工業廢水中氨氮的來源
1. 污水指標氨氮是什麼
水中的氨氮是指以游離氨和離子氨形式存在的氮,主要來源於生活污水中含氮內有機物的分解,容焦化、合成氨等工業廢水,以及農田排水等。消化污泥脫水液、垃圾滲濾液、催化劑生產廠廢水、肉類加工廢水和合成氨化工廢水等含有極高濃度的氨氮(500mg\/L以上,甚至達到幾千mg\/L)。
2. 工業廢水中處理後的氨氮排放量應該是多少
氨氮廢水排放標准
我國現行的相關環保標准中涉及氨氮廢水排放指標的有《地表水環境質量標准》(GB?3838-2002)、《地下水環境質量標准》(GB/T14848-93)、《污水綜合排放標准》(GB8978-1996),以及相關行業型水污染物排放標准,氨氮標准限值范圍為0.02mg/L~150mg/L。部分相關環保標准規定氨氮標准限值,詳見表1。
表1相關環保標准中涉及氨氮指標情況
序 號 標准名稱 一級標准/排放標准限值(mg/L)
1 《地表水環境質量標准》(GB3838-2002) 0.15(Ⅰ類)
2 《地表水環境質量標准(GB/T14848-93) 0.02(Ⅰ類)
3 《污水綜合排放標准》(GB8978-1996) 15/25/50
4 《肉類加工工業水污染排放標准》(GB13457-92) 15
5 《合成氨工業水污染排放標准》(GB13458-2001) 150/40
6 《生活雜用水水質標准》(CJ/T48-1999) 10月20日
7 《檸檬酸工業污染物排放標准》(GB19430-2004) 100/80
8 《皂素工業水污染物排放標准》(GB20425-2006) 120/80
9 《紡織染整工業水污染物排放標准》(GB4287-92) 25/15
10 《啤酒工業污染物排放標准》(GB19821-2005) 15
11 《畜禽養殖業污染物排放標准》(GB18596-2001) 80
12 《醫療機構水污染物排放標准》(GB18466-2005) 15
13 《污水排入城市下水道水質標准》(CJ3082-1999) 35/25
14 《城鎮污水處理廠污染物排放標准》(GB18918-2002) 2025-8-5
15 《污水海洋處理裝置工程污染控制標准》(GB18486-2001) 25
16 《制漿造紙工業水污染物排放標准》(GB3544-2008) 2015-12-5
17 《生活垃圾填埋場污染控制標准》(GB16889-2008) 2025-8-5
《地表水和污水監測技術規范》(HJ/T91—2002)把氨氮列為河流、湖泊水庫和集中式飲用水源地的必測項目。鋼鐵工業、焦化、化肥(氮肥)、合成氨工業、紡織染整業、食品加工、屠宰及肉類加工、飲料製造業、航天推進劑、船舶工業、管道運輸業、賓館、飯店、游樂場所及公共服務行業、生活污水等排水單位,也把氨氮列為必測項目。
因此,氨氮指標的監控,在環境質量和污染控制中是十分重要的。上述標准中規定的分析方法大多為蒸餾和滴定法、納氏試劑比色法和水楊酸分光光度法,2008年實施的相關環保標准中增加了《水質氨氮的測定氣相分子吸收光譜法》(HJ/T195-2005)。
3. 廢水中的氨氮含量和什麼有關
自然地表水體和地下水體中主要以硝酸鹽氮(NO3)為主,以游離氨(NH3)和銨離子(NH4)形內式存在的氮容。
氨氮主要來源於人和動物的排泄物,生活污水中平均含氮量每人每年可達2.5~4.5公斤。
雨水徑流以及農用化肥的流失也是氮的重要來源。
另外,氨氮還來自化工、冶金、石油化工、油漆顏料、煤氣、煉焦、鞣革、化肥等工業廢水中。
4. 污水中COD、BOD、氨氮、總氮的概念分別是什麼
