重慶純水設備：高氨氮廢水與低氨氮廢水處置技術分析
【重慶水處理設備網(wǎng)http://www.qdlhyd.com/】污水中因氨氮濃度不同分為高低濃度氨氮廢水，實際應用中氨氮濃度大于500PPM廢水需要預處理（稱為高氨氮廢水）然后配合低氨氮廢水的處置工藝進行最后的脫氮，因高氨氮廢水與低氨氮廢水采用的工藝不同，本文大體介紹一下！
一、高濃度氨氮廢水處置技術
1吹脫法
將空氣通入廢水中，使廢水中溶解性氣體和易揮發(fā)性溶質(zhì)由液相轉(zhuǎn)入氣相，使廢水得到處置的過程稱為吹脫，罕見的工藝流程見圖1
吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質(zhì)速度理論。將氨氮廢水pH調(diào)節(jié)至堿性，此時，銨離子轉(zhuǎn)化為氨分子，再向水中通入氣體，使其與液體充分接觸，廢水中溶解的氣體和揮發(fā)性氨分子穿過氣液界面，轉(zhuǎn)至氣相，從而達到去除氨氮的目的常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為空氣吹脫，后者稱為蒸汽吹脫。
蒸汽吹脫法效率較高，氨氮去除率能達到90%以上，但能耗較大，一般應用在煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè)，其優(yōu)點是可回收利用氨，經(jīng)過吹脫處置后可回收到氨質(zhì)量分數(shù)達30%以上的氨水?？諝獯得摲ǖ男孰m比蒸汽法的低，但能耗低、設備簡單、操作方便。氨氮總量不高的情況下，采用空氣吹脫法比較經(jīng)濟，同時可用硫酸作吸收劑吸收吹脫出的氨氮，生成的硫酸銨可制成化肥。重慶純水設備
但是大規(guī)模的氨吹脫-汽提塔生產(chǎn)過程中，發(fā)生水垢是較棘手的問題。通過裝置噴淋水系統(tǒng)可有效解決軟質(zhì)水垢問題，可是對于硬質(zhì)水垢，噴淋裝置也無法消除。此外，低溫時氨氮去除率低，吹脫的氣體形成二次污染。因此，吹脫法一般與其他氨氮廢水處置方法聯(lián)合運用，用吹脫法對高濃度氨氮廢水進行預處理。最佳吹脫工藝條件，
通過對比分析表1可以得出：1吹脫法普遍適宜的pH11附近；2考慮經(jīng)濟因素，溫度在30~40℃附近較為可行，且處理率高；3吹脫時間為3h左右；4氣液比在5000∶1左右效果較好，且吹脫溫度越高，氣液比越小；5吹脫后廢水的濃度可降低到中低濃度；6脫氮率基本保持90%以上。盡管吹脫法可以將大部分氨氮脫除，但處理后的廢水中氨氮仍然高達100mg/L以上，無法直接排放，還需要后續(xù)深度處置。
2鳥糞石法（磷酸銨鎂沉淀法）
化學沉淀法的原理，向氨氮污水中投加含Mg2+和PO43-藥劑，使污水中的氨氮和磷以鳥糞石（磷酸銨鎂）形式沉淀進去，同時回收污水中的氮和磷。
化學沉淀法的優(yōu)點主要表示在工藝設計操作相對簡單；反應穩(wěn)定，受外界環(huán)境影響小，抗沖擊能力強；脫氮率高，效果明顯，生成的磷酸銨鎂可作為無機復合肥使用，解決了氮的回收和二次污染的問題，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。磷酸銨鎂沉淀法適用于處置氨氮濃度較高的工業(yè)廢水，表2總結(jié)了一些使用化學沉淀法處置氨氮廢水的案例。
通過對表2比擬，磷酸銨鎂沉淀法處置氨氮廢水的適宜條件是pH約為9.0nP∶nN∶nMg1∶1∶1.2左右，磷酸銨鎂沉淀法的脫氮率能維持在較高水平，普遍能夠達到90%以上。
二、低濃度氨氮工業(yè)廢水處置技術
廢水中氨氮的構成主要有兩種，一種是氨水形成的氨氮，一種是無機氨形成的氨氮，主要是硫酸銨、氯化銨等。氨氮是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，對這類污水進行回收利用時還會對管道中的金屬發(fā)生腐蝕作用，縮短設備和管道的壽命，增加維護本錢。目前工業(yè)上常用于處置低濃度氨氮的技術主要有吸附法、折點氯化法、生物法、膜技術等。
