当有NH4+一N存在出水的方向，两个池子交替在缺氧和好氧的条件下时，水处理厂将需要更大的加氯量，从而增加处理运行。该系统本质上仍~_n／o系统，但其利用交替工成本。近年来，含氨氮废水随意排放造成的人畜饮作的方式，避免了混合液的回流，因而脱氮效果优水困难甚至中毒事件时有发生，我国长江、淮河、于一般A／o流程。其缺点是运行管理费用较高，且钱塘江、四川沱江等流域都有过相关报道，相应地一般必须配置计算机控制自动操作系统。区曾出现过诸如蓝藻污染导致数百万居民生活饮3．1．3生物膜系统水困难，以及相关水域受到了“牵连”等重大事件，将上述A／O系统中的缺氧池和好氧池改为固因此去除废水中的氨氮已成为环境工作者研究的热定生物膜反应器，即形成生物膜脱氮系统。此系统点之一。中应有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化3氨氮废水处理的主要技术反应的两个污泥系统。3-2物化除氮目前，国内外氨氮废水处理有折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、吹脱法和生物脱氨法等多物化除氮常用的物理化学方法有折点氯化法、种方法，这些技术可分为物理化学法和生物脱氮技化学沉淀法、离子交换法、吹脱法、液膜法、电渗析术两大类。法和催化湿式氧化法等。3．1生物脱氮法3．2．1折点氯化法微生物去除氨氮过程需经两个阶段。第一阶段不连续点氯化法是氧化法处理氨氮废水的一为硝化过程，亚硝化菌和硝化菌在有氧条件下将氨种，利用在水中的氨与氯反应生成氮气而将水中氨31 浅谈氨氮废水处理技术王蒙去除的化学处理法。该方法还可以起到杀菌作用，量。当在含有NH4+的废水中加入PO43-~Mg离子同时使一部分有机物无机化，但经氯化处理后的出时，会发生如下反应：NH4++PO43-+Mg_+MgNH4PO4水中留有余氯，还应进一步脱氯处理。在含有氨的水中投加次氯酸HClO，当pH值在生成难溶于水的MgNHPO沉淀物，从而达中性附近时，随次氯酸的投加，逐步进行下述主要到去除水中氨氮的目的。采用的常见沉淀剂是Mg反应：(OH)和H。PO，适宜的pH值范围为9．0～11，投NH3+Hc1o—NH2CI+H2O①加质量htH。PO／Mg(OH)为1．5～3．5。废水中NH2CI+HC10-+NHC12+H2O②氨氮浓度小于900mg／LH~,，去除率在90％以上，沉NH2CI+NHC12N2+3H+3C1一③淀物是一种很好的复合肥料。由于Mg(OH)和投加氯量和氨氮之比(简称C1／N)在5．07以HPO的价格比较贵，成本较高，处理高浓度氨氮下时，首先进行①式反应，生成一氯胺(NHC1)，废水可行，但该法向废水中加入了PO卜，易造成二水中余氯浓度增大，其后，随着次氯酸投加量次污染。的增加，～氯胺按②式进行反应，生成二氯胺3．2．3离子交换法(NHCl)，同时进行③式反应，水中的N呈N被去离子交换法的实质是不溶性离子化合物(离除。其结果是，水中的余氯浓度随C1／N的增大而减子交换剂)上的可交换离子与废水中的其它同性离小，当C1／N~L值达到某个数值以上时，因未反应而子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可残留的次氯酸(即游离余氯)增多，水中残留余氯的逆性化学吸附。沸石是一种天然离子交换物质，其浓度再次增大，这个最小值的点称为不连续点(习价格远低于阳离子交换树脂，且对NH4+一N具有选惯称为折点)。此时的C1／N~h按理论计算为7．6；废择性的吸附能力，具有较高的阳离子交换容量，纯水处理中因为氯与废水中的有机物反应，C1／Nb~应丝光沸石和斜发沸石的阳离子交换容量平均为每比理论值7．6高些，通常为10。此外，当pH不在中性100g~当=]=213~223mg物质的量m．e)。但实际天范围时，酸性条件下多生成三氯胺，在碱性条件下然沸石中含有不纯物质，所以纯度较高的沸石交换生成硝酸，脱氮效率降低。容量每100g不大于200m．e，一般为100～150m．e。沸在pH值为6～7、每mg氨氮氯投加量为10mg、石作为离子交换剂，具有特殊的离子交换特性，对接触0．