工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理免費方案咨詢電話：400-699-1558 ，江蘇銘盛環(huán)境24H手機熱線：158-9646-8025

近20 年來, 對氨氮污水處置方面展開了較多的研討。其研討范圍觸及生物法、物化法的各種處置工藝,目前氨氮處置適用性較好國內(nèi)運用最多的技術(shù)為：生物脫氮法、氨吹脫汽提法、折點氯化法、化學沉淀法、離子交流法、液膜法、土壤灌溉法等。

一、生物法

1.生物法機理——生物硝化和反硝化機理

在污水的生物脫氮處置過程中，首先在好氧條件下,經(jīng)過好氧硝化菌的作用 ,將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽 ;然后在缺氧條件下,應(yīng)用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽復(fù)原為氮氣而從污水中逸出。因此,污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。生物脫氮工藝流程見圖1 。

硝化反響是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程 ,包括兩個基礎(chǔ)反響步驟 : 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反響;由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反響。

在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌) 的作用,將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽復(fù)原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源) 。

生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%—95%,二次污染小且較為經(jīng)濟,所以在國內(nèi)外運用最多。但缺陷是所需空間量大，低溫時效率低。

2 傳統(tǒng)生物法

目前，國內(nèi)外對氨氮工業(yè)污水處理中應(yīng)用較成熟的生物處置辦法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O、A2/O工藝等，都能在一定水平上去除污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑通常包括硝化和反硝化兩個階段，硝化和反硝化反響分別由硝化菌和反硝化菌作用完成，由于對環(huán)境條件的需求不，這兩個過程不能同時進行,而只能序列式實行，即硝化反響發(fā)作在好氧條件下，反硝化反響發(fā)作在缺氧或厭氧條件下。由此而開展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)別開，構(gòu)成分級硝化反硝化工藝，以便硝化與反硝化可以獨立地實行。1932 年，Wuhrmann應(yīng)用內(nèi)源反硝化樹立了后置反硝化工藝(post-denitrification)，Ludzack和Ettinger于1962年提出了前置反硝化工藝(pre-denitrification) ，1973年Barnard 分離前面兩種工藝又提出了A/O工藝,以及后又呈現(xiàn)了各種改良工藝如Bardenpho、Phoredox (A2/ O) UCT、JBH、AAA 工藝等，這些都是典型的傳統(tǒng)硝化反硝化工藝。

3. A/O系統(tǒng)

A/O脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。它是70年代主要由美國、南非等國開發(fā)的具有去除廢水中氮污染物的工藝，同時對脫磷亦有一定的效果。其工藝流程是讓廢水依次經(jīng)過缺氧、好氧兩個階段，所以被通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡稱A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)流程簡單、運轉(zhuǎn)管理簡便，且很容易應(yīng)用原廠改建，從而提升了出水水質(zhì)。近年來已得到了越來越普遍的應(yīng)用。A/O法工藝如圖2所示。

4.缺氧/ 好氧工藝(簡稱A2/O法)

A2- O 法處置工藝是在好氧條件下，污水中NH3和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N，然后在缺氧條件下，經(jīng)過反硝化反響將NO2-—N和NO3-—N復(fù)原成N2，到達脫氮的目的。A2/O是目前普遍采用的工藝，它是在法A/O法的根底上增加一個厭氧段和一個缺氧段。

5.厭氧—缺氧—好氧工藝(簡稱A1 - A2/O工藝)

A1—A2/O工藝和A2/O工藝同屬于硝化—反硝化為根本流程的生物脫氨工藝，所不同的是A1—A2/O工藝是在A1/O工藝根底上增加了一級預(yù)處置段—厭氧段(A1)，目的在于經(jīng)過水解(酸化) 的預(yù)處置，改動廢水中難降解物質(zhì)的分子構(gòu)造，提升其可生化性，增強脫氮效果。

