氨氮廢水處理的主要方法

1. 1 吹脫法

吹脫工藝是將水的pH 值提到10. 5-11. 5 的范圍,在吹脫塔中反復(fù)形成水滴,通過(guò)塔內(nèi)大量空氣循環(huán),氣水接觸,使氨氣逸出。這種方法廣泛用于處理中高濃度的氨氮廢水,常需加石灰,經(jīng)吹脫可以回收氨氣。吹脫法主要用于處理高濃度的氨氮廢水,其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,可以回收氨,但也存在許多缺點(diǎn),主要有: ①環(huán)境溫度影響大,低于0 ℃時(shí),氨吹脫塔實(shí)際上無(wú)法工作; ②吹脫效率有限,其出水需進(jìn)一步處理; ③吹脫前需要加堿把廢水的pH值調(diào)整到11 以上,吹脫后又須加酸把pH 值調(diào)整到9 以下,所以藥劑消耗大; ④工業(yè)上一般用石灰調(diào)整pH 值,很容易在水中形成碳酸鈣垢而在填料上沉積,可使塔板完全堵塞;⑤吹脫時(shí)所需空氣量較大,因此動(dòng)力消耗大,運(yùn)行成本高。

1. 2 化學(xué)沉淀(MAP) 法

在一定的pH 條件下,水中的Mg2 + 、HPO43 - 和NH4+ 可以生成磷酸銨鎂沉淀,而使銨離子從水中分離出來(lái)。影響沉淀效果的因素有沉淀劑種類及配比、pH 值、廢水中的初始氨的濃度、干擾組分等。有研究表明沉淀法去除廢水中氨氮的pH 值為10. 0 ,物質(zhì)的量之比Mg∶N = 1. 2、P∶N = 1. 02 時(shí)沉淀效果最好,氨氮去除率達(dá)到90 % ?！　?guó)外對(duì)用化學(xué)沉淀法去除廢水中的氨氮也有較多研究,得出4 點(diǎn)結(jié)論: ①過(guò)量的銨離子對(duì)形成磷酸銨鎂沉淀有利; ②鎂離子可能是形成磷酸銨鎂沉淀的限制因素; ③如果要想從廢水中回收磷酸銨鎂,需要得到比較大的晶體顆粒,則至少需要3 h 的結(jié)晶時(shí)間; ④沉淀的pH 值應(yīng)大于8. 5。廢水厭氧消化過(guò)程中,有機(jī)物中的氮和磷被微生物分解為無(wú)機(jī)的磷酸鹽和氨氮,添加MgO 可以生成磷酸銨鎂沉淀可回收磷和氮。Lind 等則進(jìn)行了用磷酸銨鎂沉淀法從人的尿液中回收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的研究,可以回收65. 0 % 80. 0 %的氮?；瘜W(xué)沉淀法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以回收廢水中的氨,所生成的沉淀可以作為復(fù)合肥而利用。存在的主要問(wèn)題是沉淀劑的用量較大,需要對(duì)廢水的pH 進(jìn)行調(diào)整,另外有時(shí)生成的沉淀顆粒細(xì)小或是絮狀體,工業(yè)中固液分離有一定困難。

1. 3 　折點(diǎn)氯化法

通常一氯胺和二氯胺稱為化合余氯,次氯酸稱為余氯。當(dāng)投氯量達(dá)到氯與氨的摩爾比值1∶1 時(shí),化合余氯即增加,余氯下降物質(zhì)的量的比達(dá)到1. 5∶1 時(shí), (質(zhì)量比7. 6∶1 時(shí)) ,余氯下降到最低點(diǎn),此即“折點(diǎn)”。在折點(diǎn)處,基本上全部氧化性的氯都被還原,全部氨都被氧化,進(jìn)一步加氯就會(huì)產(chǎn)生自由余氯。該法與pH 值、溫度、接觸時(shí)間及氨和氯的初始比值有關(guān)。折點(diǎn)加氯法最大的優(yōu)點(diǎn)是理論上通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂?可以把氨氮完全去除,但因加氯量大,費(fèi)用高,以及產(chǎn)酸增加總?cè)芙夤腆w等原因,目前此方法只能作為氨氮廢水的后續(xù)處理,以及給水處理或飲用水處理。

