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淺析氨氮廢水處理技術(shù)
閱讀：2063 發(fā)布時(shí)間：2020-10-26隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高,，含氮化合物的排放量急劇增加,，已成為環(huán)境的主要污染源,，并引起各界的關(guān)注,。經(jīng)濟(jì)有效地控制氨氮廢水污染已經(jīng)成為當(dāng)今環(huán)境工作者所面臨的重大課題。
1氨氮廢水的來源
含氮物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境的途徑主要包括自然過程和人類活動(dòng)兩個(gè)方面。含氮物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境的自然來源和過程主要包括降水降塵,、非市區(qū)徑流和生物固氮等,。人類的活動(dòng)也是水環(huán)境中氮的重要來源,，主要包括未處理或處理過的城市生活和工業(yè)廢水,、各種浸濾液和地表徑流等,。人工合成的化學(xué)肥料是水體中氮營養(yǎng)元素的主要來源,，大量未被農(nóng)作物利用的氮化合物絕大部分被農(nóng)田排水和地表徑流帶入地下水和地表水中,。隨著石油、化工,、食品和制藥等工業(yè)的發(fā)展,，以及人民生活水平的不斷提高,，城市生活污水和垃圾滲濾液中氨氮的含量加速上升,。
2氨氮廢水的危害
水環(huán)境中存在過量的氨氮會(huì)造成多方面的有害影響：
(1)由于NH4+-N的氧化，會(huì)造成水體中溶解氧濃度降低,，導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭,，水質(zhì)下降,，對(duì)水生動(dòng)植物的生存造成影響。
(2)水中氮素含量太多會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,，進(jìn)而造成一系列的嚴(yán)重后果,。由于氮的存在，致使光合微生物(大多數(shù)為藻類)的數(shù)量增加,，即水體發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象,，結(jié)果造成：堵塞濾池，造成濾池運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短,，從而增加了水處理的費(fèi)用;妨礙水上運(yùn)動(dòng);藻類代謝的終產(chǎn)物可產(chǎn)生引起有色度和味道的化合物;由于藍(lán)-綠藻類產(chǎn)生的毒素,，家畜損傷，魚類死亡;由于藻類的腐爛,，使水體中出現(xiàn)氧虧現(xiàn)象。
(3) 水中的NO2--N和NO3--N對(duì)人和水生生物有較大的危害作用,。長期飲用NO3--N含量超過10mg/L的水,，會(huì)發(fā)生高鐵血紅蛋白癥,，當(dāng)血液中高鐵血紅蛋白含量達(dá)到70mg/L,，即發(fā)生窒息,。水中的NO2--N和胺作用會(huì)生成亞硝胺,，而亞硝胺是“三致”物質(zhì)。NH4+-N和氯反應(yīng)會(huì)生成氯胺，氯胺的消毒作用比自由氯小,，因此當(dāng)有NH4+-N存在時(shí),，水處理廠將需要更大的加氯量,，從而增加處理成本,。
3氨氮廢水處理的主要技術(shù)
目前，國內(nèi)外氨氮廢水處理有折點(diǎn)氯化法,、化學(xué)沉淀法,、離子交換法,、吹脫法和生物脫氨法等多種方法,，這些技術(shù)可分為物理化學(xué)法和生物脫氮技術(shù)兩大類。
3.1生物脫氮法
微生物去除氨氮過程需經(jīng)兩個(gè)階段,。一階段為硝化過程,，亞硝化菌和硝化菌在有氧條件下將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過程,。第二階段為反硝化過程,，污水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在無氧或低氧條件下，被反硝化菌(異養(yǎng),、自養(yǎng)微生物均有發(fā)現(xiàn)且種類很多)還原轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。在此過程中,，有機(jī)物(甲醇、乙酸,、葡萄糖等)作為電子供體被氧化而提供能量,。常見的生物脫氮流程可以分為3類,，分別是多級(jí)污泥系統(tǒng)、單級(jí)污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng),。
3.1.1多級(jí)污泥系統(tǒng)
此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果,，其缺點(diǎn)是流程長、構(gòu)筑物多,、基建費(fèi)用高、需要外加碳源,、運(yùn)行費(fèi)用高,、出水中殘留一定量甲醇等。
3.1.2單級(jí)污泥系統(tǒng)
單級(jí)污泥系統(tǒng)的形式包括前置反硝化系統(tǒng),、后置反硝化系統(tǒng)及交替工作系統(tǒng),。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程相比,，A/O工藝具有流程簡單,、構(gòu)筑物少,、基建費(fèi)用低、不需外加碳源,、出水水質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn),。后置式反硝化系統(tǒng)，因?yàn)榛旌弦喝狈τ袡C(jī)物,，一般還需要人工投加碳源,，但脫氮的效果可高于前置式，理論上可接近100%的脫氮,。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個(gè)串聯(lián)池子組成,，通過改換進(jìn)水和出水的方向，兩個(gè)池子交替在缺氧和好氧的條件下運(yùn)行,。該系統(tǒng)本質(zhì)上仍是A/O系統(tǒng),，但其利用交替工作的方式，避免了混合液的回流,，因而脫氮效果優(yōu)于一般A/O流程,。其缺點(diǎn)是運(yùn)行管理費(fèi)用較高，且一般必須配置計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)操作系統(tǒng),。
