工業(yè)廢水氨氮處理工藝

目前，工業(yè)氨氮廢水處理的方法主要有物理化學(xué)方法和生物方法，其中，常用的吹脫法、吸附法、膜技術(shù)、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法屬于物理化學(xué)方法。生物方法可分為傳統(tǒng)硝化反硝化法和新型的短程硝化反硝化法、同時硝化反硝化法、厭氧氨氧化法等。但是由于水質(zhì)指標(biāo)的不同和工藝條件的限制，針對不同類別的廢水，采用的處理技術(shù)有很大差異，如在 高濃度氨氮廢水處理過程中常采用吹脫-生物法、吹脫-折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀-生物法等；而在低濃度氨氮廢水處理中考慮到成本和效益問題常采用吸附法、生物法等。

1.吹脫方法

吹脫是氣液相分離過程，廢液進(jìn)入廢氣(載氣)并允許與揮發(fā)性廢水溶質(zhì)充分接觸，使溶解氣體通過氣液界面，并易于轉(zhuǎn)移到氣相中以實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的去除。通常，使用空氣或水蒸氣作為載氣。

吹脫方法的特點(diǎn)是處理，氨去除效率可達(dá)90%，但耗電量大，通常用于煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是氨水回收后回收氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%，雖然除氣過程的效率低于蒸汽過程的效率，但能耗低、設(shè)備簡單、操作方便。在氨的總量不高的情況下，使用吹脫法是經(jīng)濟(jì)的，同時可以制成硫酸銨吸收劑，可以生產(chǎn)所需要的肥料。缺點(diǎn)是在大規(guī)模氨氮廢水處理工藝中，結(jié)垢是一個更難解決的問題。通過安裝噴水系統(tǒng)可以有效地解決軟沉積物的問題，但噴霧裝置不能除去硬沉積物，此外吹入的氣體會形成二次污染。因此吹脫法的優(yōu)化措施是吹脫過程通常與其他氨氮污水處理過程相結(jié)合，并且高濃度氨氮流出物通過吹脫過程進(jìn)行預(yù)處理。

2.離子交換法

在工業(yè)廢水處理中，離子交換法主要用于回收貴金屬離子，具有能耗低、無污染、工藝、操作維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，并具有良好的物理和化學(xué)性質(zhì)，能夠進(jìn)行的水溶性離子交換，有效提高工業(yè)廢水中氨氮的處理效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?？茖W(xué)運(yùn)用離子交換法，利用對環(huán)境無害的物質(zhì)替代工業(yè)廢水中的重金屬，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水有效處理的同時，對于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)也能夠起到一定的作用，實(shí)現(xiàn)我國土壤污染的有效治理，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定。因此要對離子交換法進(jìn)行積有效的研究，重點(diǎn)考慮方法的可行性和切實(shí)有效，以促進(jìn)我國工業(yè)社會的可持續(xù)發(fā)展。

3. 生物法

生物法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便、動作穩(wěn)定、無二次污染和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，缺點(diǎn)是占地面積大、處理效率易受溫度和有毒物質(zhì)影響、對操作管理的要求高。

1)活性污泥法。

這是目前使用廣泛的生物處理方法，有足夠的通風(fēng)條件進(jìn)行供氧，在廢水和微生物絮體或菌膠團(tuán)中，活性污泥微生物能夠有效消耗有機(jī)物質(zhì)并凈化廢水。序批式活性污泥法(SBR)適用于處理高濃度有機(jī)廢水，具有良好的生物降解性。目前已成功應(yīng)用于堿渣廢水、造紙廢水、焦化廢水和印染廢水的處理，具有非常廣闊的發(fā)展前景，有效提高了工業(yè)廢水氨氮處理的效率，實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

