氨氮工业废水处理技术现状和展望 8页

'氨氮工业废水处理技术现状和展望氨氮工业废水处理技术现状和展望2021年9月四川有色金属SichuanNonferrousMetals文章编号:1006-4079〔2021〕03-0041-04氨氮工业废水处理技术现状和展望李健昌,封丹,罗仙平,韩磊,〔,〕摘要:,,分析这些技术的；:;生物硝化与反硝化;折点加氯;化学沉淀::ATheCurrentConditionofIndustraialWastewaterTreatmentTechnologyofAmmonia-nitrogenanditsProspectLIJian2chang,FENGDan,LUOXian2ping,HANLei,LAILan2ping〔InstituteofResourceandEnvironmentalEngineering.JiangxiUnivesityofScienceandTechnology,ganzhou341000〕Abstract:Introducethesourceandharmofammonianitrogenwastewater.describedthetreatmenttechnol2ogyonammonianitrogenwastewaterandtheapplicationofthesetechnologiesandtheirimpactonthecon2ditionsandadvantagesanddisadvantages.Keywords:ammonia-nitrogenwastewater;strippingtechnique;in-exchangetechnique;biologicalnitrifica2tionanddenitrification;breadpointchlorination;chemicalprecipitation随着我国经济的高速进展,相伴而来的是人口的剧增和工农业规模迅猛扩大,水污染日趋严肃,其中由于氨氮废水大量排入,特殊是高浓度氨氮废水排放量不断增大,造成海洋显现赤潮现象,湖泊显现水华现象,这种富养分化了藻类和微生物的大量繁殖,水中的溶解氧过度消耗,复氧速率明显小于耗氧效率,最终导致鱼类大量的死亡,甚至显现湖泊的干枯灭亡；另外由于一些工业的排放的氨氮废水成分复杂,毒性强,又具有很强的致癌性；加深水 体的污染；与此同时也给给水工程带来很大的困难,显现水质恶化,形成生物垢堵塞管道及设备,影响热效益等问题；2氨氮废水现状及处理方法氨氮废水来源很广,在工业中,如钢铁厂,选矿厂,化工,玻璃制造,炼钨厂,肉类加工及饲料加工工业等行业；这些行业在其生产过程中排放废水中含有大量氨氮,而在农业中,大量使用化肥作业,但由于其利用效率的不高而造成大量的氨流失；在一些养殖场中动物的排泄物以及垃圾渗滤液都含有氨氮；这些行业基本上排放的氨氮浓度很高,甚至有的达到6000mg/L或是更高；而一些如皮革,食品和养殖厂的排放废水中氨氮的浓度本身不高,但是由于有机氮的脱氮基反应,氨氮浓度快速上升,污染进一步加重；现在对于氨氮废水的处理方法很多种,包括收稿日期:2021-09-07作者简介:李健昌〔1985-〕,男,福建连城人,硕士争辩生,主要从事废水处理技术争辩.李健昌等:氨氮工业废水处理技术现状和展望有物化法空气吹脱法,离子交换法,膜分别技术,MAP沉淀法,化学氧化法,折点加氯法,电渗析,电化学处理,催化裂解等；生物法:硝化和反硝化法,厌氧氨氧化〔ANAMMOX和〕全程自养脱氮〔CANON等〕有:,但是由于水质的差异和自身条件的限制,所以在现代工业中应用主要1〕对于无机氨氮废水处理常用有:空气吹脱法和离子交换法等；2〕:3〕:吹脱法+生物法;+折点加氯;化学沉淀法+生物法等；4〕对于低浓度的氨氮废水常用有:自然沸石离子交换法;生物脱氮法等；2.1吹脱法吹脱是将气体通入到液体中,使气液相互充分接触,从而使液体中的溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面,向气相转移,从而达到把物质脱离目的；吹脱是一个传质的过程,氨的吹脱过程中