氨氮废水处理技术进展综述_图文

1、第11卷第3期2008年7月西安文理学院学报:自然科学版Journal of Xian University of A rts &Science (Nat Sci Ed Vol .11No .3Jul .2008文章编号:100825564(20080320090204收稿日期:2008204206作者简介:任义(1983,男,重庆人,长安大学环境科学与工程学院硕士研究生.研究方向:长距离输水.氨氮废水处理技术进展综述任义1,王磊2,狄雅茹3(1.长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054;2.中国市政工程西北设计研究院,甘肃兰州730000;3.西安市机动车排气污染监督监测中心

2、,陕西西安710061摘要:对氨氮废水的处理技术进行综述,主要阐述了生物处理法,物理化学处理技术以及土壤灌溉技术的原理和技术特点.通过对各种方法的比较,得出它们各自的优缺点,并明确指出了在选择处理技术时应重点考虑的因素.通过系统深入地分析各种工业废水的性质及成分,选择相应合适的处理技术及工艺.关键词:废水处理技术;氨氮废水;工业废水;处理技术及工艺中图分类号:X703文献标识码:A氨氮排入水体,特别是流动较缓慢的湖泊、海湾,容易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖,形成富营养化污染1,在工业应用中,对某些金属,特别是对铜具有腐蚀性;当污水回用时,再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖

3、,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,并影响换热效率.脱氨方法有很多,目前在工业上应用的主要有生物脱氮法、吹脱法、折点加氯法、离子交换法,化学沉淀法等.本文对氨氮处理技术作一综述并对各种方法的优缺点进行分析汇总.1生物处理法生物脱氮法适用于处理含有机物的低氨氮浓度废水,主要应用于化工废水和生活污水的处理.微生物去除氨氮过程需经过两个阶段:NH +4NO -2NO -3NO -2N 2(1(1(2第一阶段为硝化过程,在N itr os omonas 菌和N itr obacter 菌在有氧条件下将氨态氮转化为亚硝态氮和硝态氮的过程,第二阶段为反硝化过程,污水中的硝态氮和亚硝态氮在无氧或低氧条件下,被

4、反硝化菌(异养,自养微生物均有发现且种类很多还原转化为氮气2.常见的生物脱氮流程可以分为三类.(1多级污泥系统:多级污泥系统通常称为传统的生物脱氮流程(见图1.此流程可以得到相当好的BOD 去除效果和脱氮效果,其缺点是流程长,构筑物多,基建费用高,需要外加碳源,运行费用高,出水中残留一定量的甲醇等.(2单级污泥系统:单级污泥系统的形式有:前置反硝化系统、后置反硝化系统及交替工作系统.前置反硝化的生物脱氮流程,通常称为A /O 流程(见图2.与传统的生物脱氮工艺流程相比,该工艺具有流程简单、构筑物少、基建费用低、不需外加碳源、出水水质高等优点.而后置式反硝化系统,因为混合液缺乏有机物,一般还需要

5、人工投加碳源,但脱氮的效果可高于前置式,理论上可达到接近百分之百的脱氮.交替工作的生物脱氮流程主要由两个串联池子组成,通过改换进水和出水的方向,两个池子交替在第3期任义,等: 氨氮废水处理技术进展综述图1传统的三级生物脱氮流程缺氧和好氧的条件下运行,它利用交替工作的方式,避免了混合液的回流,其脱氮效果优于一般流程.其缺点是运行管理费用较高,而且必须配置计算机控制自动操作系统. 图2A /O 生物脱氮流程(3生物膜系统:将上述系统中的缺氧池和好氧池改为固定生物膜反应器,即形成生物膜脱氮系统.此系统中应有混合液回流,但不需污泥回流,在缺氧的好氧反应器中保存了适应于反硝化和好氧氧化及硝化反应的两个污