5～2．0h的情况下，氨氮的去除率为90％～离子的选择交换顺序是：Cs(I)>lKb(I)>K(I)100％。因此此法对低浓度氨氮废水适用。>NH+>sr(I)>Na(I)>Ca(II)>Fe(III)>AI处理时所需的实际氯气量取决于温度、pH及(Ⅲ)>Mg(II)>Li(I)。工程设计应用中，废水pH氨氮浓度。氧化每mg氨氮有时需要9～10mg氯气折值应调整到6～9，重金属大体上没有什么影响；碱点，氯化法处理后的出水在排放前一般需用活性炭金属、碱土金属中除Mg以外都有影响，尤其是ca或SO进行反氯化，以去除水中残余的氯。虽然氯对沸石的离子交换能力影响比Na和Ii趸大。沸石吸化法反应迅速，所需设备投资少，但液氯的安全使附饱和后必须进行再生，以采用再生液法为主，燃用和贮存要求高，且处理成本也较高。若用次氯酸烧法很少用。再生液多采用NaOHS~NaC1。由于废或二氧化氯发生装置代替液氯，会更安全且运行水中含有Ca，致使沸石对氨的去除率呈不可逆性费用可以降低，目前国内的氯发生装置的产氯量太的降低，要考虑补充和更新。小，且价格昂贵。因此氯化法一般适用于给水的处3．2．4吹脱法理，不太适合处理大水量高浓度的氨氮废水。吹脱法是将废水调节至碱性，然后在汽提塔中3．2．2化学沉淀法通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中的游离氨化学沉淀法是往水中投加某种化学药剂，与水吹脱至大气中。通入蒸汽，可升高废水温度，从而中的溶解性物质发生反应，生成难溶于水的盐类，提高一定pH值时被吹脱的氨的比率。用该法处理形成沉渣易去除，从而降低水中溶解性物质的含氨时，需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排32 浅谈氨氮废水处理技术王蒙放标准，以免造成二次污染。低浓度废水通常在常3．2．7催化湿式氧化法温下用空气吹脱，而炼钢、石油化工、化肥、有机化催化湿式氧化法是20世纪80年代国际上发展工有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进起来的一种治理废水的新技术。在一定温度、压力行吹脱。和催化剂作用下，经空气氧化，可使污水中的有机3．2．5液膜法物和氨分别氧化分解成CO、N和HO等无害物自从1986年黎念之发现乳状液膜以来，液膜法质，达到净化的目的。该法具有净化效率高(废水得到了广泛的研究。许多人认为液膜分离法有可能经净化后可达到饮用水标准)、流程简单、占地面成为继萃取法之后的第二代分离纯化技术，尤其适积少等特点。经多年应用与实践，这一废水处理方用于低浓度金属离子提纯及废水处理等过程。乳法的建设及运行费用仅为常规方法的60％左右，因状液膜法去除氨氮的机理是：氨态氮易溶于膜相油而在技术上和经济上均具有较强的竞争力。相，它从膜相外高浓度的外侧，通过膜相的扩散迁4结论移，到达膜相内侧与内相界面，与膜内相中的酸发生解脱反应，生成的NH4*不溶于油相而稳定在膜国内外氨氮废水降解的各种技术与工艺过内相中，在膜内外两侧氨浓度差的推动下，氨分子程，都有各自的优势与不足，由于不同废水性质上不断通过膜表面吸附、渗透扩散迁移至膜相内侧的差异，还没有一种通用的方法能处理所有的氨解吸，从而达到分离去除氨氮的目的。氮废水。因此，必须针对不同工业过程的废水性3．2．6电渗析法质，以及废水所含的成分进行深入系统地研究，电渗析是一种膜法分离技术，其利用施加在阴选择和确定处理技术及工艺。目前，生物脱氮法阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体。在电主要用于含有机物的低氨氮浓度化工废水和生活渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电压，当进水通污水的处理，该法技术可靠，处理效果好。对于高过多对阴阳离子渗透膜时，铵离子及其他离子在施浓度氨氮废水主要采用吹脱法，近年来兴起的膜加电压的影响下，通过膜而进入另一侧的浓水中并法分离技术及催化湿式氧化等方法具有很好的应在浓水中汇集，因而从进水中分离出来。用前景。33'