1吸附法
吸附是一種或幾種物質(zhì)（稱為吸附物）濃度在另一種物質(zhì)（稱為吸附劑）外表上自動發(fā)生變化的過程，其實質(zhì)是物質(zhì)從液相或氣相到固體外表的一種傳質(zhì)現(xiàn)象。
吸附法是處置低濃度氨氮廢水較有發(fā)展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固體作為吸附劑，根據(jù)吸附原理不同可分為物理吸附、化學吸附和交換吸附。處置低濃度氨氮廢水較為理想的離子交換吸附法，屬于交換吸附方法的一種，利用吸附劑上的可交換離子與廢水中的NH4+發(fā)生交換并吸附NH3分子以達到去除水中氨的目的這是一個可逆過程，離子間的濃度差和吸附劑對離子的親和力為吸附過程提供動力。重慶純水設備
具有良好吸附性能且常用的吸附劑有：沸石、活性炭、煤炭、離子交換樹脂等，根據(jù)其吸附原理的不同，這些吸附資料對不同吸附物的吸附效果不同。
該法一般只適用于低濃度氨氮廢水，而對于高濃度的氨氮廢水，使用吸附法會因吸附劑更換頻繁而造成操作困難，因此需要結(jié)合其他工藝來協(xié)同完成脫氮過程。供吸附法使用的吸附劑很多，但不同吸附劑對廢水中氨氮的吸附量卻有很大不同，表3對比了局部吸附劑的吸附效果。
由表3可以看出，對于保守的吸附劑如沸石、交換樹脂等，其對氨氮的處置率較高，一般能達到90%以上。
2折點氯化法
折點氯化法是污水處置工程中常用的一種脫氮工藝，其原理是將氯氣通入氨氮廢水中達到某一臨界點，使氨氮氧化為氮氣的化學過程，其反應方程式為：NH4++1.5HOCl0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-
折點氯化法的優(yōu)點為：處置效率高且效果穩(wěn)定，去除率可達100%該方法不受鹽含量干擾，不受水溫影響，操作方便；有機物含量越少時氨氮處置效果越好，不產(chǎn)生沉淀；初期投資少，反應迅速完全；能對水體起到殺菌消毒的作用。
但是折點氯化法僅適用于低濃度廢水的處置，因此多用于氨氮廢水的深度處置。該方法的缺點是液氯消耗量大，費用較高，且對液氯的貯存和使用的平安要求較高，反應副產(chǎn)物氯胺和氯代有機物會對環(huán)境造成二次污染。
三、生物法
生物法是指廢水中的氨氮在各種微生物作用下，通過硝化、反硝化等一系列反應最終生成氮氣，從而達到去除的目的其脫氮途徑如圖2所示。對于可生化性高的廢水（BOD/COD＞0.3氨氮可通過生物法脫除。
生物法具有操作簡單、效果穩(wěn)定、不發(fā)生二次污染且經(jīng)濟的優(yōu)點，其缺點為占地面積大，處置效率易受溫度和有毒物質(zhì)等的影響且對運行管理要求較高。同時，工業(yè)運用中應考慮某些物質(zhì)對微生物活動和繁殖的抑制作用。此外，高濃度的氨氮對生物法硝化過程具有抑制作用，因此當處置氨氮廢水的初始質(zhì)量濃度＜300mg/L時，采用生物法效果較好。
1激進生物硝化反硝化技術
激進生物硝化反硝化脫氮處置過程包括硝化和反硝化兩個階段。硝化過程是指在好氧條件下，硝酸鹽和亞硝酸鹽菌的作用下，氨氮可被氧化成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮；再通過缺氧條件，反硝化菌將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原成氮氣，從而達到脫氮的目的
激進生物硝化反硝化法中，較成熟的方法有A/O法、A2/O法、SBR序批式處理法、接觸氧化法等。
具有效果穩(wěn)定、操作簡單、不發(fā)生二次污染、利息較低等優(yōu)點。但該法也存在一些弊端，如必需補充相應的碳源來配合實現(xiàn)氨氮的脫除，使運行費用增加；碳氮比較小時，需要進行消化液回流，增加了反應池容積和動力消耗；硝化細菌濃度低，系統(tǒng)投堿量大等。
2新型生物脫氮技術
1短程硝化反硝化技術
