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關鍵詞:氨氮;脫氨;污水處理;環(huán)保
中圖分類號:X7文獻標識碼:A文章編號:1673-9671-(2012)042-0152-02
1綜述
由于工業(yè)和科技的發(fā)展,目前氨氮的超標已成為水污染處理的重要課題。并且工業(yè)廢水如制藥、化工等廢水中不僅含有氨氮,而且含有很多的難降解的物質。針對氨氮的去除,污水處理站的建設不僅考慮到初期投資,而且更重要的是日常運營管理成本的考慮,并且受到多種因素的制約和影響。其中,處理工藝的優(yōu)化選擇對污水處理廠的投資及運行管理的影響尤為關鍵。因此,須從整體優(yōu)化的觀點出發(fā),綜合考慮當?shù)氐目陀^條件、污水性質及處理出水要求,提出最佳的污水處理工藝。
2氨氮去除的原理及工藝說明
用于去除氨氮的方法有多種,也是目前常用的去除工藝,主要的方法如:生物脫氮、吹脫、離子交換、反滲透、臭氧氧化及折點加氯法等。根據(jù)不同特性和污水的污染物成分可選用不同的氨氮去除工藝。
2.1生物脫氮
生物脫氮是目前常用的脫氮方法之一,適合處理低濃度的氨氮,并且處理效果可靠穩(wěn)定。生物脫氮的最大優(yōu)點在于它徹底消除了水中的氮污染,沒有二次污染和其它弊端,其缺點是微生物的培養(yǎng)及工藝條件的控制。
典型的生物脫氮工藝有A/O和SBR工藝。
A/O工藝是兼氧和好氧生物處理組合的生物技術,污水在生化系統(tǒng)各個不同的功能段,發(fā)生不同的生物化學反應,通過各個功能段的組合達到去除污水中的氮和磷的目的。
從目前運行的工程實例來看,傳統(tǒng)A/O工藝通常被成功應用于低濃度含氨氮廢水的處理,如生活污水、城市污水處理廠等,應用于氨氮濃度超出100 mg/L廢水時的成功先例不多,且投資較高,突出的問題是氨氮去除率很難穩(wěn)定達標,同時系統(tǒng)不太穩(wěn)定,在出現(xiàn)硝態(tài)氮累積時易造成污泥體系各菌群的比例失調。
在A/O法相對于SBR池需要增設二沉池,污水處理設備較多,運行管理環(huán)節(jié)增多。
SBR工藝:SBR工藝為傳統(tǒng)活性污泥的變形工藝,是近年發(fā)展起來的一種較為先進的活性污泥處理法,該處理工藝集曝氣池、沉淀池為一體,間歇進水,間歇曝氣,停氣時污水沉淀撇除上清液,并排出剩余污泥,成為一個周期,周而復始。
在SBR處理工藝中,硝化和反硝化在同一池內進行,不需要好氧廢水的回流,因此理論上脫氮效率可無限接近于100%。SBR工藝運行方式十分靈活,通過控制供氧量使運行環(huán)境在兼氧和好氧之間不斷變換,這時可以將SBR工藝看成多個A/O工藝的串聯(lián)組合體,所以能夠保證很高的脫氮效果。實踐表明,SBR工藝的脫氮效率可以達到90%以上。
2.2吹脫法