1. 4 　離子交換法

離子交換實(shí)際是不溶性離子化合物(離子交換劑) 上的可交換離子與溶液中的其它同性離子的交換反應(yīng),是一種特殊的吸附過(guò)程。用離子交換法去除氨氮時(shí),常用離子交換劑沸石、活性炭等,也有研究采用合成樹脂。但天然離子交換劑價(jià)格便宜且再生容易;采用合成樹脂,預(yù)處理工序和再生系統(tǒng)均較復(fù)雜,且樹脂壽命短,應(yīng)用上受一定限制。研究表明,用天然沸石為離子交換劑時(shí),其對(duì)氨氮的去除能力與水中氨氮的初始質(zhì)量濃度有關(guān),在初始質(zhì)量濃度小于100 mg/L 時(shí),氨氮的去除率可以達(dá)到60. 0 %以上,且隨初始質(zhì)量濃度的降低去除率增加,當(dāng)初始質(zhì)量濃度超過(guò)100 mg/L 時(shí),氨氮的去除率迅速下降。雖然離子交換劑去除廢水中的氨氮取得了一定的效果,但由于存在其交換容量有限,再生后的交換劑交換容量下降,有些沸石使用前需要改性,改性過(guò)程產(chǎn)生的酸或堿性廢水需要進(jìn)一步處理等問(wèn)題需要解決,所以其研究基本停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

1. 5 生物處理法

目前,生物法是實(shí)際應(yīng)用中使用最廣泛的處理低濃度氨氮廢水的方法。生物脫氮是在微生物的作用下,將有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2 和NxO 氣體的過(guò)程,其中包括硝化和反硝化兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程。硝化是廢水中的氨態(tài)氮在好氧條件下,通過(guò)好氧細(xì)菌(亞硝酸菌和硝酸菌) 的作用,被氧化成亞硝酸鹽(NO2- ) 和硝酸鹽(NO3- ) 的反應(yīng)過(guò)程。反硝化即脫氮,是在缺氧條件下,通過(guò)脫氮菌的作用,將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氮?dú)?該反應(yīng)過(guò)程中,反硝化菌需要有機(jī)碳源(如甲醇) 作電子供體,利用NO3- 中的氧進(jìn)行缺氧呼吸。生物處理含氨氮廢水目前存在的主要問(wèn)題是硝化反硝化所需時(shí)間較長(zhǎng),硝化過(guò)程所需的氧氣量大,曝氣時(shí)間長(zhǎng),對(duì)于某些缺乏有機(jī)物的無(wú)機(jī)廢水需要另加碳源也增加了處理成本,反硝化過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜,實(shí)際應(yīng)用時(shí)不易控制,有時(shí),廢水中缺乏足夠的COD(電子供給體) 將NO-2 、NO-3 反硝化成N2 排入大氣,容易造成排放水中NO2- 、NO3- 的殘留,同樣對(duì)環(huán)境造成污染,因此在一定程度上限制了它的應(yīng)用。

1. 6 膜處理法

膜析法是利用薄膜以分離水溶液中某些物質(zhì)的方法的總稱。隨著膜技術(shù)的日益成熟,利用膜吸收法、液膜法及膜生物法等膜技術(shù)處理氨氮廢水的研究也不斷取得進(jìn)展。膜處理法的主要問(wèn)題是膜的污染和穩(wěn)定性,而且相對(duì)于其他方法來(lái)說(shuō),運(yùn)行成本和費(fèi)用都較高,因此在一定程度上限制了其應(yīng)用。

1. 7 催化濕式氧化法

催化濕式氧化法(CWO)開發(fā)于20 世紀(jì)80 年代,是在一定的溫度壓力和催化劑的作用下,污水中的有機(jī)物、氨等經(jīng)溶解的分子氧化生成CO2 、H2O 及N2 等無(wú)害物質(zhì),達(dá)到凈化的目的。其特點(diǎn)為凈化效率高、流程簡(jiǎn)單和占地面積少。但由于設(shè)備耐高溫、耐腐蝕,故投資較大。

1. 8 煙道氣治理法

煙道氣治理法有效地利用了煙道氣廢熱又使氨固化,是一種“以廢治廢”的綜合利用方法。但該法需要發(fā)電廠的煙道廢氣,還要考慮煙道氣的量和剩余氨水的量相匹配,因此其應(yīng)用受到限制。