氨氮廢水處理的主要方法
1. 1 吹脫法
吹脫工藝是將水的pH 值提到10. 5-11. 5 的范圍,在吹脫塔中反復(fù)形成水滴,通過塔內(nèi)大量空氣循環(huán),氣水接觸,使氨氣逸出。這種方法廣泛用于處理中高濃度的氨氮廢水,常需加石灰,經(jīng)吹脫可以回收氨氣。吹脫法主要用于處理高濃度的氨氮廢水,其優(yōu)點是設(shè)備簡單,可以回收氨,但也存在許多缺點,主要有: ①環(huán)境溫度影響大,低于0 ℃時,氨吹脫塔實際上無法工作; ②吹脫效率有限,其出水需進一步處理; ③吹脫前需要加堿把廢水的pH值調(diào)整到11 以上,吹脫后又須加酸把pH 值調(diào)整到9 以下,所以藥劑消耗大; ④工業(yè)上一般用石灰調(diào)整pH 值,很容易在水中形成碳酸鈣垢而在填料上沉積,可使塔板完全堵塞;⑤吹脫時所需空氣量較大,因此動力消耗大,運行成本高。
1. 2 化學(xué)沉淀(MAP) 法
在一定的pH 條件下,水中的Mg2 + 、HPO43 - 和NH4+ 可以生成磷酸銨鎂沉淀,而使銨離子從水中分離出來。影響沉淀效果的因素有沉淀劑種類及配比、pH 值、廢水中的初始氨的濃度、干擾組分等。有研究表明沉淀法去除廢水中氨氮的pH 值為10. 0 ,物質(zhì)的量之比Mg∶N = 1. 2、P∶N = 1. 02 時沉淀效果最好,氨氮去除率達到90 % ?！ 鈱τ没瘜W(xué)沉淀法去除廢水中的氨氮也有較多研究,得出4 點結(jié)論: ①過量的銨離子對形成磷酸銨鎂沉淀有利; ②鎂離子可能是形成磷酸銨鎂沉淀的限制因素; ③如果要想從廢水中回收磷酸銨鎂,需要得到比較大的晶體顆粒,則至少需要3 h 的結(jié)晶時間; ④沉淀的pH 值應(yīng)大于8. 5。廢水厭氧消化過程中,有機物中的氮和磷被微生物分解為無機的磷酸鹽和氨氮,添加MgO 可以生成磷酸銨鎂沉淀可回收磷和氮。Lind 等則進行了用磷酸銨鎂沉淀法從人的尿液中回收營養(yǎng)物質(zhì)的研究,可以回收65. 0 % 80. 0 %的氮?；瘜W(xué)沉淀法的最大優(yōu)點是可以回收廢水中的氨,所生成的沉淀可以作為復(fù)合肥而利用。存在的主要問題是沉淀劑的用量較大,需要對廢水的pH 進行調(diào)整,另外有時生成的沉淀顆粒細小或是絮狀體,工業(yè)中固液分離有一定困難。
1. 3 折點氯化法
通常一氯胺和二氯胺稱為化合余氯,次氯酸稱為余氯。當投氯量達到氯與氨的摩爾比值1∶1 時,化合余氯即增加,余氯下降物質(zhì)的量的比達到1. 5∶1 時, (質(zhì)量比7. 6∶1 時) ,余氯下降到最低點,此即“折點”。在折點處,基本上全部氧化性的氯都被還原,全部氨都被氧化,進一步加氯就會產(chǎn)生自由余氯。該法與pH 值、溫度、接觸時間及氨和氯的初始比值有關(guān)。折點加氯法最大的優(yōu)點是理論上通過適當?shù)目刂?可以把氨氮完全去除,但因加氯量大,費用高,以及產(chǎn)酸增加總?cè)芙夤腆w等原因,目前此方法只能作為氨氮廢水的后續(xù)處理,以及給水處理或飲用水處理。
1. 4 離子交換法
離子交換實際是不溶性離子化合物(離子交換劑) 上的可交換離子與溶液中的其它同性離子的交換反應(yīng),是一種特殊的吸附過程。用離子交換法去除氨氮時,常用離子交換劑沸石、活性炭等,也有研究采用合成樹脂。但天然離子交換劑價格便宜且再生容易;采用合成樹脂,預(yù)處理工序和再生系統(tǒng)均較復(fù)雜,且樹脂壽命短,應(yīng)用上受一定限制。研究表明,用天然沸石為離子交換劑時,其對氨氮的去除能力與水中氨氮的初始質(zhì)量濃度有關(guān),在初始質(zhì)量濃度小于100 mg/L 時,氨氮的去除率可以達到60. 0 %以上,且隨初始質(zhì)量濃度的降低去除率增加,當初始質(zhì)量濃度超過100 mg/L 時,氨氮的去除率迅速下降。雖然離子交換劑去除廢水中的氨氮取得了一定的效果,但由于存在其交換容量有限,再生后的交換劑交換容量下降,有些沸石使用前需要改性,改性過程產(chǎn)生的酸或堿性廢水需要進一步處理等問題需要解決,所以其研究基本停留在實驗室階段。
1. 5 生物處理法
目前,生物法是實際應(yīng)用中使用最廣泛的處理低濃度氨氮廢水的方法。生物脫氮是在微生物的作用下,將有機氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2 和NxO 氣體的過程,其中包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。硝化是廢水中的氨態(tài)氮在好氧條件下,通過好氧細菌(亞硝酸菌和硝酸菌) 的作用,被氧化成亞硝酸鹽(NO2- ) 和硝酸鹽(NO3- ) 的反應(yīng)過程。反硝化即脫氮,是在缺氧條件下,通過脫氮菌的作用,將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氮氣,該反應(yīng)過程中,反硝化菌需要有機碳源(如甲醇) 作電子供體,利用NO3- 中的氧進行缺氧呼吸。生物處理含氨氮廢水目前存在的主要問題是硝化反硝化所需時間較長,硝化過程所需的氧氣量大,曝氣時間長,對于某些缺乏有機物的無機廢水需要另加碳源也增加了處理成本,反硝化過程相當復(fù)雜,實際應(yīng)用時不易控制,有時,廢水中缺乏足夠的COD(電子供給體) 將NO-2 、NO-3 反硝化成N2 排入大氣,容易造成排放水中NO2- 、NO3- 的殘留,同樣對環(huán)境造成污染,因此在一定程度上限制了它的應(yīng)用。
1. 6 膜處理法
膜析法是利用薄膜以分離水溶液中某些物質(zhì)的方法的總稱。隨著膜技術(shù)的日益成熟,利用膜吸收法、液膜法及膜生物法等膜技術(shù)處理氨氮廢水的研究也不斷取得進展。膜處理法的主要問題是膜的污染和穩(wěn)定性,而且相對于其他方法來說,運行成本和費用都較高,因此在一定程度上限制了其應(yīng)用。
1. 7 催化濕式氧化法
催化濕式氧化法(CWO)開發(fā)于20 世紀80 年代,是在一定的溫度壓力和催化劑的作用下,污水中的有機物、氨等經(jīng)溶解的分子氧化生成CO2 、H2O 及N2 等無害物質(zhì),達到凈化的目的。其特點為凈化效率高、流程簡單和占地面積少。但由于設(shè)備耐高溫、耐腐蝕,故投資較大。
1. 8 煙道氣治理法
煙道氣治理法有效地利用了煙道氣廢熱又使氨固化,是一種“以廢治廢”的綜合利用方法。但該法需要發(fā)電廠的煙道廢氣,還要考慮煙道氣的量和剩余氨水的量相匹配,因此其應(yīng)用受到限制。