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物化法除氨氮的技術(shù)匯總!

   日期:2021-04-12     瀏覽:525    

氨氮去除手段我們常用到生化脫氮,但是在一些特殊場合或者應(yīng)急情況下,可能需要用到非生化的手段去去除!

    

1、吹脫法


吹脫法的基本原理是氣液相平衡和傳質(zhì)速度理論。廢水中的nh3-n通常以銨離子(nh4+)和游離氨(nh3)的狀態(tài)把持平衡而存在的:

     

nh4++oh?nh3+h2o

    

當(dāng)ph為中性時,nh3-n主要以銨離子(nh4+)形式存在,當(dāng)ph值為堿性,nh3-n主要以游離氨(nh3)狀態(tài)存在吹脫法是在沸水中加入堿,調(diào)節(jié)ph值至堿性,先將廢水中的nh4+轉(zhuǎn)化為nh3,然后通入蒸汽或空氣進(jìn)行解吸,將廢水中的nh3轉(zhuǎn)化為氣相,從而將nh3-n從水中去除。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。

    

控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和ph。

    

在水溫大于25 ℃,氣液比控制在3500左右,滲濾液ph控制在10.5左右,對于氨氮濃度高達(dá)2000~4000mg/l的垃圾滲濾液,去除率可達(dá)到90%以上。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。

    

采用超聲波吹脫技術(shù)對化肥廠高濃度氨氮廢水(例如882mg/l)進(jìn)行了處理試驗(yàn)。最佳工藝條件為ph=11,超聲吹脫時間為40min,氣水比為1000:1試驗(yàn)結(jié)果表明,廢水采用超聲波輻射以后,氨氮的吹脫效果明顯增加,與傳統(tǒng)吹脫技術(shù)相比,氨氮的去除率增加了17%~164%,在90%以上,吹脫后氨氮在100mg/l以內(nèi)。

    

為了以較低的代價將ph調(diào)節(jié)至堿性,需要向廢水中投加一定量的氫氧化鈣,但容易生水垢。同時,為了防止吹脫出的氨氮造成二次污染,需要在吹脫塔后設(shè)置氨氮吸收裝置。

    

在處理經(jīng)uasb預(yù)處理的垃圾滲濾液(2240mg/l)時發(fā)現(xiàn)在ph=11.5,反應(yīng)時間為24h,僅以120r/min的速度梯度進(jìn)行機(jī)械攪拌,氨氮去除率便可達(dá)95%。而在ph=12時通過曝氣脫氨氮,在第17小時ph開始下降,氨氮去除率僅為85%。據(jù)此認(rèn)為,吹脫法脫氮的主要機(jī)理應(yīng)該是機(jī)械攪拌而不是空氣擴(kuò)散攪拌。

    

2、沸石吸附

    

利用沸石中的陽離子與廢水中的nh4 進(jìn)行交換以達(dá)到脫氮的目的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然而,蔣建國等探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。小試研究結(jié)果表明,每克沸石具有吸附15.5mg氨氮的極限潛力,當(dāng)沸石粒徑為30~16目時,氨氮去除率達(dá)到了78.5%,且在吸附時間、投加量及沸石粒徑相同的情況下,進(jìn)水氨氮濃度越大,吸附速率越大,沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。

    

用沸石離子交換法處理經(jīng)厭氧消化過的豬肥廢水時發(fā)現(xiàn)na-zeo、mg-zeo、ca-zeo、k-zeo中na-zeo沸石效果最好,其次是ca-zeo。增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率,綜合考慮經(jīng)濟(jì)原因和水力條件,床高18cm(h/d=4),相對流量小于7.8bv/h是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。

    

應(yīng)用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題,通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時,產(chǎn)生的氨氣必須進(jìn)行處理。

    

3、膜分離技術(shù)

    

利用膜的選擇透過性進(jìn)行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便,氨氮回收率高,無二次污染。蔣展鵬等采用電滲析法和聚丙烯(pp)中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機(jī)廢水可取得良好的效果。電滲析法處理氨氮廢水2000~3000mg/l,去除率可在85%以上,同時可獲得8.9%的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗藥劑、運(yùn)行過程中消耗的電量與廢水中氨氮濃度成正比。pp中空纖維膜法脫氨效率>90%,回收的硫酸銨濃度在25%左右。運(yùn)行中需加堿,加堿量與廢水中氨氮濃度成正比。

    

乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇透過性,可用于液-液分離。分離過程通常是以乳化液膜(例如煤油膜)為分離介質(zhì),在油膜兩側(cè)通過nh3的濃度差和擴(kuò)散傳遞為推動力,使nh3進(jìn)入膜內(nèi),從而達(dá)到分離的目的。

    

4、map(鳥糞石)沉淀法

    

主要是利用以下化學(xué)反應(yīng):

    

mg2+nh4+po43-=mgnh4po4↓

    