吹脫法的反應原理為:NH4++OH-NH3+H2O,投加控制pH和溫度,將氨氮從水中脫除。根據(jù)反應方程式,高溫和在高pH的條件下,對氨氮的吹脫有利,可以提高氨氮的去除率,反之則不利于氨氮的去除。同時廢水中的氨氮濃度越高,越有利于氨氮的去除。
吹脫法有如下特點:①投資相對較少、運行成本高,酸堿投加量大,吹脫后得到的氨廢水的處理也是個難題;②去除率較低,必須與其它工藝結合才能取得高品質的出水;③適用場所有限,工作環(huán)境惡劣。氨氮吹脫進入大氣,必然會對環(huán)境造成二次污染;④環(huán)境溫度要求高,耗能大,低溫不利于吹脫,需要提高到設定的溫度。
2.3折點加氯法
折點加氯法主要是在廢水中投加氯氣或者NaClO,利用其強氧化性去除廢水中的氨氮。當投加量和廢水的配比達到一定的比例時,廢水中的氨氮的濃度降至最低,氨氮的去除率達到最高。
折點加氯法適用于小水量的廢水,如果水量大且氨氮的濃度高,根據(jù)投加比例(具體次氯酸鈉的投加量根據(jù)實驗室的小試而定),日常的運行成本將會很高,并且需配置大的儲罐。
2.4離子交換
離子交換不僅能去除氨氮,也能吸附水中除H+以外的其它陽離子,且對預處理的要求較高,因此其運行費用很高,其操作也較麻煩。離子交換也只是進行了污染的轉移,并未消除污染,更值得指出的是離子交換采用酸堿或鹽再生,加重了再生廢液中氨氮去除的難度。其致命的問題也是其再生廢液中的氨氮仍需處理。
2.5其他脫氮技術
2.5.1反滲透技術
最新的反滲透技術對氨氮的去除也能取得接近離子交換的效果,其對預處理的要求較高,工程投資和運行費用也較高,同時,其濃水的出路如同離子交換的再生廢液,仍是有待解決的問題。
2.5.2臭氧氧化
臭氧氧化氨氮的理想條件是高堿性環(huán)境,中性環(huán)境中臭氧對氨氮的氧化能力較差,因此采用臭氧氧化氨氮不但成本會很高,且還會產(chǎn)生許多的后遺癥。
3幾種脫氮工藝的比較
對于給定濃度的廢水,合理的技術方案取決于:水的性質、處理效果、經(jīng)濟效益。汽提為更為合理的選擇,表1給出幾種工藝的比較。
從表中看出,采用蒸汽汽提法為較為成熟脫氨工藝,既能回收氨用于生產(chǎn),又避免了空氣吹脫所導致的空氣污染,是一項技術可靠,經(jīng)濟合理的清潔生產(chǎn)工藝。
4結論
綜上所述,氨氮的去除辦法分為多種,簡單的概括為物理化學法和生物法。物理化學法多用于工藝的預處理,但是易造成二次污染,對環(huán)境造成影響。
生物法是目前應用最廣泛且成熟的氨氮去除的處理方法。
但是單獨純粹的使用物理化學法或者生物法都很難使處理的污水達標排放。將以上方法結合起來,是大勢所趨。根據(jù)不同工業(yè)廢水的性質及特點,將物理法、化學法和生物法相結合,找到運行成本低,總投資費用低及處理效果好、避免二次污染的工藝是今后的研究重點和工藝優(yōu)化的方向。
參考文獻
[1]張自杰.排水工程(下)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2000.