意如下平稳:〔1〕NH4++OH-H3+H2O其基本原就是亨利定律,表示为:式中P表示为氨气在气相中的分压PaKX表示亨利系数PaX表示为氧气在其液相中物质量分数mol/mol王文斌等对吹脱法去除垃圾渗滤液中氨氮争辩,当水温大于25℃,pH值为10.5,气液比为3500,对于氨氮浓度高达2000-4000mg/L的垃圾渗滤液,去除率达到90%； ,氨氮去除效,,,,吹AAO生化,脱除工业废水中氨氮；这种新技术比直接空气吹脱的效率更高,成本更低,工艺更简洁,其处理效率可达96%以上；2.2离子交换法离子交换法是指以离子交换剂上可交换离子与液相离子间发生交换的分别水中有害离子方法,离子交换是一个可逆的过程,其推动力靠离子间的浓度差和交换剂上功能基对离子的亲和才能；对于氨氮废水,一般接受自然沸石作为离子交换剂,其利用自然沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换达到脱氮的目的,试验说明,每克自然沸石具有吸附大致为16mg氨氮的极限潜力,当粒径为30-16目时,其氨氮去除率为78.5%；如将自然沸石进行改性,改性后的沸石不仅对氨离子有更高的选择性和离子交换才能,而且解析速度比自然沸石的快；所以改性的沸石有很好的应用前景,以后的争辩重点将是如何改性自然沸石,使其适应的pH值的范畴更大,处理的浓度更高,处理成效更好；另外仍有接受生物沸石脱除氨氮,这种新型生物脱氨氮技术具有很好的缓冲氨氮进水冲出负荷才能,但是现阶段应用较少,具有很高争辩价值；离子交换法具有投资省,工艺简洁,操作便利的优点,由于全世界沸石含量特殊大,对于选用自然沸石作为离子交换剂,其材料廉价易得,但对于高浓度氨氮废水会使交换剂再生频繁而造成操作困难,而且由于去除率的不高,出水的氨氮浓度仍然较高,所以此法较多应用于中低浓度氨氮废水处理；另外对预处理要求较高,离子交换剂再生从式〔1〕中可知氨氮在废水中以铵离子〔NH4+〕和游离铵〔NH3〕存在保持平稳,为了去除铵离子〔NH4+〕,即要使平稳向右进行；可调剂废水pH值,当pH值逐步增大,铵离子〔NH4+〕逐步转换为游离铵〔NH3〕；在此时通入空气,将游离铵〔NH3〕脱离；另外吹脱过程中水温,吹脱时间以及气水比对吹脱时间有较大影响；刘国文等对吹脱法去除有色金属冶炼废水中氨氮进行争辩,在水温50℃,pH值为10.5～11.0,气液比为2800∶1-3200∶1,对余液氨氮浓度为1026.76mg/L,吹脱效率可达98%；李健昌等:氨氮工业废水处理技术现状和展望和再生液的处理也是一个难题；沸石对氨氮和极性有机物有很强的吸附才能,而非极性活性剂活性炭对有机物处理效果好,所以自然沸石特殊是改性后的自然沸石与活性炭联用,其互补性强,成效佳,是离子交换广泛应用于水处理的一种方法；2.3生物硝化和反硝化为氮气方法,硝化:2NH44反硝化:NO2H2O+OH--很高,且水中有机物易与氯气生成三卤甲烷,所以需进行预处理或是深度处理；2.5化学沉淀法 〔简称MAP〕,,；反应式如下:42-2NH4++6H2OMgNH4PO4〔2↓〕2+OH+其中影响磷酸氨镁沉淀的因素主要有pH值,n〔Mg〕∶n〔N〕∶n〔P〕,反应时间和反应温度等；2.5.1溶液的pH值的影响由式〔2〕可知,在碱性条件下,反应有利于反3-+4H++2H2O+有机碳源CO2+N2+此法是应用最广泛的脱氮方式,但是氨氮的氧化过程中需要大量的氧气,所以曝气的费用成为该法的主要开支,为了削减曝气负荷,显现了将氨氮氧化至亚硝酸盐氮即进行反硝化的短程硝化反硝化,其脱氮过程是:NH4+→HNO→2N2短程硝化反硝化不仅可以削减曝气负荷而且可以节省在反硝化过程中所需的碳源,据试验证明该法与生物硝化和反硝化相比可以节省氧气的供应量约25%,节省反硝化所需要碳源约40%,在C/N比确定的情形下,提高TN的去除率,削减污泥量达50%,减少投碱量,缩短反应时间；缺点是不能长期稳固保持HNO2的积存；2.4折点加氯法应向正方向进行,而生成的MAP是强碱弱酸盐,在酸性条件下会溶解,所以要提高溶液的pH值,但是pH值也不应当过高,否就Mg2+与OH-离子第一生成溶解