污水中COD、BOD、氨氮、總氮的概念分別是:
1、COD:即化學需氧量(Chemical Oxygen Demand),指用強化學氧化劑(中國法定用重鉻酸鉀)在酸性條件下,將有機物氧化成CO2與H2O所消耗的氧量(mg/L),用CODcr表示,簡寫為COD。化學需氧量越高,表示水中有機污染物越多,污染越嚴重。
2、BOD:即生化需氧量,水中有機污染物被好氧微生物分解時所需的氧量稱為生化需氧量(mg/L)。一般用20℃時,五天生化需氧量(BOD5)表示。
如果污水成分相對穩定,則一般來說,COD> BOD5。一般BOD5/COD大於0.3,認為適宜採用生化處理。
3、氨氮:指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮。動物性有機物的含氮量一般較植物性有機物為高。同時,人畜糞便中含氮有機物很不穩定,容易分解成氨。因此,水中氨氮含量增高時指以氨或銨離子形式存在的化合氮。
4、總氮:簡稱為TN,指污水中含氮化合物分為有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮,四種含氮化合物總量稱為總氮(TN)。
COD測定方法:
1、高錳酸鉀(KmnO4)法:氧化率較低,但比較簡便,在測定水樣中有機物含量的相對比較值時,可以採用。COD(KmnO4法)>5mg/L時,水質已開始變差。
2、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)法:氧化率高,再現性好,適用於測定水樣中有機物的總量。
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污水產生的原因:
1、工業污染
工業廢水,是工業污染引起水體污染的最重要的原因。它占工業排出的污染物的大部分。工業除了排出的廢水直接注入水體引起污染外,固體廢物和廢氣也會污染水體。
2、農業污染
首先是由於耕作或開荒使土地表面疏鬆,在土壤和地形還未穩定時降雨,大量泥沙流入水中,增加水中的懸浮物。
還有一個重要原因是農葯、化肥的使用量日益增多,而使用的農葯和化肥只有少量附著或被吸收,其餘絕大部分殘留在土壤和漂浮在大氣中,通過降雨,經過地表徑流的沖刷進入地表水和滲入地表水形成污染。
3、城市污染
城市污染源是因城市人口集中,城市生活污水、垃圾和廢氣引起水體污染造成的。城市污染源對水體的污染主要是生活污水,它是人們日常生活中產生的各種污水的混合液,其中包括廚房、洗滌房、浴室和廁所排出的污水。
5. 氨氮指的是什麼
氨氮
定義
動物性有機物的含氮量一般較植物性有機物為高。同時,人畜糞便中含氮有機物很不穩定,容易分解成氨。因此,水中氨氮含量增高時指以氨或銨離子形式存在的化合氨。
氨氮主要來源於人和動物的排泄物,生活污水中平均含氮量每人每年可達2.5~4.5公斤。
雨水徑流以及農用化肥的流失也是氮的重要來源。
另外,氨氮還來自化工、冶金、石油化工、油漆顏料、煤氣、煉焦、鞣革、化肥等工業廢水中。
當氨溶於水時,其中一部分氨與水反應生成銨離子,一部分形成水合氨,也稱非離子氨。
非離子氨是引起水生生物毒害的主要因子,而氨離子相對基本無毒。 國家標准Ⅲ類地面水, 非離子氨的濃度≤0.02毫克/升。
氨氮是水體中的營養素,可導致水富營養化現象產生,是水體中的主要耗氧污染物,對魚類及某些水生生物有毒害。。
測試方法
納氏試劑比色法
1 原理
碘化汞和碘化鉀的鹼性溶液與氨反映生成淡紅棕色膠態化合物,其色度與氨氮含量成正比,通常可在波長410~425nm范圍內測其吸光度,計算其含量.
