处理高浓度氨氮废水以及低浓度氨氮废水工艺对比(20210412034748)

1、处理高浓度氨氮废水以及低浓度氨氮废水工艺对比高浓度氨氮废水处理技术氨氮质量浓度大于500mg/L的废水称为高浓度氨氮废水。工业废水和城市生活污水中氨氮的含量 急剧上升，呈现氨氮污染源多、排放量大，并且排 放的浓度增大的特 点。针对高氨氮废水的处理技术主要使用 吹脱法、化学沉淀法等。一、吹脱法将空气通入废水中，使废水中溶解性气体和易挥发性溶质由液相转入气相，使废水吹脱法的 基本原理是气液相平衡和传质速度理论。将氨氮废 水pH调节至碱 性，此时，鞍离子转化为氨分子，再向水中通入气体，使其与液体充 分接触，废水中溶解的气体和挥发性氨分子穿过气液界面，转至气 相，从而达到去除氨氮的目的。常用空气或水蒸

2、气作载气，前者称为 空气吹脱，后者称 为蒸汽吹脱。蒸汽吹脱法效率较高，氨氮去除率 能达到90%以上，但能耗较大，一般应用在炼钢、化肥、石油化工等 行 业，其优点是可回收利用氨，经过吹脱处理后可回收到氨质 量分 数达30%以上的氨水。空气吹脱法的效率虽比蒸汽法的低，但能耗 低、设备简单、操作方便。在氨氮总量不高的情 况下，采用空气吹脱 法比较经济，同时可用硫酸作吸收剂吸 收吹脱出的氨氮，生成的硫酸 镀可制成化肥。但是在大规模的氨吹脱-汽提塔生产过程中，产生 水垢是较棘手的问题。得到处理的过程称为吹脱，常见的工艺流程见图lo通过安装喷淋水系统可有效解决软质水垢问题，可是对于硬质水垢， 喷淋装置也无

3、法消除。此外，低温时氨氮去除率低，吹脱的气体形 成二次污染。因此，吹脱法一般与其他氨氮废水处理方法联合运用，用吹脱法对高浓度氨氮废水进行预处理。最佳吹脱工艺条件，见表 lo通过对比分析表1可以得出：（1）吹脱法普遍适宜的pH在11附近；（2）考虑经济因素，温度在3040 C附近较为可 行，且处理率高；（3）吹脱时间为3 h左右；（4）气液比在5 000 : 1左右效果较好，且吹脱温度越高，气液比越小；（5）吹脱后废水的浓度可降低到中低浓度；（6）脱氮率基本保持的废水中氨氮仍然高达100 mg/L以上，无法直接排放，还需要后续深度 处理二、化学沉淀法（磷酸镀镁沉淀法）化学 沉淀法的原理，是向氨氮

4、 污水中投加含Mg2+和P043-的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石（磷酸鞍镁）的形式 沉淀出来，同时回收污水中的氮和磷。化学沉淀法 的优点主 要表现在：工艺设计操作相对简单；反应稳定，受外界环 境 影响小，抗冲击能力强；脱氮率高，效果明显，生成的磷 酸鞍镁可作为 无机复合肥使用，解决了氮的回收和二次污染的问题，具有良好的经济 和环境效益。磷酸镀镁沉淀法适用 于处理氨氮浓度较高的工业废水， 表2总结了一些使用化 学沉淀法处理氨氮废水的案例。90%以上。尽管吹脱法可以将大部分氨氮脱除,但处理后通过对表2的比较，磷酸鞍镁沉淀法处理氨氮废水的适宜 条件是：pH 约为9. 0 , n （P ） ： n

