高浓度氨氮废水处理技术

高浓度氨氮废水处理技术随着我国社会经济的高速发展，各种污染物的排放量急剧增加，对环境尤其是水体造成了严重污染，水资源的短缺已成为制约我国可持续性发展的重要因素。根据环境监测总站的报道，我国城市地表水的主要污染物是氨氮、酚等。氨氮废水的超标排放是水体富营养化的主要原因。另外，氨氮还会增大给水消毒和工业循环水杀菌处理的用氯量;对某些金属，特别是对铜具有腐蚀性;当污水回用时，再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，并影响换热效率。不同种类的工业废水中氨氮浓度千变万化，即使同类工业不同工厂的废水中其浓度也各不相同。以某化工厂香兰素生产废水为例，其氨氮浓度高达6-7X10'mg/L。为了彻底治理污染，除对生产工艺进行必要的改造外，必须寻找合适的氨氮废水处理技术，降低废水处理的成本。一、氨氮废水的来源钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业，均排放高浓度的氨氮废水。其中，某些工业自身会产生氨氮污染物，如钢铁工业及肉类加工业等。而另一些工业将氨用作化学原料，如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃。此外，皮革、孵化、动物排泄物等新鲜废水中氨氮初始含量并不高，但由于废水中有机氮的脱氨基反应，氨氮升高。在处理氨氮废水的过程中，需要消耗大量碱，但可以回收部分氨。二、氨氮废水处理技术研究与应用现状目前，氨氮废水的处理技术可以分为两大类:一类是物化处理技术，包括吹脱(或汽提)、沉淀、膜吸收、湿式氧化等，其中吹脱和膜吸收技术都需要氨氮尽可能以氨分子形态存在;另一类技术是生物脱氮技术。1、吹脱(汽提)法吹脱法是将废水pH值调节至碱性，然后在填料塔中通入空气或蒸汽，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气或蒸汽中。采用蒸汽可以提高废水温度，从而提高一定pH值时被吹脱氨的比例。一般情况下，如果采用吹脱法去除98%以上的氨氮，需将pH调节至11以上。经试验采用汽提技术对对硝基苯胺废水进行了处理，在pH大于11的条件下，废水中的氨氮由3150mg/L下降为187mg/L,去除率为93%[3]。低浓度废水通常在常温下用空气吹脱，而炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。但是这种方法一般要采用NaOH调节废水的pH值，药剂和能源消耗比较大。为了降低药剂成本，采用Ca(OH),调节pH，结果表明，吹脱速率和吹脱效率要远小于NaOH，而且在汽提过程中容易结垢，使得操作运行困难。这种技术的另一个关键在于保证填料塔内的气液充分接触，有效防止沟流、液泛等非正常操作。此，填料的选择和填充至关重要。除较高的能耗与碱耗外，利用吹脱技术处理氨氮的不足还在于使氨氮由液相转移至气相，如果没有相应的回收技术，很容易导致大气的二次污染。此技术主要用于高浓度氨氮废水的预处理。2、膜吸收技术膜吸收过程是将膜分离和吸收相结合而出现的一种新型膜过程，它使用微孔膜将气、液两相分隔开来，利用膜孔提供气、液两相间传质的场所。膜吸收法处理含氨废水的原理为:疏水性微孔膜(聚丙烯、聚四氟乙烯、偏聚氟乙烯)把含氨废水和HZSO,吸收液分隔于膜两侧，通过调节废水的pH值，使废水中离子态的NH才转变为分子态的挥发性NH3。在膜两侧NH3的浓度差的推动下，废水中的NH3在废水一微孔膜界面汽化挥发。气态的NH3沿膜微孔向膜的另一侧扩散，在吸收液一微孔膜界面上为H2S04吸收，并反应生成不挥发的(NH4)3SO4而被回收。由于氨在废水和吸收液中存在形式的不同，使得废水中的氨能通过存在形式的转换不断向吸收液传递，直到吸收液中的H2SO4全部为氨中和为止，处理后废水中的氨氮浓度理论上可达到零。与吹脱(汽提)技术和生化法等其他高氨氮废水处理方法比较，膜吸收法的最大特点是，可以在常温、常压的条件下浓缩并回收废水中的氨，无二次污染产生，实现含氨废水的资源化。3、催化湿式氧化法催化湿式氧化法是80年代国际上发展起来的一种治理废水的新技术。在一定温度、压力下，在催化剂作用下，经空气氧化，可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成COZ,N:和HZO等无害物质，达到净化的目的。具有净化效率高(据报道，废水经过净化后可达到饮用水标准)、流程简单、占地面积少等特点。经多年应用与实践，这一废水处理方法的建设及运行费用仅为常规方法60%左右，因而在技术上和经济上均具有较强的竞争力。湿式氧化法的不足在于催化剂的流失和设备的腐蚀。4、生物脱氮技术微生物去除氨氮过程需经过硝化和反硝化两个阶段过程。传统观点认为:硝化过程为好氧过程，在此过程中，氨态氮在微生物的作用下转化为硝基氮和亚硝基氮;而反硝化过程为厌氧过程，在此过程中，硝基氮和亚硝基氮转化为氮气。因此，一般的生物脱氮过程为厌氧/好氧过程、或厌氧/缺氧/好氧过程，这种生物脱氮工艺多有文献报道，不再赘述。近年来的研究表明，反硝化过程可以在有氧的条件下进行，即好氧反硝化过程。它为突破传统生物脱氮技术限制，利用一个生物反应器在一种条件下完成脱氮反应提供了依据。SBR生物脱氮工艺的优点在于以时间序列代替空间序列，使好氧硝化过程和反硝化过程在同一容器中完成。。用SBR技术处理高氨氮废水，在曝气段实现高氨氮废水的好氧硝化/反硝化处理。通过实验研究提出的反应序列为:一段缺氧一好氧曝气一二段缺氧的SBR反应器，好氧段反硝化脱氮率要占总脱氮率的70%以上。研究表明:好氧反硝化菌为异养菌，脱氮反应历程与缺氧反硝化菌相同，并且最终产物主要为N2。目前生物脱氮的浓度一般在400mg/L以下，采用生物脱氮技术处理高浓度氨氮废水就需要进行大倍数稀释，这就使得生物处理设施的体积庞大，能耗会相应提高。因此，在处理高氨氮废水时，采用生物处理前，一般要首先进行物化处理。5、膜生物反应器技术随着膜分离技术的日臻完善，采用膜技术进行高浓度氨氮废水处理成为研究的热点。膜生物反应器(MBR)是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和沙滤池的水处理技术。MBR将分离工程中的膜技术应用于废水处理系统，提高了泥水分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量(甚至为零)，从而基本解决了传统活性污泥法存在的突出问题。硝化菌为自养菌，生长繁殖的世代周期长，常规的生物脱氮工艺中，为