6、泥系统.2物理化学处理技术2.1折点氯化法NH +4+1.5HCl O 0.5N 2+1.5H 2O +2.5H +1.5Cl-(22.2化学沉淀法某些高浓度氨氮废水因为含有大量对微生物有害的物质,不宜采用生物法处理,所以人们考虑用化学法去除高浓度氨氮,其中化学沉淀法研究的较多.此法可去除氨氮、重金属及某些大分子有机物,常与其它处理技术组合,既适用于反渗透、活性炭吸附等深度处理的预处理,也可用于生化处理的预处理或深度处理.对氨氮的去除率很高,可达90%以上,但费用比吹脱法高,产生的污泥对环境造成二次污染,但当其用于脱氮预处理时,也可采用P O 43-类物质,污泥可作肥料使用,故有很大的灵活性,

7、不受温度影响、操作简单.它的主要费用是药剂,如能找到价廉高效的沉淀剂,则可大大降低处理费用也可以因地取材,采用海水或卤水替代镁盐,磷酸盐可以采用磷肥厂或含磷企业排放的含磷废水.有研究表明:用化学沉淀法处理垃圾渗滤液(NH +4-N 浓度为1.500g /L 时,去除率达96%3.赵庆良4等对香港新界西垃圾渗滤液做了研究,结果表明,在pH 值为8.6时投加MgCl 26H 2O 和Na 2HP O 412H 2O,可将氨氮由5618mg/L 降至65mg/L;在同样条件下,投加Mg O 与85%H 3P O 4,可将氨氮由5404mg/L 降到1688mg/L.2.3离子交换法离子交换法选用对氨

8、离子有很强选择性的吸附材料作为交换树脂,从而达到去除氨氮的目的.常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脱石等.Mercer 等曾用美国Hect or 产的斜发沸石进行了二次处理消除NH 4+-N 的试验.根据斜发沸石和强酸性阳离子交换树脂I R -120的NH 4+和Ca 2+交换等温线的对照,可以看出,斜发沸石对NH 4+-N 选择交换性远优于有机离子交换树脂I R -120,Mercer 将浓度为1929西安文理学院学报:自然科学版第11卷18.5mg/L的NH4+-N的二次处理水通过二个沸石柱,研究NH+4-N的除去效果.结果表明,沸石具有+-N能力.除去率可以高达98%5.良好的除去NH42

9、.4吹脱法吹脱法是将废水pH值调节至碱性,然后在汽提塔中通入空气或蒸汽通过气液接触将废水中的游离氨吹脱至大气中,然后通入蒸汽,升高废水温度,从而提高一定pH值时被吹脱的氨的比率.用该法处理氨时,需考虑排放的游离氨总量应符合氨的大气排放标准,以免造成二次污染.包括蒸汽吹脱法和空气吹脱法,其机理是将废水调至碱性,然后在吹脱塔中通入空气或蒸汽,经过气液接触将废水中的游离氨.低浓度废水通常在常温下用空气吹脱,而炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等行业的高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱.蒸汽吹脱法效率较高,氨氮去除率能达到90%以上,但能耗较大;空气吹脱法虽然效率比前者低,但能耗低,设备简单,操作

10、方便,在出水氨氮总量不高的情况下,采用空气吹脱比较经济.对于吹脱的氨氮也可以用硫酸做吸收剂,将生成的硫酸铵制成化肥.邓斌利用烟道气处理焦化剩余氨水,把生成的硫酸铵以及废水中的有机物和烟尘一起经收尘器收集后,用来制砖或作锅炉燃烧的助燃添加剂6.为了减少能耗,王有乐等7将压缩空气作为超声波的动力,使水分子承受交替压缩和扩张,产生空化气泡,从而加强NH3的挥发和传质效果,使其更容易由液相转为气相.对氨氮浓度为982mg/L废水进行试验,采用气液比为1000:1时,用非超声波吹脱氨氮效率为81.53%,用超声波吹脱氨氮效率为98.72%,提高了约17%.2.5液膜法乳状液膜法去除氨氮的机理是:氨态氮(