5、N） : n Mg ）在1 ：1 :1.2左右，磷酸鞍镁沉淀法的脱氮率能维持在较高水平，普遍能够达到90%以上。低浓度氨氮工业废水处理技术废水中氨氮的构成主要有两种， 种是氨水形成的氨氮，一种是无机氨形成的氨氮，主 要是硫酸鞍、氯化镀等。氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一， 对这类污水进行回收利用时还会对管道中的金属产生腐蚀作用，缩短 设备和管道的寿命，增加维护成本。目前工业上常用于处理低浓度氨氮的技术主要有吸附法、折点氯化法、 生物法、膜技术等。一、吸附法吸附是一种或几 种物质（称为吸附物） 的浓度在另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化的过程，其 实质是物质从液相或气相到固体表面的一

6、种传质现象。吸附法是处理低 浓度氨氮废水较有发展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固体作为 吸 附剂，根据吸附原理不同可分为物理吸附、化学吸附和交换 吸附。 处理低浓度氨氮废水较为理想的是离子交换吸附法，它属于交换吸附方 法的一种，利用吸附剂上的可交换离子与废水中的NH4+发生交换并吸 附NH3分子以达到去除水中氨的目的，这是一个可逆过程，离子间 的浓度差和吸附剂 对离子的亲和力为吸附过程提供动力。具有良好吸附 性能且常用的吸附剂有：沸石、活性炭、煤炭、离子交换树脂等，根据其吸附原理的不同，这些吸附材料对不同吸附物的吸附效果不同。该法一般只适用于低浓度氨氮废水，而对于高浓度的氨氮废水，使用吸附

7、法会因吸附剂更换频繁而造成操作困 难，因此需要结合其他工艺来协同完成脱氮过程。供吸附法使用的吸附剂很多，但不同吸附剂对废水中氨氮 的吸附量 却有很大不同，表3对比了部分吸附剂的吸附效 果。由表3可以看出，对于传统的吸附剂如沸石、交换树脂等，其对氨氮的处理率较高，般能达到90%以上。二、折点氯化法折点氯化法是污水处理工程中常用的一种脱氮工艺，其原理 是将氯气通入氨氮废水中达到某一临界点，使氨氮氧 化为氮气的化 学过程，其反应方程式为：NH4+1. 5H0CIT 0. 5N2+1. 5H20+2. 5H+L 5CI-折点氯化法的优点为：处理效率高且效果稳定，去除率可达100% ；该 方法不 受盐含

8、量干扰，不受水温影响，操作方便；有机物含 量越少时氨氮 处理效果越好，不产生沉淀；初期投资少，反应迅速完全；能对水 体起到杀菌消毒的作用。但是折点氯化 法仅适用于低浓度废水的处 理，因此多用于氨氮废水的深度处理。该方法的缺点是：液氯消耗量大，费用较高，且对 代有机 物会对环境造成二次污染。三、生物法生物法是指废水中的氨氮在 各种微生物作用下，通过硝化、反硝化等一系列反应最终生成氮 气，从而达到去除的目的，其脱氮途径如 图2所示。对于可生化性 高的废水(BOD/COD 0. 3),氨氮可通过生物法脱除。液氯的贮存和使用的安全要求较高，反应副产物氯胺和氯生物法具有操作简单、效果稳定、不产生二次污染

9、且经济的 优点， 其缺点为占地面积大，处理效率易受温度和有毒物质 等的影响且对 运行管理要求较高。同时，在工业运用中应考虑某些物质对微生物活动和繁殖的抑制作用。此外，高浓度的氨氮对生物法硝化过程具有抑制作用，因此当处理氨氮废水的初始质量浓度V 300 mg/L时，采用生物法效果较好。1、传统生物硝化反硝化技术传统生物硝化反硝化脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。硝化过程是指在好氧条件,在硝酸盐和亚硝酸盐菌的作用下，氨氮可被氧化成硝酸盐氮和亚硝酸盐氮；再通过缺氧条件，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原成氮气，从而达到脱氮的目的。传统生物硝化反硝化法中，较成熟的方法有A/0法、A2/0法、SBR