關鍵詞:地表水監(jiān)測數(shù)據(jù);分析評價;變化規(guī)律;成因分析
文章通過對清 河斷面2014年主要污染因子的分析評價,找出其年際變化規(guī)律,結合流域生態(tài)環(huán)境及環(huán)境管理等因素分析污染成因,為清 河綜合治理提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 采樣地點與頻次
根據(jù)清 河流域的分布和周圍環(huán)境狀況,選擇其中一個具有代表性的斷面作為采樣點。采樣時間為2014年1月~12月,每月初采樣一次,全年共12次。
1.2 評價因子和方法
根據(jù)歷年監(jiān)測資料,選取主要污染因子溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量(BOD)、化學需氧量(COD)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、陰離子表面活性劑作為評價因子,各因子分析方法全部采用國家標準分析方法,評價標準采用《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)進行評價,水質類別評價采用單因子評價法,即根據(jù)評價時段內該斷面參評的指標中類別最高的一項來確定。
2 結果與分析
2.1 2014年斷面監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(見表1)
2.2 斷面水體中COD年分布特征
COD是指強氧化劑氧化水中有機污染物時所需的氧當量。在河流污染和工業(yè)廢水性質的研究以及污水處理廠的運行管理中,它是一個表征河流有機物污染程度的重要參數(shù),當COD值較高時,水中能被強氧化劑氧化的有機污染物含量越高,有機污染也較為嚴重。
從表1可以看出COD濃度在2014年下半年呈現(xiàn)逐漸降低趨勢,污染程度逐步降低。但是4、5月份濃度較高,分析原因可能是夏季降水量較其他季節(jié)多,河道的生態(tài)水量增加,河流的承載能力和自凈能力得到了增強。春季降雨較少,河道生態(tài)徑流小,自凈能力較差。COD在2014年均值為37.8mg/L,年均值達到地表水環(huán)境質量Ⅴ類標準。
2.3 斷面水體中BOD年分布特征
BOD是指水中微生物在氧化分解有機物的過程中所消耗的溶解氧的總量。BOD可以用于表征水中有機物和其他需氧污染物的污染程度,這是由于水中有機污染物越多,微生物分解這些有機物時便需要消耗更多的溶解氧,當水中溶解氧不足時,便會對水生生物的生長帶來致命的威脅,導致水質惡化。
從表1可以看到BOD濃度在2014年前三個月波動較大,從第四個月到年底BOD濃度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢,說明水體的有機物濃度逐漸降低,BOD在2014年全年平均值為5.2mg/L,年均值達到地表水環(huán)境質量Ⅳ類標準。
2.4 斷面水體中總磷(TP)年分布特征
水體中溶解態(tài)活性磷是水體中生物可直接利用的有效態(tài)磷,其含量水平直接反映水體營養(yǎng)狀況,資料表明,水體中磷含量的高低與水生生物特別是浮游植物數(shù)量密切相關,藻類細胞的生長主要取決于磷的濃度大小。
由表1可以看出,該斷面春季、夏季和秋季的水體中總磷的含量分別為0.62~0.95mg/L、0.39~0.57mg/L和0.34~0.40mg/L。對比不同季節(jié)該斷面總磷的含量大致趨勢為:春季>夏季>秋季。原因可能為春季較秋季雨水少,對污染物起到一定的濃縮作用,所以總磷含量春季較秋季高一些;而夏季入河的地面徑流中攜帶的懸浮物較高,水體中的總磷會被懸浮顆粒物吸附而沉積于表面,導致水體中的總磷含量有所下降。總磷在四月份濃度最高,春季氣溫開始回升,自然界萬物復蘇,河流底質的微生物也開始活躍,自然界的生化反應活躍,底泥上翻,營養(yǎng)鹽釋放,給河水帶來了較為豐富的含磷營養(yǎng)鹽,總磷年均值為0.49mg/L,超過地表水環(huán)境質量Ⅴ類標準。
