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淺析氨氮廢水處理技術(shù) 多樣化選擇各具優(yōu)勢

發(fā)布時間:2020/4/17   點擊數(shù):401  字體顯示:

 當(dāng)下,污水氨氮含量超標(biāo)問題被重視,相關(guān)處理技術(shù)如雨后春筍般紛紛涌現(xiàn)。生物脫氮法、物化除氮法、折點氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、吹脫法等,均各有優(yōu)勢。

  淺析氨氮廢水處理技術(shù) 多樣化選擇各具優(yōu)勢

  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兩個方面。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急劇上升。近年來,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多含氮污染物的任意排放給環(huán)境造成了極大的危害。氮在廢水中以有機(jī)態(tài)氮、氨態(tài)氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NO3--N)以及亞硝態(tài)氮(NO2--N)等多種形式存在,而氨態(tài)氮是最主要的存在形式之一。廢水中的氨氮是指以游離氨和離子銨形式存在的氮,主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物的分解,焦化、合成氨等工業(yè)廢水,以及農(nóng)田排水等。氨氮污染源多,排放量大,并且排放的濃度變化大。

  2 氨氮廢水的危害

  水環(huán)境中存在過量的氨氮會造成多方面的有害影響:

  (1)由于NH4+-N的氧化,會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,對水生動植物的生存造成影響。在有利的環(huán)境條件下,廢水中所含的有機(jī)氮將會轉(zhuǎn)化成NH4+-N,NH4+-N是還原力最強(qiáng)的無機(jī)氮形態(tài),會進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成NO2--N和NO3--N。根據(jù)生化反應(yīng)計量關(guān)系,1gNH4+-N氧化成NO2--N消耗氧氣3.43 g,氧化成NO3--N耗氧4.57g。

  (2)水中氮素含量太多會導(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,造成濾池運轉(zhuǎn)周期縮短,從而增加了水處理的費用;妨礙水上運動;藻類代謝的最終產(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和胺作用會生成亞硝胺,而亞硝胺是三致物質(zhì)。NH4+-N和氯反應(yīng)會生成氯胺,氯胺的消毒作用比自由氯小,因此當(dāng)有NH4+-N存在時,水處理廠將需要更大的加氯量,從而

  增加處理成本。近年來,含氨氮廢水隨意排放造成的人畜飲水困難甚至中毒事件時有發(fā)生,我國長江、淮河、錢塘江、四川沱江等流域都有過相關(guān)報道,相應(yīng)地區(qū)曾出現(xiàn)過諸如藍(lán)藻污染導(dǎo)致數(shù)百萬居民生活飲水困難,以及相關(guān)水域受到了牽連等重大事件,因此去除廢水中的氨氮已成為環(huán)境工作者研究的熱點之一。

  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)兩個階段。第一階段為硝化過程,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)化為氮氣。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,分別是多級污泥系統(tǒng)、單級污泥系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)。

  3.1.1 多級污泥系統(tǒng)

  此流程可以得到相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果,其缺點是流程長、構(gòu)筑物多、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等。

  3.1.2 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、基建費用低、不需外加碳源、出水水質(zhì)高等優(yōu)點。后置式反硝化系統(tǒng),因為混合液缺乏有機(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串聯(lián)池子組成,通過改換進(jìn)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。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。其缺點是運行管理費用較高,且一般必須配置計算機(jī)控制自動操作系統(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)的兩個污泥系統(tǒng)。

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