近幾十年來，雖然生物脫氮技術(shù)有了很大的開展，但是,硝化和反硝化兩個過程依然需求在兩個隔離的反響器中實行，或者在時間或空間上形成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個反響器中實行。并且傳統(tǒng)的生物脫氮工藝,主要有前置反硝化和后置反硝化兩種。前置反硝化可以應(yīng)用廢水中某些快速易降解有機物作碳源,盡管可節(jié)約反硝化階段外加碳源的費用,但是,前置反硝化工藝對氮的去除不徹底,廢水和污泥循環(huán)比也較高,若想取得較高的氮去除率,則必需加大循環(huán)比,能耗相應(yīng)也增加。然后置反硝化則有賴于外加快速易降解有機碳源的投加,同時還會產(chǎn)生大量污泥,并且出水中的COD和低程度的DO也影響出水水質(zhì)。

傳統(tǒng)生物脫氮工藝存在不少問題:(1)工藝流程較長,所需面積大，基建投資高；(2) 由于硝化菌群繁殖速度慢且難以維持較高的生物濃度,特別是在低溫冬季,形成系統(tǒng)的HRT 較長,需求較大的曝氣池,增加了投資和運轉(zhuǎn)費用;(3) 系統(tǒng)為維持較高的生物濃度及取得良好的脫氮效果,必需同時實行污泥和硝化液回流,增加了動力耗費和運營費用;(4) 系統(tǒng)抗沖擊性能較弱,高濃度NH3- N 和NO2-廢水會抑止硝化菌生長;(5) 硝化過程中產(chǎn)生的酸度需投加堿中和,不只增加了處置費用,而且還有可能形成二次污染等等。

6.生物脫氮法新工藝

隨著生物脫氮技術(shù)的深化研討，其新開展卻打破了傳統(tǒng)理論的認識。近年來的許多研討標明:硝化反響不只由自養(yǎng)菌完成,某些異養(yǎng)菌也能夠實行硝化作用;反硝化不只在厭氧條件下實行,某些細菌也可在好氧條件下實行反硝化;而且,許多好氧反硝化菌同時也是異養(yǎng)硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌)，并能把NH4+氧化成NO2-后直接實行反硝化反響。生物脫氮技術(shù)在概念和工藝上的新開展主要有:短程(或簡捷) 硝化反硝化(shortcut nit reification-denitrification)、同時硝化反硝化( simultaneous nit reification-denitrifi-cation - SND) 和厭氧氨氧化(Anaerobic Ammonium Oxidation - ANAMMOX)。

7.厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化(ANA-MMOX) 是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體,實行硝酸鹽復(fù)原反響或?qū)喯跛岬D(zhuǎn)化為氮氣的反硝化反響。與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝或同時硝化反硝化工藝相比,氨的厭氧氧化具有不少突出的優(yōu)點。主要表如今: (1)無需外加有機物作電子供體,既可儉省費用,又可避免二次污染; (2)硝化反響每氧化1molNH4+耗氧2mol , 而在厭氧氨氧化反響中, 每氧化1molNH4+只需求0.75mol 氧,耗氧降低62.5 %(不考量細胞合成時) ,所以,可使耗氧能耗大為降; (3)傳統(tǒng)的硝化反響氧化1molNH4+可產(chǎn)生2molH+ ,反硝化復(fù)原1molNO3-或NO2-將產(chǎn)生1molOH- ,而氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸量大大降低,產(chǎn)堿量降至為零,能夠儉省可觀的中和試劑。故厭氧氨氧化及其工藝技術(shù)很有研討價值和開發(fā)前景。

8.短程硝化反硝化工藝

短程硝化反硝化是將硝化控制在HNO2階段而終止,隨后實行反硝化,其生物脫氮過程如:NH4+——HNO2- ——N2

短程生物脫氮工藝的優(yōu)點:可儉省氧供給量約25% ,降低了能耗;節(jié)約反硝化所需碳源40% ,在C/N 比一定的狀況下,提升了TN 去除率;減少污泥生成量可達50 %;減少投堿量,縮短反響時間。但是短程硝化反硝化的缺陷是不可以持久穩(wěn)定地維持HNO2積聚。目前荷蘭Delft技術(shù)大學應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)的SHARON工藝,已在荷蘭鹿特丹的Dokhaven污水處置廠建成并投入運轉(zhuǎn)。