2.5 斷面水體中的氨氮年分布特征
氨氮(NH3-N)以游離氨(NH3)或銨鹽(NH4+)形式存在于水中。氨氮污染在我國地表水體中普遍存在,當氨氮含量超過一定量時可導致水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生,對魚類及某些水生生物產(chǎn)生毒害。氨氮的污染主要來源于生活污水,生活污水中含氮有機物經(jīng)過復雜的生化反應可以被微生物分解為氨氮,造成水體中氨氮含量的升高。生活污水中平均含氮量每人每年可達2.5~4.5公斤。此外,流經(jīng)沼澤地帶的地表水中氨氮含量也較多。農(nóng)業(yè)中化肥的過度使用會使得氨氮通過地表徑流和地下滲流等方式流入水環(huán)境中,帶來氨氮的污染,成為氨氮污染的重要來源之一。此外,許昌市特有的發(fā)制品行業(yè)也是氨氮的一大來源。
從表1可以看出,氨氮的含量處于波動的狀況,從整體來看2014年1月~12月氨氮濃度呈逐漸降低的趨勢,在11~12月氨氮濃度已降到0.130mg/L和0.286mg/L,已達到地表水環(huán)境質量標準Ⅱ類標準,說明氨氮濃度得到了有效的控制。氨氮濃度在1~4月和7月均高于國家地表水環(huán)境質量Ⅴ類標準,7月氨氮濃度回升主要是夏季雨水較大,面源污染物隨著雨水進入河流,導致氨氮升高,同時1~4月份氨氮較高主要是因為污水處理廠的進水氨氮受到?jīng)_擊,進口氨氮遠遠高于設計指標,導致污水處理廠出口氨氮很難達標。發(fā)制品行業(yè)是許昌市的特色行業(yè),然而部分發(fā)制品廠處理未達標的水進入城市管網(wǎng),對污水處理廠造成很大沖擊。經(jīng)過執(zhí)法檢查等專項行動后,全年氨氮呈降低趨勢,氨氮年均值1.95mg/L,達到地表水環(huán)境質量Ⅴ類標準。
3 結束語
通過現(xiàn)場測定和實驗室分析得到了清 河某斷面主要污染物的全年監(jiān)測數(shù)據(jù),利用單因子評價方法對該斷面水質狀況進行分析與評價,結論如下:
(1)COD和BOD含量在2014年全年中處于波動狀況。地表水中COD在2014年1月、4月、5月和6月這四個月水質超過Ⅴ類標準;BOD在這一年中的2月、4月和5月這三個月水質達到Ⅳ類標準。COD全年平均值為37.8mg/L,年均值達到Ⅴ類標準;BOD全年平均值為5.2mg/L,年均值達到Ⅳ類標準。氨氮的含量處于波動的狀況,從整體來看2014年1月~12月氨氮濃度呈逐漸降低的趨勢。氨氮濃度在1~4月和7月均超出Ⅴ類標準,2014年均值為1.95mg/L,年均值達到Ⅴ類標準。
關鍵詞:高濃度氨氮廢水 脫氮
1、高濃度氨氮廢水的來源及危害
1.1氨氮廢水的來源
隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展,氨氮污染的來源越來越廣泛,排放量也越來越大。除了生活污水、動物排泄物外,還有大量的工業(yè)廢水如某些制藥廢水和食品工業(yè)廢水,以及垃圾滲濾液等,也含有大量的氨氮。排放高濃度氨氮廢水的有鋼鐵、煉油、化肥、無機化工、鐵合金制造、肉類加工和飼料生產(chǎn)等工業(yè)部門,其他工業(yè)也排放各種濃度的氨氮廢水。
1.2氨氮廢水的危害
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,污水中的含氮化合物主要以蛋白質、氨基酸、尿素、胺類化合物、硝基化合物等有機氮及氨態(tài)氮為主。