本法最低檢出濃度為0.025mg/L(光度法),測定上限為2mg/L.採用目視比色法,最低檢出濃度為0.02mg/L.水樣做適當的預處理後,本法可用於地面水,地下水,工業廢水和生活污水中氨氮的測定.
2 儀器
2.1 帶氮球的定氮蒸餾裝置:500mL凱氏燒瓶,氮球,直形冷凝管和導管.
2.2 分光光度計
2.3 pH計
3 試劑
配製試劑用水均應為無氨水
3.1 無氨水可選用下列方法之一進行制備:
3.1.1 蒸餾法:每升蒸餾水中加0.1mL硫酸,在全玻璃蒸餾器中重蒸餾,棄去50mL初餾液,按取其餘餾出液於具塞磨口的玻璃瓶中,密塞保存.
3.1.2 離子交換法:使蒸餾水通過強酸型陽離子交換樹脂柱.
3.2 1mol/L鹽酸溶液.
3.3 1mol/L氫氧化納溶液.
3.4 輕質氧化鎂(MgO):將氧化鎂在500℃下加熱,以出去碳酸鹽.
3.5 0.05%溴百里酚藍指示液:pH60.~7.6.
3.6 防沫劑,如石蠟碎片.
3.7 吸收液:
3.7.1 硼酸溶液:稱取20g硼酸溶於水,稀釋至1L.
3.7.2 0.01mol/L硫酸溶液.
3.8 納氏試劑:可選擇下列方法之一制備:
3.8.1 稱取20g碘化鉀溶於約100mL水中,邊攪拌邊分次少量加入二氯化汞(HgCl2)結晶粉末(約10g),至出現朱紅色沉澱不易溶解時,改寫滴加飽和二氯化汞溶液,並充分攪拌,當出現微量朱紅色沉澱不再溶解時,停止滴加二氯化汞溶液.
另稱取60g氫氧化鉀溶於水,並稀釋至250mL,冷卻至室溫後,將上述溶液徐徐注入氫氧化鉀溶液中,用水稀釋至400mL,混勻.靜置過夜將上清液移入聚乙烯瓶中,密塞保存.
3.8.2 稱取16g氫氧化納,溶於50mL水中,充分冷卻至室溫.
另稱取7g碘化鉀和碘化汞(HgI2)溶於水,然後將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化納溶液中,用水稀釋至100mL,貯於聚乙烯瓶中,密塞保存.
3.9 酒石酸鉀納溶液:稱取50g酒石酸鉀納KNaC4H4O6·4H2O)溶於100mL水中,加熱煮沸以除去氨,放冷,定容至100Ml.
3.10 銨標准貯備溶液:稱取3.819g經100℃乾燥過的優級純氯化銨(NH4Cl)溶於水中,移入1000mL容量瓶中,稀釋至標線.此溶液每毫升含1.00mg氨氮.
3.11 銨標准使用溶液:移取5.00mL銨標准貯備液於500mL容量瓶中,用水稀釋至標線.此溶液每毫升含0.010mg氨氮.
4 測定步驟
4.1 水樣預處理:取250mL水樣(如氨氮含量較高,可取適量並加水至250mL,使氨氮含量不超過2.5mg),移入凱氏燒瓶中,家數滴溴百里酚藍指示液,用氫氧化納溶液或演算溶液調節至pH7左右.加入0.25g輕質氧化鎂和數粒玻璃珠,立即連接氮球和冷凝管,導
管下端插入吸收液液面下.加熱蒸餾,至餾出液達200mL時,停止蒸餾,定容至250mL.
採用酸滴定法或納氏比色法時,以50mL硼酸溶液為吸收液;採用水楊酸-次氯酸鹽比色法時,改用50mL0.01mol/L硫酸溶液為吸收液.