10、序批式处理法、接触氧化法等。它们具有效果稳定、操作简单、 不产生二次污染、成本较低等优点。但该法也存在一些弊端，如必须 补充相应的碳源来配合实现氨氮的脱除，使运行费用增加；碳氮比较 小时，需要进行消化液回流，增 加了反应池容积和动力消耗；硝化细 菌浓度低，系统投碱量 大等。2、新型生物脱氮技术(1)短程硝化反 硝化技术。短程硝化反硝化是在同一个反应器中，先在有氧的条件 下，利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝酸盐，阻止亚硝酸盐进一步氧 化，然后 直接在缺氧的条件下，以有机物或外加碳源作为电子供体，将亚硝 酸盐进行反硝化生成氮气。短程硝化反硝化与传统生物脱氮相比具有 以下优点：对于活性污泥法，可节省25

11、%的供氧量，降低能耗；节省碳源，一定情况下可提高总氮的去除率；提高了反应速率，缩短了反应时间，少反应器容积。但由于亚硝化细菌和硝化细菌之间关系紧密，每个影响因素的变化都同时影响到两类细菌，而且各个因素之间也存在着相互影响的关系，这使得短程硝化反硝化的条件难 以控制。（2）同时硝化反硝化技术。当硝化与反硝 化在同一个反 应器中同时进行时，即为同时硝化反硝化SND ） o废水中溶解氧受扩散速度限制，在微生物絮体或者生物 膜的表面，溶解氧浓度较高，利于好氧硝化菌和氨化 菌的生长繁殖， 越深入絮体或膜内部，溶解氧浓度越低，形 成缺氧区，反硝化细菌占 优势，从而形成同时硝化反硝化过 程。有实验表明当DO

12、为 lmg/L , C/N=3O ,pH=7.2 时，COD、NH4+-N、TN 去除率分别为 96%、95%、92%, 并发现在一定的范围内，升高或降低反应器内DO浓度后，TN反应时 间，且能耗低、投资省。（3）厌氧氨氧化技术。厌氧 氨氧化是指 在缺氧或厌氧条件下，微生物以NH4+为电子受体，以N02-或 N03-为电子供体进行的将NH4+ o厌氧氨 氧化技术可以大幅度地降 低硝化反应的充氧能耗，免去反硝 化反应的外源电子供体，可节省传 统硝化反硝化过程中所需的中和试剂，产生的污泥量少。但目前为 止，其反应机理、去除率都会下降。同时硝化反硝化法节省反应器，缩短了参与菌种和各项操作参数均不明确

13、。四、膜技术1、反渗透 技术反渗透技术是在高于溶液渗透压的压力作用下，借助于 半透膜对溶 质的选择截留作用，将溶质与溶剂分离的技术，具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点。利用反渗透技术处理氨氮废水的过程中，设备给予足够的压力，水通过选择性膜析出，可用作工业纯水，而膜另一侧氨 氮溶液 的浓度则相应增高，成为可以被再次处理和利用的浓 缩液。在实际 操作中，施加的反渗透压力与溶液的浓度成正 比，随着氨氮浓度的 升高，反渗透装置所需的能耗就越高，而效率却是在下降。2、电渗析法电渗析是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从电解质溶液中分离出来的过程。电渗析法可高效地分离废水中的氨氮， 并且该方法前期投入小，能量和药剂消耗低，操作简单，水的利用 率高，无二次污染副产物。采用自制电渗析设 备对进水电导率为 2920卩S/cm,氨氮质量浓度为534. 59 mg/L的氨氮废水进行处理， 通过实验得到在电渗析电压为55V ,进水流量为24 L/h这一最佳 工艺参数条件下，可对实 验用水有效脱氮的结论，出水氨氮质量浓 度为 13 mg/L o不同浓度工业含氨氮废水的处理方法比较不同氨氮废水处理方法优缺点比较见表4。可以看出目前针对工业通过对以上几种不同方法的论述, 废水中高浓度氨氮的处理方法主要使用物理化学方法做预 处 理，再选择