氮對受納水體的危害主要表現(xiàn)在以下方面:最突出的危害是水體富營養(yǎng)化,表現(xiàn)為藻類過量繁殖,水體帶有腥味,從而引起水質惡化,魚類大量死亡,以致湖泊退化。
2、氨氮廢水處理技術的現(xiàn)狀
對一給定廢水,選擇技術方案主要取決于:(1)水的性質;(2)處理效果;(3)經(jīng)濟效益;(4)處理后出水的性質。
近20年來,城市污水脫氮的主要工藝,只有當氣候條件不適應生物脫氮或者當污水中NH4+-N濃度非常高時(如填埋瀝濾液)才采用物理化學方法去處氨氮。對于物理化學法脫氮當用生物脫氮還不能滿足嚴格的出水水質要求時,可以把物理化學脫氮作為最終處理工藝
2.1 生物法
2.1.2生物脫氮工藝
常見的生物脫氮流程可以分為3類:
(1)多級污泥系統(tǒng):通常被稱為傳統(tǒng)的生物脫氮流程,此流程可以得到相當好的BOD5去處效果和脫氮效果。其缺點是流程長,構筑物多,基建費用高,需要外加碳源,運行費用高。
(2)單級污泥系統(tǒng):單級污泥系統(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)。前置式稱為A/O流程。該工藝具有流程簡單,構筑物少,基建費用低,不需要外加碳源,出水水質高等優(yōu)點。后置式反硝化系統(tǒng),因為混合液缺乏有機物,一般還需要人工投加碳源,但脫氮的效果可高于前置式。
(3)生物膜系統(tǒng):該系統(tǒng)是使用細菌和菌類一類的微生物和微型動物附著在某些載體上生長發(fā)育并形成膜狀生物污泥,污水與生物膜接觸,有機污染物便作為營養(yǎng)物質,被生物膜上的生物所攝取,污水得到凈化,該系統(tǒng)對水質,水量變動有較強的適應。
2.2物理化學法
2.2.1 氨吹脫,汽提法
氨吹脫,汽提法用于脫除水中溶解氣體和某些揮發(fā)性物質。即將氣體通入水中,使氣水相互充分接觸,使水中溶解氣體和揮發(fā)性溶質穿過氣液界面,向氣相轉移,從而達到脫除污染物的目的。
氨吹脫,汽提是一個傳質過程,即在高pH時,使廢水與空氣密切接觸從而降低廢水中氨濃度的過程,推動力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當?shù)钠胶夥謮褐g的差。
吹脫法一般采用吹脫池(也稱曝氣池)和吹脫塔兩類設備,但吹脫池占地面積大,而且易污染周圍環(huán)境,所以有毒氣體的吹脫都采用塔式設備。汽提則都在塔式設備中進行。
氨吹脫,汽提工藝具有流程簡單,處理效果穩(wěn)定,基建費和運行費較低等優(yōu)點。但其缺點是生成水垢,在大規(guī)模的氨吹脫,汽提塔中,生成水垢是一個嚴重的操作問題。如果生成軟質水垢,可以安裝水的噴淋系統(tǒng);而如果生成硬質水垢,不論用噴淋或刮刀均不能消除問題。
2.2.2 折點氯化法
折點氯化法是投加過量的氯或次氯酸鈉,使廢水中氨完全養(yǎng)化為N2的方法.其反應可表示為
NH4++1.5HOCL-0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5CL-
當氯氣通過廢水中達到某一點,在該點時水中游離氯含量最低,而氨的濃度降為零.當CL2通入量超過該點時,水中的游離氯就會增多。因此,該點為折點.處理時所需的實際氯氣量取決于溫度, pH值及氨氮濃度。折點氯化法處理后的出水在排放前一般需用活性炭或與O2進行反氯化,以除去水中殘余的氯。在反氯化時產(chǎn)生的氫離子而引起的pH值下降一般可忽略,因為去除1mg殘余氯只消耗2mg左右的堿(以CaCO3計),活性炭取出殘余氯的同時還具有去除其他有機物的特點。
此法效果最佳,不受水溫影響,操作方便,投資省,但對于高濃度氨氮廢水的處理運行成本很高。
2.2.3 離子交換法