9.同時硝化反硝化工藝

所謂同時硝化反硝化工藝就是硝化反響和反硝化反響在同一反響器中,相同操作條件下同時進行的現(xiàn)象。同時硝化反硝化過程由于是在一個反響器中實行,它具有如下優(yōu)點:脫氮徹底,強化磷的去除;降低曝氣量,節(jié)約能耗并增加設(shè)備處置負荷,減少堿度的能耗;簡化系統(tǒng)的設(shè)計和操作,同時硝化反硝化工藝的缺點就是影響要素較多,過程難以控制。目前荷蘭、丹麥、意大利等國已有污水廠在應(yīng)用同時硝化反硝化脫氮工藝運轉(zhuǎn)。

綜上所述，生物法處置氨氮污水較穩(wěn)定,但通常需要氨氮濃度在400 mg/L以下,總氮去除率可達70% ～95%。生物脫氮新工藝處置高濃度氨氮污水效率較高,目前實踐投入運轉(zhuǎn)的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工藝,但它們的工藝條件請求嚴厲,特別是對溶解氧的請求更為嚴厲,在實踐應(yīng)用中很難控制;其他新型脫氮技術(shù)也只是在實驗研討階段。關(guān)于高濃度含氮污水成分復(fù)雜,生物毒性大,為了獲得很好的處置效果,必需針對不同行業(yè)和污水性質(zhì)而采取不同的處置方法。目前,焦化、味精、化肥等行業(yè)多采取A/O 法,養(yǎng)殖行業(yè)通常采取SBR法(序批式生物反響法)。依據(jù)國內(nèi)外研討成果和理論來看,生物脫氮氨技術(shù)將是將來成為高濃度氨氮污水處置方向。

二、物理化學處置法

1.吹脫法及汽提法

吹脫、汽提法主要用于脫除水中溶解氣體和某些揮發(fā)性物質(zhì)。行將氣體通入水中，使氣水互相充沛接觸,使水中溶解氣體和揮發(fā)性溶質(zhì)穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而到達脫除污染物的目的。常用空氣或水蒸氣作載氣，前者稱為吹脫，后者稱為汽提。

氨吹脫、汽提是一個傳質(zhì)過程，即在高pH時，使廢水與空氣親密接觸從而降低廢水中氨濃度的過程，推進力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當?shù)木夥謮褐g的差。

氨吹脫、汽提工藝具有流程簡單、處置效果穩(wěn)定、基建費和運轉(zhuǎn)費較低等優(yōu)點，但其缺陷是生成水垢，在大范圍的氨吹脫、汽提塔中，生成水垢是一個嚴重的操作問題。假如生成軟質(zhì)水垢，能夠裝置水的噴淋系統(tǒng);而假如生成硬質(zhì)水垢，不管用噴淋或刮刀均不能消弭此問題。

2.折點氯化法

折點氯化法是將氯氣通入廢水中到達某一點,在該點時水中游離氯含量較低,而氨的濃度降為零。當氯氣通入量超越該點時,水中的游離氯就會增加。因而,該點稱為折點。該狀態(tài)下的氯化稱為折點氯化。折點氯化法除氨的機理為氯氣與氨反響生成無害的氮氣,N2 逸入大氣,使反響源源不時向右停止。加氯比例:M(Cl2)與M(NH3-N)之比為8 :l - 10 :1 。當氨氮濃度小于20 mg/ L 時,脫氮率大于90 % ,pH 影響較大,pH 高時產(chǎn)生NO3- ,低時產(chǎn)生NCl3 ,將耗費氯,通?？刂?/font>pH在6-8。