氨氮廢水處理成套設(shè)備

1 氨氮廢水的來源
含氮物質(zhì)進(jìn)入水的途徑主要包括自然過程和類活動兩個方面。含氮物質(zhì)進(jìn)入水的自然來源和過程主要包括降水降塵、非市區(qū)徑流和生物固氮等。類的活動也是水中氮的來源，主要包括未處理或處理過的城市生活和工業(yè)廢水 、各種浸濾液和地表徑流等。工合成的化學(xué)肥料是水體中氮營養(yǎng)元素的主要來源，大量未被農(nóng)作物利用的氮化合物大部分被農(nóng)田排水和地表徑流帶入地下水和地表水中。隨著石油、化工、食品和等工業(yè)的，以及民生活水平的不斷提，城市生活污水和垃圾滲濾液中氨氮的含量急劇上升。來，隨著的，來多含氮的任意給造成了大的危害。氮在廢水中以有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮（NH4+-N）、硝態(tài)氮（NO3--N）以及亞硝態(tài)氮（NO2--N）等多種形式存在，而氨態(tài)氮是zui主要的存在形式之一。廢水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮，主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物的分解，焦化、合成氨等工業(yè)廢水，以及農(nóng)田排水等。氨氮污染源多，量大，并且的濃度變化大。
2 氨氮廢水的危害
水中存在過量的氨氮會造成多方面的有害影響：
（1）由于NH4+-N的氧化，會造成水體中溶解氧濃度降，導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭，水質(zhì)下降，對水生動植物的生存造成影響。利的條件下，廢水中所含的有機(jī)氮將會轉(zhuǎn)化成NH4+-N，NH4+-N是還原力zui強(qiáng)的無機(jī)氮形態(tài)，會進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成NO2--N和NO3--N。根據(jù)生化反應(yīng)計量關(guān)系，1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧氣3.43 g，氧化成NO3--N耗氧4.57g。
（2）水中氮素含量太多會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，進(jìn)而造成一系列的嚴(yán)重后果。由于氮的存在，致使光合微生物（大多數(shù)為藻類）的數(shù)量增加，即水體發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象，結(jié)果造成：堵塞濾池，造成濾池運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短，從而增加了水處理的費(fèi)用；妨礙水上運(yùn)動；藻類代謝的zui終產(chǎn)物可產(chǎn)生引起有色度和味道的化合物；由于藍(lán)-綠藻類產(chǎn)生的毒素，畜損傷，魚類死亡；由于藻類的腐爛，使水體中出現(xiàn)氧虧現(xiàn)象。
（3）水中的NO2--N和NO3--N對和水生生物有較大的危害作用。飲用NO3--N含量過10mg/L的水，會發(fā)生鐵血紅蛋白癥，當(dāng)血液中鐵血紅蛋白含量達(dá)到70mg/L，即發(fā)生窒息。水中的NO2--N和胺作用會生成亞硝胺，而亞硝胺是“三致”物質(zhì)。NH4+-N和氯反應(yīng)會生成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小，因此當(dāng)有NH4+-N存在時，水處理廠將需要大的加氯量，從而增加處理。來，含氨氮廢水隨意造成的畜飲水困難甚中毒事件時有發(fā)生，我長江、淮河、錢塘江、四川沱江等流域都有過相關(guān)報道，相應(yīng)地區(qū)曾出現(xiàn)過諸如藍(lán)藻污染導(dǎo)致數(shù)百萬居民生活飲水困難，以及相關(guān)水域受到了“牽連”等事件，因此去除廢水中的氨氮已成為工作者的熱點之一。
3 氨氮廢水處理的主要
目前，氨氮廢水處理有折點氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法和生物脫氨法等多種方法，這些可分為物理化學(xué)法和生物脫氮兩大類。
3.1 生物脫氮法
微生物去除氨氮過程需經(jīng)兩個階。*階為硝化過程，亞硝化菌和硝化菌氧條件下將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過程。二階為反硝化過程，污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無氧或氧條件下，被反硝化菌（異養(yǎng)、自養(yǎng)微生物均有發(fā)現(xiàn)且種類多）還原轉(zhuǎn)化為氮氣。在此過程中，有機(jī)物（甲醇、乙酸、葡萄糖等）作為電子供體被氧化而提供能量。常見的生物脫氮流程可以分為3類，分別是多級污泥系統(tǒng)、單級污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)。
3.1.1 多級污泥系統(tǒng)