沸石是一種對氨離子有很強選擇性的硅酸鹽,一般作為離子交換樹脂,用于去除氨氮的為斜發(fā)沸石,其對離子的選擇順序依次為:Ca+>Rb+>NH4+>k+>Na+>Li+>Ba+>Sr2+>Ca2+>Mg2+
此法具有投資省,工藝簡單,操作較為方便的優(yōu)點,但對于高濃度的氨氮廢水,會使樹脂再生頻繁而造成操作困難,且在省也仍未高濃度氨氮廢水,需要處理。常用的例子交換系統(tǒng)有三種(1)固定床;(2)混合床;(3)移動床。
2.2.5 電滲析法
電滲析是一種膜法分離技術,它利用施加在陰陽膜對之間的電壓去除水溶液中溶解的固體,在電滲析室的陰陽離子滲透膜之間施加直流電壓,當進水通過多對因陽離子滲透膜時,含氨離子及其他粒子在施加電壓的影響下,通過膜而進入另一側的濃水中并在濃水中聚集,因而從進水中分離出來。
3、生物脫氮新工藝
3.1脫氮新工藝原理和特點
SHARON工藝是荷蘭Delft大學開發(fā)的一種新的脫氮工藝。它是在同一個反應器內,先在有氧條件下,利用氨氧化細菌將氨氧化生成NO2-,然后在缺氧條件下,以有機物為電子供體,將亞硝酸鹽反硝化,生成氮氣。這種工藝的潛在優(yōu)勢在于;1、節(jié)省25%的硝化曝氣量;2、節(jié)省40%的反硝化譚元;3、節(jié)省50%的反硝化容器提及。這些對于高濃度氨氮廢水的脫氮處理具有非常大的經(jīng)濟效益,特別是對于諸如垃圾滲濾液等碳源不足的廢水更是如此。但該工藝必須在30-40℃的溫度下進行,只對溫度較高的污水如厭氧消化排水的脫氮處理有實際意義。對于垃圾滲濾液等廢水,必須從控制溶解氧及pH值來實現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝酸反硝化脫氮。
OLAND工藝由比利時Gent微生物生態(tài)實驗室開發(fā)。該工藝的技術關鍵是控制溶解氧濃度,是硝化過程進行到NH4+氧化為NO2-階段。溶解氧是硝化與反硝化過程中的重要因素,研究表明低溶解氧下亞硝酸菌增殖速度加快,補償了由于低氧所造成的代謝活動下降,使得整個硝化階段中氨氧化未收到明顯影響。
4、結語
對氨氮廢水的處理,至今還沒有尋找到一種通用的有效方法。目前,無論是用物化法,生物發(fā)或物化-生物法聯(lián)合處理廢水,對其處理技術的正確選擇應以以下幾點綜合考慮:
1.提供改進生產(chǎn)技術和改變生產(chǎn)原料以減少廢水量及降低氨氮濃度的機會;
2.與優(yōu)化的水利用計劃,良好的工廠管理及可能的副產(chǎn)品回收相結合;
3.用其他方法代替,包括物化法和生物法;
關鍵詞:高濃度 氨氮廢水 物化 生化
中圖分類號:R124 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)11(c)-0147-01
氮是造成水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染的重要污染物質,氨氮污染主要產(chǎn)生于化工廢水、化肥廢水、焦化廢水、味精廢水、垃圾滲濾液、養(yǎng)殖廢水等。一般而言,對生活污水和食品加工廠廢水等低濃度氨氮廢水,主要采用生化法處理,對大多數(shù)中等濃度氨氮的工業(yè)廢水,根據(jù)廢水實際情況和處理要求,可選擇物理方法或生物硝化法處理。
1 物理法
1.1 吹脫法
吹脫法是目前國內用于處理高濃度氨氮廢水較多的方法,吹脫出的氨可以回收利用。吹脫法適合處理高濃度氨氮廢水,主要缺點是溫度影響比較大,在北方寒冷季節(jié)效率會大大降低。孫業(yè)濤[1]等采用自制吹脫裝置,對爐粉煤制氣工藝產(chǎn)生的1716.2 mg/L的高濃度氨氮廢水進行了研究,考察了溫度、pH值、曝氣量和吹脫時間對試驗的影響,在氨氮吹脫過程中,溫度對吹脫效果的影響最大,確定了適宜條件為溫度25 ℃、pH值為11、曝氣量1 m3/h、吹脫時間150 min,該條件下出水的氨氮脫除率可達99.52%,氨氮濃度為8.28 mg/L,達到污水綜合排放標準一級排放標準。但須注意國內對吹脫出的氨有效利用不高,僅僅是將氨從水體轉移至空氣中,氨的污染問題并未得到妥善解決。