理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽,當(dāng)[mg2+ ][nh4+ ][po43-]>2.5×10–13時可生成磷酸銨鎂(map),除去廢水中的氨氮。穆大綱等采用向氨氮濃度較高的工業(yè)廢水中投加mgcl2?6h2o

na2hpo4?12h2o生成磷酸銨鎂沉淀的方法,以去除其中的高濃度氨氮。結(jié)果表明,在ph為8.91,mg2 ,nh4 ,po43-的摩爾比為1.25:1:1,反應(yīng)溫度為25℃,反應(yīng)時間為20min,沉淀時間為20min的條件下,氨氨質(zhì)量濃度可由9500mg/l降低到460mg/l,去除率達(dá)到95%以上。

    

由于在多數(shù)廢水中鎂鹽的含量相對于磷酸鹽和氨氮會較低,盡管生成的磷酸銨鎂可以做為農(nóng)肥而抵消一部分成本,投加鎂鹽的費(fèi)用仍成為限制這種方法推行的主要因素。海水取之不盡,并且其中含有大量的鎂鹽。kumashiro等以海水做為鎂離子源試驗(yàn)研究了磷酸銨鎂結(jié)晶過程。鹽鹵是制鹽副產(chǎn)品,主要含mgcl2和其他無機(jī)化合物。mg2約為32g/l為海水的27倍。lee等用mgcl2、海水、鹽鹵分別做為mg2 源以磷酸銨鎂結(jié)晶法處理養(yǎng)豬場廢水,結(jié)果表明,ph是最重要的控制參數(shù),當(dāng)終點(diǎn)ph≈9.6時,反應(yīng)在10min內(nèi)即可結(jié)束。由于廢水中的n/p不平衡,與其他兩種mg2 源相比,鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。

    

5、化學(xué)氧化法

    

利用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)膺M(jìn)行脫除的一種方法。折點(diǎn)加氯是利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氨氣脫氨,這是最常見的一種化學(xué)氧化法。

    

折點(diǎn)加氯法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的nh3-n氧化成n2的化學(xué)脫氮工藝。當(dāng)氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)時水中游離氯含量最低,氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時,水中的游離氯就會增多。因此該點(diǎn)稱為折點(diǎn),該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。處理氨氮污水所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、ph值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9~10mg氯氣。ph值在6~7時為最佳反應(yīng)區(qū)間,接觸時間為0.5~2小時。

    

    

折點(diǎn)加氯法處理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進(jìn)行反氯化,以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9~1.0mg的二氧化硫。在反氯化時會產(chǎn)生氫離子,但由此引起的ph值下降一般可以忽略,因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右(以caco3計)。折點(diǎn)氯化法除氨機(jī)理如下:

    

cl2+h2o→hocl+h++cl-

    

nh4++hocl→nh2cl+h++h2o

    

nhcl2+h2o→noh+2h++2cl-

    

nhcl2+naoh→n2+hocl+h++cl-

    

折點(diǎn)氯化法最突出的優(yōu)點(diǎn)是可通過正確控制加氯量和對流量進(jìn)行均化,使廢水中全部氨氮降為零,同時使廢水達(dá)到消毒的目的。對于氨氮濃度低(小于50mg/l)的廢水來說,用這種方法較為經(jīng)濟(jì)。為了克服單獨(dú)采用折點(diǎn)加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點(diǎn),常將此法與生物硝化連用,先硝化再除微量殘留氨氮。

    

氯化法的處理率達(dá)90%~100%,處理效果穩(wěn)定,不受水溫影響,在寒冷地區(qū)此法特別有吸引力。投資較少,但運(yùn)行費(fèi)用高,副產(chǎn)物氯胺和氯化有機(jī)物會造成二次污染,氯化法只適用于處理低濃度氨氮廢水。

    

作為同系的溴來說,在溴化物存在的情況下,臭氧與氨氮會發(fā)生如下類似折點(diǎn)加氯的反應(yīng):

    

br-+o3+h+ →hbro+o2

    

nh3+hbro→nh2br+h2o

    

nh2br+hbro→nhbr2+h2o

    

nh2br+nhbr2→n2↑+3br-+3h+

    

用一個有效容積32l的連續(xù)曝氣柱對合成廢水(氨氮600mg/l)進(jìn)行試驗(yàn)研究,探討br/n、ph以及初始氨氮濃度對反應(yīng)的影響,以確定去除最多的氨氮并形成最少的no3-的最佳反應(yīng)條件。發(fā)現(xiàn)nfr(出水no3--n與進(jìn)水氨氮之比)在對數(shù)坐標(biāo)中與br-/n成線性相關(guān)關(guān)系,在br-/n>0.4,氨氮負(fù)荷為3.6~4.0kg/(m3?d)時,氨氮負(fù)荷降低則nfr降低。出水ph=6.0時,nfr和bro--br(有毒副產(chǎn)物)最少。bro--br可由na2so3定量分解,na2so3投加量可由orp控制。


 
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