技術(shù)文章
Technical articles 一、吹脫法
在堿性條件下,利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關(guān)系進行分離的一種方法。一般認為吹脫效率與溫度、pH、氣液比有關(guān)。
王文斌等[1]對吹脫法去除垃圾滲濾液中的氨氮進行了研究,控制吹脫效率高低的關(guān)鍵因素是溫度、氣液比和pH。在水溫大于25 ℃,氣液比控制在3500左右,滲濾液pH控制在10.5左右,對于氨氮濃度高達2000~4000 mg/L的垃圾滲濾液,去除率可達到90%以上。吹脫法在低溫時氨氮去除效率不高。
王有樂等[2]采用超聲波吹脫技術(shù)對化肥廠高濃度氨氮廢水(例如882 mg/L)進行了處理試驗。佳工藝條件為pH=11,超聲吹脫時間為40 min,氣水比為l000:1試驗結(jié)果表明,廢水采用超聲波輻射以后,氨氮的吹脫效果明顯增加,與傳統(tǒng)吹脫技術(shù)相比,氨氮的去除率增加了17%~164%,在90%以上,吹脫后氨氮在100 mg/L以內(nèi)。
為了以較低的代價將pH調(diào)節(jié)至堿性,需要向廢水中投加一定量的氫氧化鈣,但容易生水垢。同時,為了防止吹脫出的氨氮造成二次污染,需要在吹脫塔后設(shè)置氨氮吸收裝置。
Izzet等[3]在處理經(jīng)UASB預(yù)處理的垃圾滲濾液(2240 mg/L)時發(fā)現(xiàn)在pH=11.5,反應(yīng)時間為24 h,僅以120 r/min的速度梯度進行機械攪拌,氨氮去除率便可達95%。而在pH=12時通過曝氣脫氨氮,在第17小時pH開始下降,氨氮去除率僅為85%。據(jù)此認為,吹脫法脫氮的主要機理應(yīng)該是機械攪拌而不是空氣擴散攪拌。
二、沸石脫氨法
利用沸石中的陽離子與廢水中的NH4+進行交換以達到脫氮的目的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重金屬的廢水。然而,蔣建國等[4]探討了沸石吸附法去除垃圾滲濾液中氨氮的效果及可行性。小試研究結(jié)果表明,每克沸石具有吸附15.5 mg氨氮的極限潛力,當沸石粒徑為30~16目時,氨氮去除率達到了78.5%,且在吸附時間、投加量及沸石粒徑相同的情況下,進水氨氮濃度越大,吸附速率越大,沸石作為吸附劑去除滲濾液中的氨氮是可行的。
Milan等[5]用沸石離子交換法處理經(jīng)厭氧消化過的豬肥廢水時發(fā)現(xiàn)Na-Zeo、Mg-Zeo、Ca-Zeo、k-Zeo中Na-Zeo沸石效果,其次是Ca-Zeo。增加離子交換床的高度可以提高氨氮去除率,綜合考慮經(jīng)濟原因和水力條件,床高18 cm(H/D=4),相對流量小于7.8BV/h是比較適合的尺寸。離子交換法受懸浮物濃度的影響較大。
應(yīng)用沸石脫氨法必須考慮沸石的再生問題,通常有再生液法和焚燒法。采用焚燒法時,產(chǎn)生的氨氣必須進行處理。
三、膜分離技術(shù)
利用膜的選擇透過性進行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便,氨氮回收率高,無二次污染。蔣展鵬等[6]采用電滲析法和聚丙烯(PP)中空纖維膜法處理高濃度氨氮無機廢水可取得良好的效果。電滲析法處理氨氮廢水2000~3000 mg/L,去除率可在85%以上,同時可獲得8.9%的濃氨水。此法工藝流程簡單、不消耗藥劑、運行過程中消耗的電量與廢水中氨氮濃度成正比。PP中空纖維膜法脫氨效率>90%,回收的硫酸銨濃度在25%左右。運行中需加堿,加堿量與廢水中氨氮濃度成正比。