2)生物膜法。

生物膜法是利用生物技術(shù)對工業(yè)廢水進(jìn)行過濾，使廢水連續(xù)通過固體填料(例如礫石、礦渣或塑料蜂窩等)，在填料上形成漿狀生物膜。利用微生物技術(shù)來進(jìn)行清潔污泥，吸附和降解廢水中的有機(jī)污染物，從而有效進(jìn)行生物膜吸附沉淀物，并通過沉降來凈化廢水，達(dá)到工業(yè)廢水氨氮處理的目的。同時利用生物膜技術(shù)對氨氮進(jìn)行處理，顯著改善了自然環(huán)境，提高了工業(yè)廢水的處理，且處理過程無污染，不會造成二次污染，因此我們要積推廣這種技術(shù)，有效提高工業(yè)廢水氨氮處理的效率。

4. 生物硝化和反硝化

硝化和反硝化是處理氨氮廢水的有效方法，其原理是利用有機(jī)碳源使脫氮。該方法是使用面廣的脫氮方法，但氨的氧化需要大量的氧，在處理過程中增加了成本。為了有效降低成本負(fù)擔(dān)，可以在通風(fēng)條件下進(jìn)行處理，有助于氨氧化作用。根據(jù)生物學(xué)測試，短程硝化和反硝化不僅減少了工業(yè)廢水氨氮負(fù)擔(dān)，而且還在反硝化過程中儲存了所需的碳源。該技術(shù)具有很大的優(yōu)勢，其可儲存約25%的氧氣供應(yīng)，去除氨氮率提高，污泥減量率為50%，縮短反應(yīng)時間。缺點(diǎn)是它不能長時間維持HNO2的積累，因此要科學(xué)合理的進(jìn)行選擇時間和工藝，達(dá)到發(fā)展的目的。

5. 化學(xué)沉淀法

該方法主要是利用以下化學(xué)反應(yīng)：Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4。利用化學(xué)沉淀的方法能夠有效的去除工業(yè)廢水中的氨氮，達(dá)到凈化污水的目的，其中磷酸銨鎂為主要沉淀。

1)pH的影響。

從基本條件下的配方看，反應(yīng)為正向反應(yīng)，MAP是強(qiáng)堿，產(chǎn)生弱酸。在酸性條件下溶解，從而提高溶液的pH值，但pH值不高，它也不會太高，因?yàn)镸g2+和OH負(fù)離子會形成較少的可溶性Mg(OH)2沉淀，這會影響MAP的形成。根據(jù)目前的研究，pH值為11。具體pH對N、P、Mg的濃度的影響。

2)從方程式可以得出Mg2+、NH4+、PO43-的摩爾比為1∶1∶1，但由于溶液中存在鎂鹽和磷酸鹽，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)按1∶1∶1時，不能達(dá)到去除廢水的效果。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)Mg2+、NH4+、PO43-的摩爾比約為1.2～1.3∶1.0∶0.9時，其去除廢水的效果優(yōu)于1∶1∶1。因此要合理控制化合物的多少，以進(jìn)行科學(xué)合理的反應(yīng)。

3)反應(yīng)時間的影響。

Mg2+、NH4+的MAP沉淀過程非常快，約在1min內(nèi)完成,但反應(yīng)時間對MAP粒徑影響很大，其反應(yīng)時間短，析出物粒徑小，影響MAP沉降性能，不利于后續(xù)的固液分離，導(dǎo)致廢水的吸附能力下降，進(jìn)而影響到工業(yè)廢水氨氮的處理，使得工業(yè)廢水的處理達(dá)不到應(yīng)有的效果，無法實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。

4)反應(yīng)溫度的影響。

在反應(yīng)過程中，如果溫度太低，產(chǎn)生的MAP相對較慢，反之如果溫度太高，MAP沉淀物的溶解度會隨之增加，所以這兩種情況都會影響氨氮的處理效果。通常，工業(yè)廢水的處理在室溫下進(jìn)行，這有利于除去氨氮。它具有操作簡便、可靠的優(yōu)點(diǎn)。MAP還可以用作化學(xué)試劑、飼料添加劑、復(fù)合肥等，通過多方面的運(yùn)用，以達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)效益。

5)化學(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)。

工藝設(shè)計相對簡單、反應(yīng)穩(wěn)定、外界環(huán)境影響小、抗沖擊強(qiáng)度強(qiáng)、脫氮率高，效果明顯，且生產(chǎn)的磷酸銨鎂可用作肥料，解決了氮的回收和二次污染的問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

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