此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點是流程長、構(gòu)筑物多、基建費(fèi)用、需要外加碳源、運(yùn)行費(fèi)用、出水中殘留一定量甲醇等。
3.1.2 單級污泥系統(tǒng)
單級污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng)、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系統(tǒng)。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程與的生物脫氮工藝流程相比，A/O工藝具有流程簡單、構(gòu)筑物少、基建費(fèi)用、不需外加碳源、出水水質(zhì)等點。后置式反硝化系統(tǒng)，因為混合液缺乏有機(jī)物，一般還需要工投加碳源，但脫氮的效果可于前置式，理論上可接近100的脫氮。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯(lián)池子組成，通過改換進(jìn)水和出水的方向，兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運(yùn)行。該系統(tǒng)本質(zhì)上仍是A/O系統(tǒng)，但其利用交替工作的方式，避了混合液的回流，因而脫氮效果于一般A/O流程。其缺點是運(yùn)行管理費(fèi)用較，且一般配置計算機(jī)控制自動操作系統(tǒng)。
3.1.3 生物膜系統(tǒng)
將上述A/O系統(tǒng)中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應(yīng)器，即形成生物膜脫氮系統(tǒng)。此系統(tǒng)中應(yīng)有混合液回流，但不需污泥回流，在缺氧的好氧反應(yīng)器中保存了適應(yīng)于反硝化和好氧氧化及硝化反應(yīng)的兩個污泥系統(tǒng)。
3.2 物化除氮
物化除氮常用的物理化學(xué)方法有折點氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法、液膜法、電滲析法和催化濕式氧化法等。
3.2.1 折點氯化法
不連續(xù)點氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種，利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氮氣而將水中氨去除的化學(xué)處理法。該方法還可以起到殺菌作用，同時使一部分有機(jī)物無機(jī)化，但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯，還應(yīng)進(jìn)一步脫氯處理。
在含有氨的水中投加次氯酸HClO，當(dāng)pH值在中性附近時，隨次氯酸的投加，逐步進(jìn)行下述主要反應(yīng)：
NH3 + HClO →NH2Cl + H2O ①
NH2Cl + HClO → NHCl2 + H2O ②
NH2Cl + NHCl2 →N2 + 3H+ + 3Cl- ③
投加氯量和氨氮之比（簡稱Cl/N）在5.07以下時，行①式反應(yīng)，生成一氯胺（NH2Cl），水中余氯濃度增大，其后，隨著次氯酸投加量的增加，一氯胺按②式進(jìn)行反應(yīng)，生成二氯胺（NHCl2），同時進(jìn)行③式反應(yīng)，水中的N呈N2被去除。其結(jié)果是，水中的余氯濃度隨Cl/N的增大而減小，當(dāng)Cl/N比值達(dá)到某個數(shù)值以上時，因未反應(yīng)而殘留的次氯酸（即游離余氯）增多，水中殘留余氯的濃度再次增大，這個zui小值的點稱為不連續(xù)點（習(xí)慣稱為折點）。此時的Cl/N比按理論計算為7.6；廢水處理中因為氯與廢水中的有機(jī)物反應(yīng)，C1/N比應(yīng)比理論值7.6些，通常為10。此外，當(dāng)pH不在中性范圍時，酸性條件下多生成三氯胺，在堿性條件下生成硝酸，脫氮效率降。
在pH值為6～7、每mg氨氮氯投加量為10mg、接觸0.5～2.0h的情況下，氨氮的去除率為90～100。因此此法對濃度氨氮廢水適用。
處理時所需的實際氯氣量取決于溫度、pH及氨氮濃度。氧化每mg氨氮有時需要9～10mg氯氣折點，氯化法處理后的出水在前一般需用活性炭或SO2進(jìn)行反氯化，以除去水中殘余的氯。雖然氯化法反應(yīng)迅速，所需設(shè)備少，但液氯的安全使用和貯存要求，且處理也較。若用次氯酸或二氧化氯發(fā)生裝置液氯，會安全且運(yùn)行費(fèi)用可以降，目前內(nèi)的氯發(fā)生裝置的產(chǎn)氯量太小，且昂貴。因此氯化法一般適用于給水的處理，不太適合處理大水量濃度的氨氮廢水。
3.2.2 化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是往水中投加某種化學(xué)藥劑，與水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成難溶于水的鹽類，形成沉渣易去除，從而降水中溶解性物質(zhì)的含量。當(dāng)在含有NH4+的廢水中加入PO43-和Mg2+離子時，會發(fā)生如下反應(yīng)：