短程硝化反硝化是同一個反應器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽，阻止亞硝酸鹽進一步氧化，然后直接在缺氧的條件下，以有機物或外加碳源作為電子供體，將亞硝酸鹽進行反硝化生成氮氣。
短程硝化反硝化與激進生物脫氮相比具有以下優(yōu)點：對于活性污泥法，可節(jié)省25%供氧量，降低能耗；節(jié)省碳源，一定情況下可提高總氮的去除率；提高了反應速率，縮短了反應時間，減少反應器容積。但由于亞硝化細菌和硝化細菌之間關系緊密，每個影響因素的變化都同時影響到兩類細菌，而且各個因素之間也存在著相互影響的關系，這使得短程硝化反硝化的條件難以控制。重慶純水設備
2同時硝化反硝化技術
當硝化與反硝化在同一個反應器中同時進行時，即為同時硝化反硝化（SND廢水中溶解氧受擴散速度限制，微生物絮體或者生物膜的外表，溶解氧濃度較高，利于好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖，越深入絮體或膜內(nèi)部，溶解氧濃度越低，形成缺氧區(qū)，反硝化細菌占優(yōu)勢，從而形成同時硝化反硝化過程。
有實驗標明當DO為1mg/LC/N=30pH=7.2時，CODNH4+-NTN去除率分別為96%95%92%并發(fā)現(xiàn)在一定的范圍內(nèi)，升高或降低反應器內(nèi)DO濃度后，TN去除率都會下降。同時硝化反硝化法節(jié)省反應器，縮短了反應時間，且能耗低、投資省。
3厭氧氨氧化技術
厭氧氨氧化是指在缺氧或厭氧條件下，微生物以NH4+為電子受體，以NO2-或NO3-為電子供體進行的將NH4+
厭氧氨氧化技術可以大幅度地降低硝化反應的充氧能耗，免去反硝化反應的外源電子供體，可節(jié)省激進硝化反硝化過程中所需的中和試劑，發(fā)生的污泥量少。但目前為止，其反應機理、參與菌種和各項操作參數(shù)均不明確。
四、膜技術
1反滲透技術
反滲透技術是高于溶液滲透壓的壓力作用下，借助于半透膜對溶質(zhì)的選擇截留作用，將溶質(zhì)與溶劑分離的技術，具有能耗低、無污染、工藝先進、操作維護簡便等優(yōu)點。利用反滲透技術處理氨氮廢水的過程中，設備給予足夠的壓力，水通過選擇性膜析出，可用作工業(yè)純水，而膜另一側(cè)氨氮溶液的濃度則相應增高，成為可以被再次處置和利用的濃縮液。實際操作中，施加的反滲透壓力與溶液的濃度成正比，隨著氨氮濃度的升高，反滲透裝置所需的能耗就越高，而效率卻是下降。
2電滲析法
電滲析是外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使離子從電解質(zhì)溶液中分離出來的過程。電滲析法可高效地分離廢水中的氨氮，并且該方法前期投入小，能量和藥劑消耗低，操作簡單，水的利用率高，無二次污染副產(chǎn)物。重慶純水設備
采用自制電滲析設備對進水電導率為2920μS/cm氨氮質(zhì)量濃度為534.59mg/L氨氮廢水進行處置，通過實驗得到電滲析電壓為55V進水流量為24L/h這一最佳工藝參數(shù)條件下，可對實驗用水有效脫氮的結(jié)論，出水氨氮質(zhì)量濃度為13mg/L
3高低濃度氨氮廢水的處置方法比擬
不同氨氮廢水處置方法優(yōu)缺點比較見表4
通過對以上幾種不同方法的論述，可以看出目前針對工業(yè)廢水中高濃度氨氮的處置方法主要使用物理化學方法做預處理，再選擇其他方法進行后續(xù)處置，雖能取得較好的處置效果，但仍存在結(jié)垢、二次污染的問題。
對低濃度的氨氮廢水較常用的方法為化學法和激進生物法，其中化學法的一些處置技術還不成熟，未在實際生產(chǎn)中應用，因此還無法滿足工業(yè)對低濃度氨氮廢水深度處置的要求；生物法能較好地解決二次污染問題，且能達到工業(yè)對低濃度氨氮廢水深度處置的要求，但目前對微生物的選種和馴化還不完全成熟。
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