污水處理設(shè)備水中氨氮的去除方法
(一) 生物硝化
在好氧條件下,通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用,將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程,稱為生物硝化作用。生物硝化的反應(yīng)過程為:
由上式可知:(1)在硝化過程中,1g氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮時需氧4.57g;(2)硝化過程中釋放出H+,將消耗廢水中的堿度,每氧化lg氨氮,將消耗堿度(以CaCO3計) 7.lg。
影響硝化過程的主要因素有:(1)pH值 當(dāng)pH值為8.0~8.4時(20℃),硝化作用速度最快。由于硝化過程中pH將下降,當(dāng)廢水堿度不足時,即需投加石灰,維持pH值在7.5以上;(2)溫度 溫度高時,硝化速度快。亞硝酸鹽菌的最適宜水溫為35℃,在15℃以下其活性急劇降低,故水溫以不低于15℃為宜;(3)污泥停留時間 硝化菌的增殖速度很小,其最大比生長速率為 =0.3~0.5d-1(溫度20℃,pH8.0~8.4)。為了維持池內(nèi)一定量的硝化菌群,污泥停留時間 必須大于硝化菌的最小世代時間 。在實際運(yùn)行中,一般應(yīng)取 >2 ,或 >2 ;(4)溶解氧 氧是生物硝化作用中的電子受體,其濃度太低將不利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行。一般,在活性污泥法曝氣池中進(jìn)行硝化,溶解氧應(yīng)保持在2~3mg/L以上;(5)BOD負(fù)荷 硝化菌是一類自養(yǎng)型菌,而BOD氧化菌是異養(yǎng)型菌。若BOD5負(fù)荷過高,會使生長速率較高的異養(yǎng)型菌迅速繁殖,從而佼白養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢,結(jié)果降低了硝化速率。所以為要充分進(jìn)行硝化,BOD5負(fù)荷應(yīng)維持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。
6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H-
由上可見,在生物反硝化過程中,不僅可使NO3--N、NO2--N被還原,而且還可位有機(jī)物氧化分解。
影響反硝化的主要因素:(1)溫度 溫度對反硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般,以維持20~40℃為宜。苦在氣溫過低的冬季,可采取增加污泥停留時間、降低負(fù)荷等措施,以保持良好的反硝化效果;(2)pH值 反硝化過程的pH值控制在7.0~8.0;(3)溶解氧 氧對反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應(yīng)器內(nèi)溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法);(4)有機(jī)碳源 當(dāng)廢水中含足夠的有機(jī)碳源,BOD5/TN>(3~5)時,可無需外加碳源。當(dāng)廢水所含的碳、氮比低于這個比值時,就需另外投加有機(jī)碳。外加有機(jī)碳多采用甲醇??紤]到甲醇對溶解氧的額外消耗,甲醇投量一般為NO3--N的3倍。此外,還可利用微生物死亡;自溶后釋放出來的那部分有機(jī)碳,即"內(nèi)碳源",但這要求污泥停留時間長或負(fù)荷率低,使微生物處于生長曲線的靜止期或衰亡期,因此池容相應(yīng)增大。
02
沸石選擇性交換吸附
沸石是一種硅鋁酸鹽,其化學(xué)組成可表示為(M2+2M+)O.Al2O3.mSiO2?nH2O (m=2~10,n=0~9),式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二價陽離子,M+代表Na+、K+等一價陽離子,為一種弱酸型陽離子交換劑。在沸石的三維空間結(jié)構(gòu)中,具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和空穴,使其具有篩分效應(yīng),交換吸附選擇性、熱穩(wěn)定性及形穩(wěn)定性等優(yōu)良性能。天然沸石的種類很多,用于去除氨氮的主要為斜發(fā)沸石。
斜發(fā)沸石對某些陽離子的交換選擇性次序為:K+,NH4+>Na+>Ba2+>Ca2+>Mg2+。利用斜發(fā)沸石對NH4+的強(qiáng)選擇性,可采用交換吸附工藝去除水中氨氮。交換吸附飽和的拂石經(jīng)再生可重復(fù)利用。
溶液pH值對沸石除氨影響很大。當(dāng)pH過高,NH4+向NH3轉(zhuǎn)化,交換吸附作用減弱;當(dāng)pH過低,H+的競爭吸附作用增強(qiáng),不利于NH4+的去除。通常,進(jìn)水pH值以6~8為宜。當(dāng)處理合氨氮10~20mg/L的城市進(jìn)水時,出水濃度可達(dá)lmg/L以下。穿透時通水容積約100~150床容。沸石的工作交換容量約0.4×10-3n-1mol/g左右。
吸附銨達(dá)到飽和的沸石可用5g/L的石灰乳或飽和石灰水再生。再生液用量約為處理水量的3~5%。研究表明,石灰再生液中加入0.1mol的NaCl,可提高再生效率。針對石灰再生的結(jié)垢問題,亦有采用2%的氯化鈉溶液作再生液的,此時再生液用量較大。再生時排出的高濃度合氨廢液必須進(jìn)行處理,其處理方法有:(1)空氣吹脫 吹脫的NH3或者排空,或者由量H2S04吸收作肥料;(2)蒸氣吹脫 冷凝液為1%的氨溶液,可用作肥料;(3)電解氧化(電氯化) 將氨氧化分解為N2。
03
空氣吹脫
在堿性條件下(pH>10.5),廢水中的氨氮主要以NH3的形式存在(圖20-2)。讓廢水與空氣充分接觸,則水中揮發(fā)性的NH3將由液相向氣相轉(zhuǎn)移,從而脫除水中的氨氮。吹脫塔內(nèi)裝填木質(zhì)或塑料板條填料,空氣流由塔的下部進(jìn)入,而廢水則由塔頂落至塔底集水池。
在目前采用的四種脫氮工藝中,物理化學(xué)法由于存在運(yùn)行成本高、對環(huán)境造成二次污染等問題,實際應(yīng)用受到-定限制。而生物脫氮法能餃為有效和徹底地除氮,且比較經(jīng)濟(jì),因而得到較多應(yīng)用。
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