氨氮去除方案.doc

目 录一、概述2二、处理工艺分析和选择3三、工艺流程图9四、主要设备选择10五、供电负荷11六、运行费用分析12一、 概述1. 项目概况废水中的氨氮常以氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。水处理氨氮主要是把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐，从而达到除去氨氮的效果。2. 编制依据 甲方提供的技术参数及要求； 中华人民共和国国家标准建设给水排水设计规范（GB50015-2003）； 三废处理工程技术手册（污水卷），北京环科院编，化学工业出版社，2000年； 给水排水设计手册，中国建筑工业出版社，2004年； 中华人民共和国国家标准污水综合排放标准GB8978-1996，1996年。3. 编制原则 充分考虑到本公司废水处理的历史和现状，尽可能汲取成功工程应用的经验； 充分考虑建设方现有的设施情况，通过对工艺运行参数进行优化，综合使用现有废水处理设施，争取在最短的时间内达到预期作用； 工艺设计中力求体现减少投资、降低运转费的原则，将用于废水处理的各项资金尽量发挥最大效用。 充分考虑未来厂区总体规划，为将来提高处理能力做好衔接准备。4. 污水水质水量 污水处理量：100m/h；氨氮含量：200ml/L。二、 处理工艺分析和选择目前采用的去除氨氮的工艺主要有生物硝化与反硝化、沸石选择性交换吸附、空气吹脱、折点氯化及化学沉淀法等五种。 1、生物硝化与反硝化(生物除氨氮法)(一) 生物硝化在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。生物硝化的反应过程为：NH4+十2O2=NO3-十2H+十H2O由上式可知：(1) 在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2) 硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。影响硝化过程的主要因素有：(1) pH值 当pH值为8.08.4时(20)，硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；(2) 温度 温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35，在15以下其活性急剧降低，故水温以不低于15为宜；(3) 污泥停留时间 硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为 0.30.5d-1(温度20，pH8.08.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间 必须大于硝化菌的最小世代时间 。在实际运行中，一般应取 2 ,或 2 ；(4) 溶解氧 氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在23mg/L以上；(5) BOD负荷 硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化，BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。(二) 生物反硝化在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2-N和NO3-N还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化过程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。以甲醇作碳源为例，其反应式为：6NO3-十2CH3OH6NO2-十2CO2十4H2O6NO2-十3CH3OH3N2十3CO2十3H2O十60H-由上可见，在生物反硝化过程中，不仅可使NO3-N、NO2-N被还原，而且还可位有机物氧化分解。影响反硝化的主要因素：(1) 温度 温度对反硝化的影响比对其它废水生物处理过程要大些。一般，以维持2040为宜。苦在气温过低的冬季，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2) pH值 反硝化过程的pH值控制在7.08.0；(3) 溶解氧 氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反应器内溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；(4) 有机碳源 当废水中含足够的有机碳源，BOD5/TN(35)时，可无需外加碳源。当废水所含的碳、氮比低于这个比值时，就需另外投加有机碳。外加有机碳多采用甲醇。考虑到甲醇对溶解氧的额外消耗，甲醇投量一般为NO3-N的3倍。此外，还可利用微生物死亡；自溶后释放出来的那部分有机碳，即内碳源，但这要求污泥停留时间长或负荷率低，使微生物处于生长曲线的静止期或衰亡期，因此池容相应增大。2、沸石选择性交换吸附沸石是一种硅铝酸盐，其化学组成可表示为：(M2+2M+)O.Al2O3.mSiO2nH2O (m210，n09)，式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子，M+代表Na+、K+等一价阳离子，为一种弱酸型阳离子交换剂。在沸石的三维空间结构中，具有规则的孔道结构和空穴，使其具有筛分效应，交换吸附选择性、热稳定性及形稳定性等优良性能。天然沸石的种类很多，用于去除氨氮的主要为斜发沸石。斜发沸石对某些阳离子的交换选择性次序为：K+，NH4+Na+Ba2+Ca2+Mg2+。利用斜发沸石对NH4+的强选择性，可采用交换吸附工艺去除水中氨氮。