乳化液膜是種以乳液形式存在的液膜具有選擇透過性,可用于液-液分離。分離過程通常是以乳化液膜(例如煤油膜)為分離介質(zhì),在油膜兩側(cè)通過NH3的濃度差和擴散傳遞為推動力,使NH3進入膜內(nèi),從而達到分離的目的。用液膜法處理某濕法冶金廠總排放口廢水(1000~1200 mgNH4+-N/L,pH為6~9)[7],當采用烷醇酰胺聚氧乙烯醚為表面活性劑用量為4%~6%,廢水pH調(diào)至10~11,乳水比在1:8~1:12,油內(nèi)比在0.8~1.5。硫酸質(zhì)量分數(shù)為10%,廢水中氨氮去除率一次處理可達到97%以上。
四、 MAP沉淀法
主要是利用以下化學反應(yīng):
Mg2 ++NH4++PO43-=MgNH4PO4
理論上講以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽,當[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13時可生成磷酸銨鎂(MAP),除去廢水中的氨氮。穆大綱等[8]采用向氨氮濃度較高的工業(yè)廢水中投加MgCl2·6H2O和Na2HP04·12H20生成磷酸銨鎂沉淀的方法,以去除其中的高濃度氨氮。結(jié)果表明,在pH為8.9l,Mg2+,NH4,P043-的摩爾比為1.25:1:1,反應(yīng)溫度為25 ℃,反應(yīng)時間為20 min,沉淀時間為20 min的條件下,氨氨質(zhì)量濃度可由9500 mg/L降低到460 mg/L,去除率達到95%以上。由于在多數(shù)廢水中鎂鹽的含量相對于磷酸鹽和氨氮會較低,盡管生成的磷酸銨鎂可以做為農(nóng)肥而抵消一部分成本,投加鎂鹽的費用仍成為限制這種方法推行的主要因素。海水取之不盡,并且其中含有大量的鎂鹽。Kumashiro等[9]以海水做為鎂離子源試驗研究了磷酸銨鎂結(jié)晶過程。鹽鹵是制鹽副產(chǎn)品,主要含MgCl2和其他無機化合物。Mg2+約為32 g/L為海水的27倍。Lee等[10]用MgCl2、海水、鹽鹵分別做為Mg2+源以磷酸銨鎂結(jié)晶法處理養(yǎng)豬場廢水,結(jié)果表明,pH是重要的控制參數(shù),當終點pH≈9.6時,反應(yīng)在10 min內(nèi)即可結(jié)束。由于廢水中的N/P不平衡,與其他兩種Mg2+源相比,鹽鹵的除磷效果相同而脫氮效果略差。
五、化學氧化法
利用強氧化劑將氨氮直接氧化成氮氣進行脫除的一種方法。折點加氯是利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氨氣脫氨,這種方法還可以起到殺菌作用,但是產(chǎn)生的余氯會對魚類有影響,故必須附設(shè)除余氯設(shè)施。在溴化物存在的情況下,臭氧與氨氮會發(fā)生如下類似折點加氯的反應(yīng):
Br-+O3+H+→HBrO+O2,
NH3+HBrO→NH2Br+H2O,
NH2Br+HBrO→NHBr2+H2O,
NH2Br+NHBr2→N2+3Br-+3H+。
Yang等[11]用一個有效容積32 L的連續(xù)曝氣柱對合成廢水(氨氮600 mg/L)進行試驗研究,探討B(tài)r/N、pH以及初始氨氮濃度對反應(yīng)的影響,以確定去除多的氨氮并形成少的NO3-的佳反應(yīng)條件。發(fā)現(xiàn)NFR(出水NO3--N與進水氨氮之比)在對數(shù)坐標中與Br-/N成線性相關(guān)關(guān)系,在Br-/N>0.4,氨氮負荷為3.6~4.0 kg/(m3·d)時,氨氮負荷降低則NFR降低。出水pH=6.0時,NFR和BrO--Br(有毒副產(chǎn)物)少。BrO--Br可由Na2SO3定量分解,Na2SO3投加量可由ORP控制。
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