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文档简介
1、废水中氨氮的去除方法有多种,但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝 化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化等。下面我们详细介绍一下这几种水中氨氮的去除方法:生物硝化与反硝化(生物陈氮法)(一)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。(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CaC03计)7.lg。影响硝化过程的主要因素有:pH值当pH值为8.08.4时(20 C ),硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降,当废水
2、碱度不足时,即需投加石灰,维持pH值在7.5以上;温度 温度高时,硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35 C,在15 C 以下其活性急剧降低,故水温以不低于 15 C为宜;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=0.30.5d-1(温度20 C, pH8.08.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群,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2 ;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应的进行。一般,在活性污泥法曝气池中进行硝化,溶解氧应保持在23mg/L以上;B0D负荷 硝化菌是一类自养型菌,而BOD氧化菌是异养型菌。若
3、B0D5负荷过高,会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖, 从而佼白养型的硝化菌得不 到优势,结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化,B0D5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d 以下。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N02-N和N03-N 还原成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,其反应式为: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、
4、NO2-N 被还原,而且还可位有机物氧化分解。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2040 C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7.08.0 ;(3)溶解氧 氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反应器内溶解氧应控 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 (35)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
5、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部分有机碳,即 内碳源,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。沸石选择性交换吸附沸石是一种硅铝酸盐,其化学组成可表示为(M2+2M+)O.AI2O3.mSiO2?nH2O (m = 210,n= 09),式中 M2+代表 Ca2+、Sr2+等二价阳离子, M+代表Na+、K+等一价阳离子,为一种弱酸型阳离子交换剂。在沸石的三维空间结构中,具有规则的孔道结构和空穴,使其具有筛分效应,交换吸附选择性、 热稳定性及形稳定性等优良性能
6、。天然沸石的种类很多,用于去除氨氮的主要为 斜发沸石斜发沸石对某些阳离子的交换选择性次序为:K+,NH4+ Na+ Ba2+ Ca2+ Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性,可采用交换吸附工艺去除 水中氨氮。交换吸附饱和的拂石经再生可重复利用。溶液pH值对沸石除氨影响很大。当pH过高,NH4+向NH3转化,交换 吸附作用减弱;当pH过低,H+的竞争吸附作用增强,不利于 NH4+的去除。 通常,进水pH值以68为宜。当处理合氨氮1020mg/L的城市进水时,出 水浓度可达lmg/L以下。穿透时通水容积约100150床容。沸石的工作交换 容量约 0.4 X10-3n-1mol/g 左右。吸附
7、铵达到饱和的沸石可用5g/L的石灰乳或饱和石灰水再生。再生液用量约为处理水量的35%。研究表明,石灰再生液中加入 O.lmol的NaCl,可提 高再生效率。针对石灰再生的结垢问题,亦有采用2%的氯化钠溶液作再生液的, 此时再生液用量较大。再生时排出的高浓度合氨废液必须进行处理,其处理方法有:空气吹脱 吹脱的NH3或者排空,或者由量H2S04吸收作肥料;蒸 气吹脱 冷凝液为1%的氨溶液,可用作肥料;(3)电解氧化(电氯化)将氨氧化分 解为N2。空气吹脱在碱性条件下(pH 10.5),废水中的氨氮主要以NH3的形式存在(图20-2)。 让废水与空气充分接触,则水中挥发性的 NH3将由液相向气相转移
8、,从而脱除 水中的氨氮。吹脱塔内装填木质或塑料板条填料, 空气流由塔的下部进入,而废 水则由塔顶落至塔底集水池影响氨吹脱效果的主要因素有:pH值一般将pH值提高至10.811.5 ;温度 水温降低时氨的溶解度增加,吹脱效率降低。例如,20 C时氨去除 率为9095 %,而10 C时降至约75%,这为吹脱塔在冬季运行带来困难;水力负荷 水力负荷(m3/m2 . h)过大,将破坏高效吹脱所需的水流状态, 而形成水幕;水力负荷过小,填料可能没有适当湿润,致使运行不良,形成干塔。 一般水力负荷为2.55m3/m2 ?h ;气水比 对于一定塔高,增加空气流量,可提高氨去除率;但随着空气流量增加,压降也增
9、加,所以空气流量有一限值。一般,气/水比可取25005000(m3/m2);填料构型与高度由于反复溅水和形成水滴是氨吹脱的关键,因此填料的 形状、尺寸、间距、排列方式够都对吹脱效果有影响。一般,填料间距4050mm, 填料高度为67.5m。若增加填料间距,则需更大的填料高度;结垢控制填料结垢(CaCO3)特降低吹脱塔的处理效率。控制结垢的措施有:用高压水冲洗垢层;在进水中投加阻垢剂:采用不合或少含CO2的空气吹脱(如尾气吸收除氨循环使用);采用不易结垢的塑料填料代替木材等。空气吹脱法除氨,去除率可达 6095%,流程简单,处理效果稳定,基建 费和运行费较低,可处理高浓度合氨废水。但气温低时吹脱
10、效率低,填科结垢往 往严重干扰运行,且吹脱出的氨对环境产生二次污染。折点氯化投加过量氯或次氯酸钠,使废水中氨完全氧化为N2的方法,称为折点氯化 法,其反应可表示为:NH4+ 十 1.5H0CI 0.5N2 十 1.5H2O 十 2.5H+ 十 1.5CI-由反应式可知,到达折点的理论需氯(C12)量为7.6kg/kg(NH3-N),而实际 需氯量在810kg/kg(NH3-N)。在pH = 67进行反应,则投药量可最小。接 触时间一般为0.52h。严格控制pH值和投氯量,可减少反应中生成有害的氯 胺(如 NCI3)和氯代有机物。折点氯化法对氨氮的去除率达 90100%,处理效果稳定,不受水温影响, 基建费用也不高。但其运行费用高;残余氯及氯代有机物须进行后处理。在目前采用的四
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