交换吸附饱和的拂石经再生可重复利用。溶液pH值对沸石除氨影响很大。当pH过高，NH4+向NH3转化，交换吸附作用减弱；当pH过低，H+的竞争吸附作用增强，不利于NH4+的去除。通常，进水pH值以68为灾。当处理合氨氮1020mg/L的城市严水时，出水浓度可达lmg/L以下。穿透时通水容积约100150床容。沸石的工作交换容量约0.410-3n-1mol/g左右。吸附铵达到饱和的沸石可用5g/L的石灰乳或饱和石灰水再生。再生液用量约为处理水量的35%。研究表明，石灰再生液中加入0.1mol的NaCl，可提高再生效率。针对石灰再生的结垢问题，亦有采用2的氯化钠溶液作再生液的，此时再生液用量较大。再生时排出的高浓度合氨废液必须进行处理。3、空气吹脱在碱性条件下(pH10.5)，废水中的氨氮主要以NH3的形式存在(图20-2)。让废水与空气充分接触，则水中挥发性的NH3将由液相向气相转移，从而脱除水中的氨氮。吹脱塔内装填木质或塑料板条填料，空气流由塔的下部进入，而废水则由塔顶落至塔底集水池。影响氨吹脱效果的主要因素有：(1) pH值 一般将pH值提高至10.811.5；(2) 温度 水温降低时氨的溶解度增加，吹脱效率降低。例如，20时氨去除率为9095，而10时降至约75%，这为吹脱塔在冬季运行带来困难；(3) 水力负荷 水力负荷(m3/m2h)过大，将破坏高效吹脱所需的水流状态，而形成水幕；水力负荷过小，填料可能没有适当湿润，致使运行不良，形成干塔。一般水力负荷为2.55m3/m2h；(4) 气水比 对于一定塔高，增加空气流量，可提高氨去除率；但随着空气流量增加，压降也增加，所以空气流量有一限值。一般，气/水比可取25005000(m3/m2)；(5) 填料构型与高度 由于反复溅水和形成水滴是氨吹脱的关键，因此填料的形状、尺寸、间距、排列方式够都对吹脱效果有影响。一般，填料间距4050mm，填料高度为67.5m。若增加填料间距，则需更大的填料高度；(6) 结垢控制 填料结垢(CaCO3)特降低吹脱塔的处理效率。控制结垢的措施有：用高压水冲洗垢层；在进水中投加阻垢剂：采用不合或少含CO2的空气吹脱(如尾气吸收除氨循环使用)；采用不易结垢的塑料填料代替木材等。空气吹脱法除氨，去除率可达6095%，流程简单，处理效果稳定，基建费和运行费较低，可处理高浓度合氨废水。但气温低时吹脱效率低，填科结垢往往严重干扰运行，且吹脱出的氨对环境产生二次污染。4、折点氯化投加过量氯或次氯酸钠(超过折点，参见第十四章)，使废水中氨完全氧化为N2的方法，称为折点氯化法，其反应可表示为：NH4+十1.5HOCl0.5N2十1.5H2O十2.5H+十1.5Cl- 由反应式可知，到达折点的理论需氯(C12)量为7.6kg/kg(NH3-N)，而实际需氯量在810kg/kg(NH3-N)。在pH67进行反应，则投药量可最小。接触时间一般为0.52h。严格控制pH值和投氯量，可减少反应中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有机物。5、化学沉淀法（MAP法）化学沉淀法从20世纪60年代就开始应用于废水处理，随着对化学沉淀法的不断研究，发现化学沉淀法最好使用Na2PO4和MgSO4。其基本原理是向NH4+废水中投加Mg+和PO43-，使之和NH4+生成难溶复盐MgNH4PO4*6H2O(简称MAP)结晶，再通过重力沉淀使MAP,从废水中分离。这样可以避免往废水中带入其它有害离子，而且MgSO4还起到了一定程度的中和H+的作用，节约了碱的用量。化学沉淀法可以处理各种浓度氨氮废水。其与生物法结合处理高浓度氨氮废水，曝气池不需达到硝化阶段，曝气池体积比硝化-反硝化法可以减小约一倍。NH4+-N在化学沉淀法中被沉淀去除，与硝化-反硝化法相比，能耗大大节省，反应也不受温度限制，不受有毒物质的干扰，其产物MAP, 还可用作肥料，可在一定程度上降低处理费用。综上所述我方总结这五种方式的的有缺点进行类比如下表：处理方法基本优点主要缺点适用范围生物硝化与反硝化法工艺成熟，脱氮效果较好。流程长，反应器大，占地多，常需外加碳源，能耗大，成本高。低浓度氨氮废水空气吹脱法(汽提法)工艺简单，效果稳定，适用性强，投资较低。能耗大，有二次污染，出水氨氮仍偏高。各种浓度废水，多用于中、高浓度废水沸石选择性交换吸附法工艺简单，操作方便，投资较省。树脂用量大、再生难,费用高,有二次污染。低浓度氨氮废水折点加氯法设备少，投资省，反应速度快，能高效脱氮。操作要求高，成本高，会产生有害气体。各种浓度废水，多用于低浓度废水化学沉淀(MAP)法工艺简单，操作简便，反应快，影响因素少，节能高效，能充分回收氨实现废水资源化。MAP用途有待开发。各种浓度废水、尤其高浓度氨氮废水综上所述并结合本工程水质的实际情况，我方选择化学沉淀法为本工程污水氨氮处理工艺。三、 工艺流程图调节池MgSO4加药系统2#反应池2#沉淀池Na2HPO4加药系统2#污泥井清水池消毒系统压滤机1#反应池污泥外运四、 主要设备选择主要设备表序号设备名称规格型号单位数量备注1调节池V=20m座12调节池提升泵Q=5 m/h台2一备一用31#反应池V=8m座14MgSO4加药系统V=1m项151#反应池提升泵Q=5 m/h台261#反应池搅拌机台172#反应池V=8m座18Na2HPO4加药系统V=1m套192#反应池提升泵Q=5 m/h台2102#反应池搅拌机台111沉淀池V=8 m座112污泥井V=4 m座113污泥井提升泵Q=2 m/h台2一备一用14板式压滤机系统套115清水池V=15m座116消毒加药系统套117控制系统套1五、 供电负荷序号设备名称单机功率数量备用数量装机功率（kwh）（KW）1调节池提升泵0.75210.7521#反应池提升泵0.75210.7531#反应池搅拌机0.751-0.7542#反应池提升泵0.75210.7552#反应池搅拌机0.751-0.756MgSO4加药系统1.51-