4.2 標准曲線的繪制:吸取0,0.50,1.00,3.00,7.00和10.0mL銨標准使用液分別於50mL比色管中,加水至標線,家1.0mL酒石酸鉀溶液,混勻.加1.5mL納氏試劑,混勻.放置10min後,在波長420nm處,用光程20mm比色皿,以水為參比,測定吸光度. 由測得的吸光度,減去零濃度空白管的吸光度後,得到校正吸光度,繪制以氨氮含量(mg)對校正吸光度的標准曲線.
4.3 水樣的測定:
4.3.1分取適量經絮凝沉澱預處理後的水樣(使氨氮含量不超過0.1mg),加入50mL比色管中,稀釋至標線,家0.1mL酒石酸鉀納溶液.以下同標准曲線的繪制.
4.3.2 分取適量經蒸餾預處理後的餾出液,加入50mL比色管中,加一定量1mol/L氫氧化納溶液,以中和硼酸,稀釋至標線.加1.5mL納氏試劑,混勻.放置10min後,同標准曲線步驟測量吸光度.
4.4 空白實驗:以無氨水代替水樣,做全程序空白測定.
5 計算
由水樣測得的吸光度減去空白實驗的吸光度後,從標准曲線上查得氨氮量(mg)後,
按下式計算:
氨氮(N,mg/L)=m/V×1000
式中:m——由標准曲線查得的氨氮量,mg;
V——水樣體積,mL.
6 注意事項:
6.1 納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例,對顯色反應的靈敏度有較大影響.靜置後生成的沉澱應除去.
6.2 濾紙中常含痕量銨鹽,使用時注意用無氨水洗滌.所用玻璃皿應避免實驗室空氣中氨的玷污.
6. 氨氮是怎麼形成的
在天然水體中,N元素以游離態氮、有機氮、硝酸態氮、亞硝酸態氮、總氨態氮等幾種形式存在,一般來說,硝酸態氮、亞硝酸態氮、氨(銨)態氮是一切藻類都能直接吸收利用的氮源。通常情況下,藻類首先吸收NH₄⁺,而NO₃--N 吸收能力相對較差,同時水體中的固氮菌也能吸收轉化水中的氮。
氨氮的來源:
一是水源;
二是來自各種肥水產品;
三是飼料中的可溶蛋白融入水中;
四是養殖生物的糞便。
還有就是無機氮被浮游植物吸收轉化為有機氮,並通過浮游植物的攝食,各級浮游動物之間及魚蝦類的捕食在食物鏈中傳遞,在這過程中有小部分氮由於溶出、死亡代謝排出等離開食物鏈重新回到水體中。
水體中死藻、殘餌糞便等有機物不斷積累,造成水體富營養化,這就為亞硝酸鹽和氨氮的產生提供了足夠的氮源。
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氨氮的危害性:
離子氨態氮(NH4⁺-N)因為帶電荷,通常不能滲過生物體表,一般對生物無害,而且能夠被藻類直接吸收利用。但非離子氨態氮(NH₃)能透過細胞膜,具有脂溶性,滲入量取決於水體與生物體內的PH差異。如果從水體滲入組織液內,生物就要中毒。
在PH 、溶氧、硬度等水質條件不同時,非離子氨態氮的毒性也不相同。PH越高,毒性越大。溶氧越低,毒性也越大。實際生產過程中,對溶氧和PH有針對性的控制,可以降低非離子氨態氮的毒性。
非離子銨態氮(NH₃-N)的毒性表現在對水生生物生長的抑制,它能降低甲殼類排氮的能力、損害鰓組織、導致體內中毒,體內臟器滲血、出血以至引起死亡。在魚蝦養殖中尤為明顯,在氨氮偏高的池子里魚蝦攝食能力體質明顯變弱,且脫殼後更不易硬殼。
7. 氨氮高是什麼引起的
您好,很高興為您解答:
有機物導致的氨氮超標
超標原因:我運營過CN比小於3的高氨氮污水,因脫氮工藝要求CN比在4~6,所以需要投加碳源來提高反硝化的完全性。當時投加的碳源是甲醇,因為某些原因甲醇儲罐出口閥門脫落,大量甲醇進入A池,導致曝氣池泡沫很多,出水COD,氨氮飆升,系統崩潰。
原因分析:大量碳源進入A池,反硝化利用不了,進入曝氣池,因為底物充足,異養菌有氧代謝,大量消耗氧氣和微量元素,因為硝化細菌是自養菌,代謝能力差,氧氣被爭奪,形成不了優勢菌種,所以硝化反應受限制,氨氮升高。
解決辦法:
1、立即停止進水進行悶爆、內外迴流連續開啟
2、停止壓泥保證污泥濃度
3、如果有機物已經引起非絲狀菌膨脹可以投加PAC來增加污泥絮性、投加消泡劑來消除沖擊泡沫
內迴流導致的氨氮超標
超標原因:目前遇到的內迴流導致的氨氮超標有兩方面原因:內迴流泵有電氣故障(現場跳停扔有運行信號)、機械故障(葉輪脫落)和人為原因(內迴流泵未試正反轉,現場為反轉狀態)。
原因分析:內迴流導致的氨氮超標也可以歸到有機物沖擊中,因為沒有硝化液的迴流,導致A池中只有少量外迴流攜帶的硝態氮,總體成厭氧環境,碳源只會水解酸化而不會完全代謝成二氧化碳逸出。所以大量有機物進入曝氣池,導致了氨氮的升高。
解決辦法:
內迴流的問題很好發現,可以通過數據及趨勢來判斷是否是內迴流導致的問題:初期O池出口硝態氮升高,A池硝態氮降低直至0,PH降低等,所以解決辦法分3種情況:
1、及時發現問題,檢修內迴流泵就可以了
2、內迴流已經導致氨氮升高,檢修內迴流泵,停止或者減少進水進行悶爆
3、硝化系統已經崩潰,停止進水悶爆,如果有條件、情況比較緊迫可以投加相似脫氮系統的生化污泥,加快系統恢復。
PH過低導致的氨氮超標
超標原因:目前遇到的PH過低導致的氨氮超標有三種情況:
1,內迴流太大或者內迴流處曝氣開太大,導致攜帶大量的氧進入A池,破壞缺氧環境,反硝化細菌有氧代謝,部分有機物被有氧代謝掉,嚴重影響了反硝化的完整性。
因為反硝化可以補償硝化反應代謝掉鹼度的一半,所以因為缺氧環境的破壞導致鹼度產生減少,PH降低,低於硝化細菌適宜的PH之後 硝化反應受抑制,氨氮升高。這種情況可能有些同行會遇到,但是從來沒從這方面找原因。
2,進水CN比不足,原因也是反硝化不完整,產生的鹼度少,導致的PH下降。
3,進水鹼度降低導致的PH連續下降。
原因分析:PH降低導致的氨氮超標,實際中發生的概率比較低,因為PH的連續下降是一個過程,一般運營人員在沒找到問題的時候就開始加鹼去調節PH了
解決辦法:
1,PH過低這種問題其實很簡單,就是發現PH連續下降就要開始投加鹼來維持PH,然後再通過分析去查找原因。
2,如果PH過低已經導致了系統的崩潰,目前接觸過PH在5.8~6的時候,硝化系統還沒有崩潰的情況,但是及時將PH補充上來,首先要把系統的PH補充上來,然後悶爆或者投加同類型的污泥。
那麼最後
不同情況、原因大不同,各種污水處理當中會出現有不可控的變數,選擇合適自己的處理方法也很重要哦,
8. 工業廢水去除氨氮的方法
根據廢水中氨氮濃度的不同,可將廢水分為3類:高濃度氨氮廢水(NH3-N>500mg/l),中等濃度氨氮廢水(NH3-N:50-500mg/l),低濃度氨氮廢水(NH3-N<50mg/l)。然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑製作用,制約了生化法對其的處理應用和效果,同時會降低生化系統對有機污染物的降解效率,從而導致處理出水難以達到要求。
故本工程的關鍵之一在於氨氮的去除,去除氨氮的主要方法有:物理法、化學法、生物法。物理法含反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術;化學法含離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉澱、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術;生物法含藻類養殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。目前比較實用的方法有:折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉澱法。
1. 折點氯化法去除氨氮
折點氯化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的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低,氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點,該狀態下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮廢水所需的實際氯氣量取決於溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9~10mg氯氣。pH值在6~7時為最佳反應區間,接觸時間為0.5~2小時。
折點加氯法處理後的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化,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)。折點氯化法除氨機理如下:
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-
NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O
NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl-
NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-
折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化,使廢水中全部氨氮降為零,同時使廢水達到消毒的目的。對於氨氮濃度低(小於50mg/L)的廢水來說,用這種方法較為經濟。為了克服單獨採用折點加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點,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90%~100%,處理效果穩定,不受水溫影響,在寒冷地區此法特別有吸引力。投資較少,但運行費用高,副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染,氯化法只適用於處理低濃度氨氮廢水。
2. 選擇性離子交換化去除氨氮