1.2 沉淀法
化學沉淀法是通過向含氨氮廢水中加入含Mg2+和PO43-離子的藥劑,與廢水中的NH4+反應生成MgNH4PO4·6H2O復合鹽(俗稱鳥糞石),從而將氨氮從廢水中去除。該方法在去除廢水中氨氮的同時,得到了一種許多農(nóng)作物所需的復合肥料MgNH4PO4·6H2O,而且同時也可去除廢水中的磷,是一種變廢為寶、經(jīng)濟可行的高濃度氨氮廢水處理技術。羅領先等[2]以濃度為1520 mg/L的模擬高濃度氨氮廢水為實驗用水,研究了溫度對反應速率的影響,然后又結合動力學條件對該反應pH的影響進行了探討。結果表明,溫度對化學沉淀法處理高濃度氨氮廢水的影響并不顯著,而pH值的影響卻很明顯,一般要求反應的pH值控制在8~10之間,氨氮去除率可達到93%以上。
1.3 吸附法
沸石是一類以硅酸鹽為主,具有陽離子交換性和較大吸附能力的礦物,其結構中含有堿金屬或堿土金屬離子,如Na+、Ca2+、Mg2+等。這些離子極易與周圍水溶液中的陽離子發(fā)生交換作用,交換后的沸石晶格骨架結構不被破壞,并可再生,從而使沸石具有離子交換樹脂的特性。近年來,國內許多學者利用沸石處理廢水中的氨氮,研究表明沸石對氨氮具有很強的選擇性離子交換能力;沸石作為極性吸附劑也是一種理想的生物載體。當廢水濃度為200 mg/L,對氨氮的對數(shù)吸附等溫線符合Freundlich方程,直線的斜率在0.1~0.5之間,可以作為高濃度氨氮廢水的吸附劑使用。
2 生物法
近年來出現(xiàn)的新型脫氮工藝都力求縮短生物脫氮中氮元素的轉化途徑,其共同點是在脫氮過程中僅先將氨氮氧化成亞硝酸氮,然后進行短程反硝化或同步反硝化,與傳統(tǒng)工藝相比,短程硝化反硝化需氧量減少25%,碳源需求減少40%,污泥產(chǎn)量減少300%。這一過程大大節(jié)約了碳源、能耗以及基建和運行費用。
2.1 半程硝化法
半短程硝化就是在微氧環(huán)境下將進水氨氮的一半氧化為亞硝酸氮,使出水NO2-N/NH3-H(質量濃度之比)為1∶1。李小霞[3]以自配制的高氨氮廢水為進水,以硝化反硝化污泥為種,在SBR反應器中采用消化污泥馴化啟動自養(yǎng)半短程硝化系統(tǒng),試驗過程說明,硝酸細菌始終存在于反應器中,只要條件適宜,都有可能繁殖生長,所以要嚴格控制自養(yǎng)半短程硝化系統(tǒng)的條件,防止短程硝化系統(tǒng)的轉變。
2.2 同步硝化反硝化
當硝化與反硝化反應在同一個反應器中同時進行時,稱為同時硝化反硝化。目前,對同步硝化反硝化的機制研究主要集中在微生物學、生物化學和物理學等方面,且多是考察在低DO條件下全程硝化的SND現(xiàn)象,呂宏德等[4]以垃圾滲濾液的UASB處理出水為研究對象,考察了在較高DO條件下,氨氮廢水短程硝化反應器中SND現(xiàn)象及各影響因素之間的相互關系。當DO為2~5 mg/L時,SND對TN的去除率為5%~30%,30%,去除的TN大致等于硝化過程中減少的TKN與產(chǎn)生的NOx-N的差值。C/N是影響SND去除總氮的決定性因素,隨著C/N比的提高,對TN的去除率增加。
2.3 短程硝化反硝化
短程硝化反硝化的新型脫氮途徑,具有節(jié)約能源、碳源,減少污泥產(chǎn)量和占地面積省等幾個大優(yōu)點,因此自開發(fā)以來成為國內外污水處理專家的重視,并成為污水生物脫氮研究領域的熱點。王廈[5]等著重研究了短程硝化對于高濃度氨氮廢水的去除,并對相關因素進行了動力學分析。研究結果表明,經(jīng)過馴化培養(yǎng)的活性污泥對高濃度氨氮廢水有很強的降解能力,進水氨氮容積負荷最高時達到3.2 g/(L·d),遠高于普通硝化反應的負荷。不同的溫度、溶解氧濃度對氨氮降解有顯著影響,35 ℃是合適的反應溫度,溶解氧濃度控制在1 mg/L。同時,廢水中有少量的有機物有利于氨氮降解,但是大量的有機物濃度會抑制亞硝化反應。