NH4+ + PO43- + Mg2+ → MgNH4PO4↓ ④生成難溶于水的MgNH4PO4沉淀物，從而達(dá)到去除水中氨氮的目的。采用的常見沉淀劑是Mg(OH)2和H3PO4，適宜的pH值范圍為9.0～11，投加質(zhì)量比H3PO4/Mg(OH)2為1.5～3.5。廢水中氨氮濃度小于900mg/L時，去除率在90以上，沉淀物是一種好的復(fù)合肥料。由于Mg(OH)2和H3PO4的比較貴，較，處理濃度氨氮廢水可行，但該法向廢水中加入了PO43-，易造成二次污染。
3.2.3 離子交換法
離子交換法的實質(zhì)是不溶性離子化合物（離子交換劑）上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應(yīng)，是一種的吸附過程，通常是可逆性化學(xué)吸附。沸石是一種天然離子交換物質(zhì)，其遠(yuǎn)于陽離子交換樹脂，且對NH4+-N具有選擇性的吸附能力，具有較的陽離子交換容量，純絲光沸石和斜發(fā)沸石的陽離子交換容量平均為每10 0g相當(dāng)于213和223mg物質(zhì)的量（m.e）。但實際天然沸石中含有不純物質(zhì)，所以純度較的沸石交換容量每10 0g不大于20 0m.e，一般為10 0～150m.e。沸石作為離子交換劑，具有的離子交換特性，對離子的選擇交換順序是：Cs（Ⅰ）>Rb（Ⅰ）>K（Ⅰ）>NH4+>Sr（Ⅰ）>Na（Ⅰ）>Ca（Ⅱ）>Fe（Ⅲ）>Al（Ⅲ）>Mg（Ⅱ）>Li（Ⅰ）。工程應(yīng)用中，廢水pH值應(yīng)調(diào)整到6～9，重金屬大體上沒有什么
影響；堿金屬、堿土金屬中除Mg以外都有影響，尤其是Ca對沸石的離子交換能力影響比Na和K大。沸石吸附飽和后進(jìn)行再生，以采用再生液法為主，燃燒法少用。再生液多采用NaOH和NaCl。由于廢水中含有Ca2+，致使沸石對氨的去除率呈逆性的降，要考慮補(bǔ)充和新。
3.2.4 吹脫法
吹脫法是將廢水調(diào)節(jié)堿性，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫中。通入蒸汽，可升廢水溫度，從而提一定pH值時被吹脫的氨的比率。用該法處理氨時，需考慮的游離氨總量應(yīng)氨的，以造成二次污染。濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而煉鋼、石油化工、化肥、有機(jī)化工有色金屬冶煉等的濃度廢水則常用蒸汽進(jìn)行吹脫。具體參見http://www.dowater.com多相關(guān)文檔。
3.2.5 液膜法
自從1986年黎念之發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來，液膜法得到了廣泛的。許多認(rèn)為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的二代分離純化，尤其適用于濃度金屬離子提純及廢水處理等過程。乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是：氨態(tài)氮NH3-N易溶于膜相油相，它從膜相外濃度的外側(cè)，通過膜相的擴(kuò)散遷移，到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面，與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應(yīng)，生成的NH4+不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中，在膜兩側(cè)氨濃度差的推動下，氨分子不斷通過膜表面吸附、滲透擴(kuò)散遷移膜相內(nèi)側(cè)解吸，從而達(dá)到分離去除氨氮的目的。
3.2.6 電滲析法
電滲析是一種膜法分離，其利用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體。在電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓，當(dāng)進(jìn)水通過多對陰陽離子滲透膜時，銨離子及其他離子在施加電壓的影響下，通過膜而進(jìn)入另一側(cè)的濃水中并在濃水中集，因而從進(jìn)水中分離出來。
3.2.7 催化濕式氧化法
催化濕式氧化法是20世紀(jì)80上起來的一種治理廢水的新。在一定溫度、壓力和催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機(jī)物和氨分別氧化分解成CO2、N2和H2O等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。該法具有凈化效率（廢水經(jīng)凈化后可達(dá)到飲用水）、流程簡單、占地面積少等特點。經(jīng)應(yīng)用與，這一廢水處理方法的建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)方法的60 左右，因而在上和上均具有較強(qiáng)的力。
4 結(jié)論
氨氮廢水降解的各種與工藝過程，都有各自的勢與不足，由于不同廢水性質(zhì)上的差異，還沒有一種通用的方法能處理所有的氨氮廢水。因此，針對不同工業(yè)過程的廢水性質(zhì)，以及廢水所含的成分進(jìn)行深入系統(tǒng)地，選擇和確定處理及工藝。目前，生物脫氮法主要用于含有機(jī)物的氨氮濃度化工廢水和生活污水的處理，該法可靠，處理效果好。對于濃度氨氮廢水主要采用吹脫法，來興起的膜法分離及催化濕式氧化等方法具有好的應(yīng)用前景。