離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發生的離子交換過程。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂,從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用,它是一類硅質的陽離子交換劑,成本低,對NH4+有很強的選擇性。
O.Lahav等用沸石作為離子交換材料,將沸石作為一種把氨氮從廢水中分離出來的分離器以及硝化細菌的載體。該工藝在一個簡單的反應器中分吸附階段和生物再生階段兩個階段進行。在吸附階段,沸石柱作為典型的離子交換柱;而在生物再生階段,附在沸石上的細菌把脫附的氨氮氧化成硝態氮。研究結果表明,該工藝具有較高的氨氮去除率和穩定性,能成功地去除原水和二級出水中的氨氮。
沸石離子交換與pH的選擇有很大關系,pH在4~8的范圍是沸石離子交換的最佳區域。當pH<4時,H+與NH4+發生競爭;當pH>8時,NH4+變為NH3而失去離子交換性能。用離子交換法處理含氨氮10~20mg/L的城市污水,出水濃度可達1mg/L以下。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點,適用於中低濃度的氨氮廢水(<500mg/L),對於高濃度的氨氮廢水會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。但再生液為高濃度氨氮廢水,仍需進一步處理。
3. 空氣吹脫法與汽提法去除氨氮
空氣吹脫法是將廢水與氣體接觸,將氨氮從液相轉移到氣相的方法。該方法適宜用於高濃度氨氮廢水的處理。吹脫是使水作為不連續相與空氣接觸,利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異,使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮通常以銨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態保持平衡而存在。將廢水pH值調節至鹼性時,離子態銨轉化為分子態氨,然後通入空氣將氨吹脫出。吹脫法除氨氮,去除率可達60%~95%,工藝流程簡單,處理效果穩定,吹脫出的氨氣用鹽酸吸收生成氯化銨可回用於純鹼生產作母液,也可根據市場需求,用水吸收生產氨水或用硫酸吸收生產硫酸銨副產品,未收尾氣返回吹脫塔中。但水溫低時吹脫效率低,不適合在寒冷的冬季使用。
用該法處理氨氮時,需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標准,以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫,而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水,但吹脫效率影響因子多,不容易控制,特別是溫度影響比較大,在北方寒冷季節效率會大大降低,現在許多吹脫裝置考慮到經濟性,沒有回收氨,直接排放到大氣中,造成大氣污染。
汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出,處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程,即在高pH值時,使廢水與氣體密切接觸,從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。延長氣水間的接觸時間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率,用填料塔可以滿足此要求。塔的填料或充填物可以通過增加浸潤表面積和在整個塔內形成小水滴或生成薄膜來增加氣水間的接觸時間汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水,操作條件與吹脫法類似,對氨氮的去除率可達97%以上。但汽提塔內容易生成水垢,使操作無法正常進行。
吹脫和汽提法處理廢水後所逸出的氨氣可進行回收:用硫酸吸收作為肥料使用;冷凝為1%的氨溶液。
4. 生物法去除氨氮
生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下,通過硝化和反硝化等一系列反應,最終形成氮氣,從而達到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種,但是機理基本相同。都需要經過硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽,包括兩個基本反應步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養菌,它們利用廢水中的碳源,通過與NH3-N的氧化還原反應獲得能量。反應方程式如下:
亞硝化: 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化 : 2NO2-+O2→2NO3-