度更小的Mg〔OH〕2沉淀,影响MAP生成,据目前争辩说明正确pH值约为8.5-10之间2.5.2n〔Mg〕∶n〔N〕∶n〔P〕影响由式〔2〕,n〔Mg〕∶n〔N〕∶n〔P〕应当为1∶1∶1；但是由于镁盐和磷酸盐在溶液中存在的形式有好几种,争辩发觉,假如按1∶1∶1不能达到正确去除儿果,而提高Mg2+,PO32-浓度可以提高NH4+的去除率,试验说明如n〔Mg〕∶n〔N〕∶n〔P〕约为1.2～1.3∶1.0∶0.9,就成效较1∶1∶1佳；2.5.3反应时间的影响折点加氯法指投加过量氯或次氯酸钠使废水中氨完全氧化的N2的方法,其反应表示为:NH4++1.5HOCl+1.5Cl-0.5N2+1.5H2O+2.5H+当氯气通入含氨氮废水时,随着氯气的增加,废水中氨的浓度逐步降低,到了某一点NH4+的浓度为零,而氯的含量最低,如氯气连续通入,水中的游离氯逐步增加,所以这一点为折点；在处理时所需要的氯气量取决于温度,pH值,氨氮浓度；此法成效最好,不受水温影响,操作便利,投资节省,但是对于高浓度氨氮废水处理运行成本由Mg2+,NH4+,HPO42生-成MAP沉淀过程特殊快,大致在1分钟左右完成；但是反应时间又对MAP沉淀粒径影响很大,反应时间短,沉淀粒径小,影响MAP沉降性能,不利于后续固液分别； 试验说明以Ca〔OH〕2作为pH调剂剂,以磷酸氢镁〔MHP〕为吸附剂处理氨氮废水,这种新技术对于高浓度氨氮废水具有良好的循环使用性能,可回收氨水;对于低浓度氨氮废水其吸附容量呈下降趋势；孙体吕等对于用油酸钠浮选废水中氨氮沉淀物的争辩,发觉油酸钠可以促进氨氮沉降过程,而且可以作为有效捕收剂,在pH=9时,氨氮去除李健昌等:氨氮工业废水处理技术现状和展望率达到90%以上,最高可达97.25%；2.5.4反应温度的影响反应过程中温度太低,生成的MAP相对较慢,而温度过高,MAP沉淀的溶解度也随之增大,影响处理成效,目前争辩说明在25℃温度下,氨所以要寻求中意上述要求的方法是今后氨氮废水的争辩方向,而查找经济有效活化再生的改性沸石及如何让新型的生物技术在脱氮工艺中高效和简便是今后争辩的重点；氮的去除率相对最高,而且一般情形下,工业废水..湖的处理在室温条件下进行,所以有利于氨氮去除；〔3〕:37-40..吹脱法去除垃圾渗滤液中氨氮争辩.环境作简洁,牢靠优点,,污染治理技术与设备,2021,5〔6〕:51.MAPMAP可【3】文艳等.煤气吹脱解吸法除废氨水中氨氮新技术.燃料与化工,2021,38〔1〕:31.【4】吴百力等.高浓度氨氮废水处理技术及其进展趋势.环境爱惜科学,2021,32〔2〕:22-24.【5】许国强等.氨氮废水处理技术现状及进展.湖南有色金属,2002〔18〕:29-33.【6】J.J.Lee.etal..AstudyofNH3-NandPrefixationinbybridanacerobic,ChemospHere.2021〔51〕:207-210.,化学试剂,饲料添加剂,复合农肥等猎取确定经济效益；2结语与展望 尽管目前氨氮的去除方法有多种,但是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,实际应用受到确定限制；而生物脱氮法能较为有效和完全地除氮,但其菌种培养较困难,抗负荷才能弱,环境要求高,投资大等问题,也限制其进展；即便对于高浓度的氨氮废水仍接受生化联合处理方法,可是到目前为止仍没有一种能够兼顾流程简洁,投资节省,技术成熟,把握便利,无二次污染等各方面方法；结合现状,由于工业上镁盐的成本较高,回收困难；化学沉淀法用于去除氨氮废水受到限制,高浓度氨氮废水一般先接受吹脱或气提,但是结果仍不中意国家排放标准；所以对中低浓度氨氮废水的处理是氨氮工业废水处理的关键；综合而言,离子交换法及生物硝化和反硝化法的争辩和【7】曾凡勇等.中高浓度氨氮废水综合处理.有色金属,2021〔21〕:130-132.【8】要玲等.化学沉淀法预处理高浓度氨氮废水影响因素.山西化工,2021,27〔4〕:62.【9】肖举强等.沸石去除污水中氨氮争辩.兰州铁道学院学报,2002,21〔1〕:87-89.