3.1.3生物膜系統(tǒng)
將上述A/O系統(tǒng)中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應(yīng)器,，即形成生物膜脫氮系統(tǒng)。此系統(tǒng)中應(yīng)有混合液回流,，但不需污泥回流,，在缺氧的好氧反應(yīng)器中保存了適應(yīng)于反硝化和好氧氧化及硝化反應(yīng)的兩個(gè)污泥系統(tǒng)。
3.2物化除氮
物化除氮常用的物理化學(xué)方法有折點(diǎn)氯化法,、化學(xué)沉淀法,、離子交換法、吹脫法,、液膜法,、電滲析法和催化濕式氧化法等。
3.2.1折點(diǎn)氯化法
不連續(xù)點(diǎn)氯化法是氧化法處理氨氮廢水的一種,，利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氮?dú)舛鴮⑺邪比コ幕瘜W(xué)處理法,。該方法還可以起到殺菌作用，同時(shí)使一部分有機(jī)物無機(jī)化,，但經(jīng)氯化處理后的出水中留有余氯,，還應(yīng)進(jìn)一步脫氯處理。
3.2.2化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是往水中投加某種化學(xué)藥劑,，與水中的溶解性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),，生成難溶于水的鹽類，形成沉渣易去除，從而降低水中溶解性物質(zhì)的含量,。
3.2.3離子交換法
離子交換法的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與廢水中的其它同性離子的交換反應(yīng),，是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性化學(xué)吸附,。
3.2.4吹脫法
吹脫法是將廢水調(diào)節(jié)至堿性,，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫至大氣中,。通入蒸汽,，可升高廢水溫度，從而提高一定pH值時(shí)被吹脫的氨的比率,。用該法處理氨時(shí),，需考慮排放的游離氨總量應(yīng)符合氨的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)化工有色金屬冶煉等行業(yè)的高濃度廢水則常用蒸汽進(jìn)行吹脫。
3.2.5液膜法
自從1986年黎念之發(fā)現(xiàn)乳狀液膜以來,，液膜法得到了廣泛的研究,。許多人認(rèn)為液膜分離法有可能成為繼萃取法之后的第二代分離純化技術(shù)，尤其適用于低濃度金屬離子提純及廢水處理等過程,。乳狀液膜法去除氨氮的機(jī)理是：氨態(tài)氮NH3-N易溶于膜相油相,，它從膜相外高濃度的外側(cè)，通過膜相的擴(kuò)散遷移,，到達(dá)膜相內(nèi)側(cè)與內(nèi)相界面,，與膜內(nèi)相中的酸發(fā)生解脫反應(yīng)，生成的NH4+不溶于油相而穩(wěn)定在膜內(nèi)相中,，在膜內(nèi)外兩側(cè)氨濃度差的推動(dòng)下,，氨分子不斷通過膜表面吸附、滲透擴(kuò)散遷移至膜相內(nèi)側(cè)解吸,，從而達(dá)到分離去除氨氮的目的,。
3.2.6電滲析法
電滲析是一種膜法分離技術(shù)，其利用施加在陰陽膜對(duì)之間的電壓去除水溶液中溶解的固體,。在電滲析室的陰陽滲透膜之間施加直流電壓,，當(dāng)進(jìn)水通過多對(duì)陰陽離子滲透膜時(shí)，銨離子及其他離子在施加電壓的影響下,，通過膜而進(jìn)入另一側(cè)的濃水中并在濃水中集，因而從進(jìn)水中分離出來。
3.2.7催化濕式氧化法
催化濕式氧化法是20世紀(jì)80年代上發(fā)展起來的一種治理廢水的新技術(shù),。在一定溫度,、壓力和催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化,，可使污水中的有機(jī)物和氨分別氧化分解成CO2,、N2和H2O等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的,。該法具有凈化效率高(廢水經(jīng)凈化后可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)),、流程簡單、占地面積少等特點(diǎn),。經(jīng)多年應(yīng)用與實(shí)踐,，這一廢水處理方法的建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用僅為常規(guī)方法的60%左右，因而在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均具有較強(qiáng)的競爭力,。
4結(jié)論
國內(nèi)外氨氮廢水降解的各種技術(shù)與工藝過程,，都有各自的優(yōu)勢(shì)與不足，由于不同廢水性質(zhì)上的差異,，還沒有一種通用的方法能處理所有的氨氮廢水,。因此，必須針對(duì)不同工業(yè)過程的廢水性質(zhì),，以及廢水所含的成分進(jìn)行深入系統(tǒng)地研究,，選擇和確定處理技術(shù)及工藝。目前,，生物脫氮法主要用于含有機(jī)物的低氨氮濃度化工廢水和生活污水的處理,，該法技術(shù)可靠，處理效果好,。對(duì)于高濃度氨氮廢水主要采用吹脫法,，近年來興起的膜法分離技術(shù)及催化濕式氧化等方法具有很好的應(yīng)用前景。
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