2.4 改進SBR
IMO-SBR工藝是結合了固定化微生物技術與SBR工藝的一種全新污水處理工藝,充分利用了固定化微生物和SBR的優(yōu)點,既保留了固定化微生物,又較好地利用了成熟的SBR工藝。在30 ℃下,氨氧化菌具有較快的生長速率,氨氧化速率較快。系統(tǒng)對有機物有較高的去除效率,有機物濃度較高時對氨氧化菌的生長有一定的影響。合適的有機物濃度能提高系統(tǒng)的脫氮能力。系統(tǒng)對pH的變化有較強的適應性,即使較高的游離氨濃度對系統(tǒng)的影響也較小,但合適的pH能提高系統(tǒng)的脫氮能力。
參考文獻
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關鍵詞:UASB 氨氮 上升
中圖分類號:TS261 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)11(b)-0043-01
啤酒工業(yè)由于生產(chǎn)上須使用低氮原料,導致廢水氨氮偏低,給處理設施的穩(wěn)定運行帶來一定的影響,需要定期補充氮源(大糞或尿素等)。本文在UASB處理啤酒廢水過程中,對廢水處理過程中氨氮進行了研究。發(fā)現(xiàn)經(jīng)UASB處理后,氨氮比例上升,滿足后續(xù)好氧處理氨氮需求。在處理工藝中無需配置氮源調節(jié)單元,降低了處理系統(tǒng)的控制要求及運行費用。
1 材料與方法
1.1 試驗裝置
某啤酒廠污水處理系統(tǒng)的UASB反應器及工藝流程。水樣進入混合池后,經(jīng)加酸或加堿調節(jié)為厭氧菌適宜的pH值(6.5~8.0)后,通過水泵進入UASB反應器。分別于UASB反應器進口及出水口采取水樣,測定各水樣的氨氮及COD。
1.2 試驗水質
1.3 分析方法
氨氮:納氏試劑比色法COD:重鉻酸鉀法。
2 結果與討論
2.1 氨氮分析結果
2.2 數(shù)據(jù)分析
好氧生物處理中對碳、氮、磷三種元素的營養(yǎng)比例需求一般為BOD5:N:P=100∶5∶1[1],在未通過UASB處理前,未能滿足該比例,我們在使用ABF法處理啤酒廢水時,需要定期補充氮源,且易發(fā)生污泥膨脹。通過上表,由于低氨氮廢水能夠通過UASB進行降解[2],其COD降解率達到93.55%,處理后廢水氨氮濃度上升,完全滿足好氧處理對氨氮的需求。
3 結論
通過以上分析,可知以下幾點。
(1)厭氧處理對氮源的適宜范圍比好氧較寬,在BOD5:氨氮=600∶5的低氮條件下,系統(tǒng)完全能夠運行正常,COD降解良好。
(2)低氨氮廢水通過UASB處理后,其氨氮濃度會提升,同時BOD5濃度降低,使得BOD5:N完全滿足100∶5的需求,可不再后續(xù)的好氧處理中添加氮源。
(3)產(chǎn)甲烷細菌能利用NH+4作為氮源,但利用有機氮源的能力較差[3],大量的高分子氮被UASB厭氧反硝化為低分子NH+4后未被甲烷菌進一步利用,導致廢水處理后氨氮含量反而高于處理前!
綜上所述,利用UASB處理低氨氮啤酒廢水,營養(yǎng)適宜范圍較寬[4],易于運行管理,運行費用較低,后續(xù)好氧處理可以不再添加氮源,是一種值得推廣的較為經(jīng)濟的污水處理方法!
參考文獻
[1] 胡亨魁.水污染控制工程[M].武漢理工大學出版社:213.
[2] 朱金英,楊金國.UASB反應器的運行管理[J].甘肅科技,2010,9,26(18):83.