硝化菌的適宜pH值為8.0~8.4,最佳溫度為35℃,溫度對硝化菌的影響很大,溫度下降10℃,硝化速度下降一半;DO濃度:2~3mg/L;BOD5負荷:0.06-0.1kgBOD5/(kgMLSS•d);泥齡在3~5天以上。
在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出由於兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成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)。以甲醇為碳源為例,其反應式為:
6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O
6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
反硝化菌的適宜pH值為6.5~8.0;最佳溫度為30℃,當溫度低於10℃時,反硝化速度明顯下降,而當溫度低至3℃時,反硝化作用將停止;DO濃度<0.5mg/L;BOD5/TN>3~5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達70%~95%,二次污染小且比較經濟,因此在國內外運用最多。其缺點是佔地面積大,低溫時效率低。
常見的生物脫氮流程可以分為3類:
⑴多級污泥系統
多級污泥系統通常被稱為傳統的生物脫氮流程。此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點是流程長,構築物多,基建費用高,需要外加碳源,運行費用高,出水中殘留一定量甲醇;
⑵單級污泥系統
單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程,通常稱為A/O流程。與傳統的生物脫氮工藝流程相比,該工藝特點:流程簡單、構築物少,只有一個污泥迴流系統和混合液迴流系統,基建費用可大大節省;將脫氮池設置在去碳源,降低運行費用;好氧池在缺氧池後,可使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除,提高出水水質;缺氧池在前,污水中的有機碳被反硝化菌所利用,可減輕其後好氧池的有機負荷。此外,後置式反硝化系統,因為混合液缺乏有機物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果高於前置式,理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成,通過改換進水和出水的方向,兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。它本質上仍是A/O系統,但利用交替工作的方式,避免了混合液的迴流,其脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高,必須配置計算機控制自動操作系統;
⑶生物膜系統
將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器,即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液迴流,但不需污泥迴流,在缺氧的好氧反應器中保存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。
由於常規生物處理高濃度氨氮廢水還存在以下:
為了能使微生物正常生長,必須增加迴流比來稀釋原廢水;
硝化過程不僅需要大量氧氣,而且反硝化需要大量的碳源,一般認為COD/TKN至少為9。
5. 化學沉澱法去除氨氮
化學沉澱法是根據廢水中污染物的性質,必要時投加某種化工原料,在一定的工藝條件下(溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等)進行化學反應,使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物,或者生成不溶於水的氣體產物,從而使廢水凈化,或者達到一定的去除率。
化學沉澱法處理NH3-N是始於20世紀60年代,在90年代興起的一種新的處理方法,其主要原理就是NH4+、Mg2+、PO43-在鹼性水溶液中生成沉澱。
在氨氮廢水中投加化學沉澱劑Mg(OH)2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4•6H2O(鳥糞石)沉澱,該沉澱物經造粒等過程後,可開發作為復合肥使用。整個反應的pH值的適宜范圍為9~11。pH值<9時,溶液中PO43-濃度很低,不利於MgNH4PO4•6H2O沉澱生成,而主要生成Mg(H2PO4)2;如果pH值>11,此反應將在強鹼性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更難溶於水的Mg3(PO4)2的沉澱。同時,溶液中的NH4+將揮發成游離氨,不利於廢水中氨氮的去除。利用化學沉澱法,可使廢水中氨氮作為肥料得以回收。