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氨氮廢水處理的重要性和處理工藝
發布時間:2022-02-04
一、高濃度氨氮廢水處理的現狀
1.物理化學脫氮技術
目前我國常用的物理化學法脫氮技術主要有吹脫法、折點加氯法、選擇性離子交換法、化學沉淀法等。
(1)吹脫法:
吹脫法是通過向氨氮廢水中加入調節pH值的堿,使水中離子氨(NH4+)轉為游離氨(NH3),再通入蒸汽或空氣進行吹脫,將廢水中氨轉化為氣相,從而達到去除氨氮的目的。一般采用NaOH或CaO調節廢水pH,采用冷卻塔作為吹脫裝置。吹脫法操作靈活,占地面積小,脫氮效率高,對于處理濃度較高的氨氮廢水得到了較為廣泛的推廣和使用。但吹脫法也存在一些問題,比如冬季(低溫)氨吹脫效率不高;若以石灰調節pH,易在吹脫塔內形成水垢;逸出的氨會污染空氣,形成二次污染。
(2)折點加氯法:
折點加氯法是向氨氮廢水中投加足量氯氣,使水中離子氨(NH4+)氧化成氮氣的廢水脫氮技術。其化學反應式為:
NH4++1.5HClO→0.5N2↑+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-
在折點加氯法中,余氯濃度和殘留氨氮濃度與氯氣、氨氮質量之比有關。理論投氯量(以Cl2計)與氨氮的質量之比為7.6:1。折點加氯法對于氨氮濃度低的廢水來說比較經濟適用,常常作為廢水深度處理的一個步驟連接在其他脫氮工藝之后。
(3)化學沉淀法:
化學沉淀法中應用較多的是磷酸銨鎂沉淀法,它是向氨氮廢水中投加磷酸鹽和氧化鎂,使氨形成磷酸銨鎂沉淀而被去除的廢水脫氮技術。其化學反應式為:
NH4++Mg2++PO43-→MgNH4PO4?6H2O↓
化學沉淀法工藝簡單、效率高,但投加藥劑量大,從而致使處理成本較高。另外,產生的磷酸銨鎂容易造成二次污染。研究開發磷酸銨鎂的回用和綜合利用技術,對于磷酸銨鎂沉淀法在高濃度氨氮廢水處理工程中的應用具有重要意義。
2.生物脫氮技術
生物脫氮技術是利用微生物的代謝作用使廢水中的氨氮轉化為氮氣從水體中逸出。氨氮的去除過程主要包括兩個步驟:硝化作用和反硝化作用。
硝化作用,包括兩個基本的反應步驟:
(1)由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽(NO2-)的反應;
(2)由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽(NO3-)的反應。
硝化作用過程需要在好氧條件下進行,并且以氧作為電子受體。其反應方程式如下:
亞硝化反應:2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化反應:2NO2-+2O2→2NO3-
反硝化作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮氣的過程。反應過程中反硝化菌利用各種有機基質作為電子受體,以硝酸鹽作為電子受體而進行缺氧呼吸。
硝化菌是好氧、自養菌,反硝化菌是兼性、異養菌,因此硝化反應和反硝化反應實現的環境條件不同。現行的生物脫氮工藝一般是將缺氧(厭氧)和好氧區分開,如A/O工藝和A/A/O工藝,氨氮在好氧區被亞硝化菌和硝化菌氧化成亞硝態氮和硝態氮,然后將混合液回流到前置缺氧段;在缺氧條件下,亞硝態氮和硝態氮被反硝化菌還原為氮氣,達到脫氮目的。另一種工藝是后置反硝化工藝,即把反硝化反應器放在硝化反應器之后,因混合液中缺乏有機物,一般需人工投加碳源。

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