【10】KenichiEbata.etal..Ammoniaremovalfromwastewa2ter.JapanKokai,1977.77〔4〕:649.【11】黄骏等.氨氮废水处理技术争辩进展.环境污染治理技术与设备,2002,3〔1〕:65-67.【12】张自杰等.环境工程手册〔水污染防治卷〕.北京:高等训练出版社,1996.【13】何立光等.氨氮废水处理技术综述.化学安全与环境,2021〔11〕:18-19.【14】高廷耀等.水污染把握工程.北京:高等训练出版社.应用是以后主要进展对象；对于离子交换,我国【15】赵婷等.磷酸氨镁化学沉淀法在处理氨氮废水中研丰富的沸石资源供应了便利价廉原料,对沸石进究进展.安全与环境工程,2021,14〔1〕:62-63.一步改性,供应处理效率是以后争辩重心,但是其【16】谢玮公正. 废水中氨氮去除与利用.环境导报,1999再生频繁亦会限制该法应用的广泛,也急待解决；〔1〕:14-15.对于硝化与反硝化法,该法进展前景好,处理成效【17】HiroshiOne.etal.Removalofammonicalnitrogenfromwastewater,JapanKokai,1997,77〔155〕:860.显著,但是其要求条件苛刻,占地面积广；所以今【18】唐善宏等.氨氮废水处理技术.上海化工,2021,32后要求进一步选种和驯化,使培养出适应性更强〔9〕:14-16.的微生物,另外要求对该法进行改良,尽量削减投〔下转第35页〕资是其以后争辩关键；何勇:ICP-AES法测无铅焊锡中的银铜铅等元素称取0.1000g样品于100mL烧杯中,加入25ml混酸〔硝酸:盐酸=1:4〕,低温加热至完全溶解,冷却；加水25ml稀释,冷却到室温；加入5mL硫尿〔50g/L〕,放置片刻,移入200mL棕色容量瓶中,用1mol/L盐酸稀释到刻度；混匀后在ICP上用选定的仪器工作条件测定银铜铅等元素含量；硝酸盐酸混酸溶解样品；混酸中硝酸比例要严格把握,否就锡离子很简洁生成β-硝酸锡沉淀；试验说明接受硝酸:盐酸=1:4的混酸溶解样品成效最理想；,特；所以样品溶,并且冷却到室温后再加入硫脲；.2加标回收率试验加标回收试验和精密度试验结果见表3；由2结果与争辩2.1,而且样品中于没法找到Sn-Ag-Cu的标准样品,表中的标；故接受准值为四家试验室测量结果的平均值；表3无铅焊锡的加标回收试验和精密度试验CuPbAg23.0300.7100.0363.1700.7300.0303.0600.7000.0373.1060.7400.033加入标液值/%加标后测量值/%2.001.000.2002.001.000.2005.1051.6840.2415.1031.7090.234 101.598.510298.798.8101.8RSD〔n=6〕/%1.871.473.801.452.383.50该法改进了无铅焊锡样品的消解方法,消解样品的速度有较大的提高,由于加入硫脲络合溶液中的银离子,溶液的稳固性大大提高；【1】中华人民共和国国家标准.GB/T.10574.13-2021【2】符斌,李华昌.现代重金属冶金分析[M].北京:化学工业出版社,2021〔上接第44页〕【19】张翠粉等.氨氮废水处理技术探讨.污染防治技术,2021,19〔3〕:19-20.niaconcentration.WaterResearch.2021.37〔6〕:1371-1377.【22】孙体昌等.用油酸钠浮选废水中氨氮沉淀物的争辩.国外金属矿选矿,2021〔2〕:36-39.【23】王吴等.以Ca〔OH〕2作为pH调剂剂的磷酸氢镁吸附法处理氨氮废水的争辩.污染防治技术,2021,20〔2〕:【20】KhinT.etal..Novelmierobialnitrogenremovalprocess-es.Biotechnologyadvances.2021,22〔7〕:519-532.【21】RuizG.etal..Nitrificationwithhightnitriteacculnulationforthetreatmentofwastewaterwithhighammo2'