11、NH-N易溶于膜相(油相,它从膜相外高浓度的外侧,3通过膜相的扩散迁移,到达膜相内侧与内相界面,与膜内相中的酸发生解脱反应.2.6电渗析除氨氮技术电渗析是一种膜法分离技术,它利用施加在阴阳膜对之间的电压去除水溶液中溶解的固体.在电渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电压,当进水通过多对阴阳离子渗透膜,含氨离子及其它离子在施加电压的影响下,通过膜而进入另一侧的浓水中去,并在浓水中集聚,因而从进水中分离出来.杨小奕等8采用电渗析法可将含NH-N浓度为30003200mg/L废水中的氨氮去除85%以上.电渗析法处理此3废水不受pH值、温度的限制,操作简便,且可回收氨.2.7催化湿式氧化法催化湿式氧化法是2

12、0世纪80年代国际上发展起来的一种治理废水的新技术.在一定温度、压力下,在催化剂作用下,经空气氧化,可使污水中的有机物和氨分别氧化分解成CO,N2和H2O等无害物2质,达到净化的目的.具有净化效率高(废水经过净化后可达到饮用水标准、流程简单、占地面积少等特点.经多年应用与实践,这一废水处理方法的建设及运行费用仅为常规方法60%左右,因而在技术上和经济上均具有较强的竞争力9.杜鸿章等对催化湿式氧化法作了一系列的研究10,在270、9MPa 的工艺条件下,研制的催化剂可使焦化污水氨氮的去除率达到99.6%,经处理后的污水水质优于国家环保排放标准的要求.湿式氧化法的不足在于催化剂的流失和设备的腐蚀.

13、3土壤灌溉土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水(<50mg/L作为农作物的肥料来使用,既为污灌区农业提供了稳定的水源,又避免了水体富营养化,提高了水资源利用率.西红柿罐头废水与城市污水混合并经氧化塘处理氨氮浓度至11mg/L后用于灌溉,氨氮可完全被吸收;马铃薯加工厂废水也用于喷淋灌溉,经测定, 25mg氨氮/L的排放水中有75%的氨氮被吸收,日本A i Chi大学生物实验室和A i Chi-ken农业研究中心,利用日本西南地区水稻田对氨氮进行吸收研究表明,只需占总面积5%的水稻田就可以吸收该地区39第3期任义,等:氨氮废水处理技术进展综述所有排污渠中一半的氨氮负荷.但用于土壤灌溉的废水必须经过预

14、处理,去除病菌、重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质,防止对地面、地下水的污染及病菌的传播.4结语国内外氨氮废水降解的各种技术与工艺过程,不同技术有各自的优势与不足之处,由于不同废水性质上的差异,还没有一种通用的方法能处理所有氨氮废水.因此,必须针对不同工业过程的废水性质,以及它所含的成分进行深入系统的研究,选择和确定处理技术及其工艺.目前,生物脱氮法主要用于含有机物的低氨氮浓度化工废水和生活污水的处理,该法技术可靠,处理效果好.对于高浓度氨氮废水主要采用吹脱法,近年来兴起的膜法分离技术及催化湿式氧化等法具有很好的应用前景.参考文献1钱易.环境保护与可持续发展M.北京:高等教育出版社,2000

15、:50-51.2RANDALL C W,BAARNARD J L,STE NSE L H D.Design and retr ofit of waste water treat m ent p lants for bi ol ogical nutri2ent re movalM.Technom ic Pubishing com.,Pennsyvania,US A,1992.3李斌.序批式活性污泥(S BR系统内的短程反硝化及特性试验研究D.西安建筑科技大学工学硕士学位论文,2004.4赵庆良,李湘中.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮J.环境科学,1999,20(5:90-92.5张栓昌,杨华蕊

16、,韩成.天然沸石离子交换性能及其应用M.北京:科学出版社,1986.6邓斌.利用烟道气处理焦化剩余氨水技术J.环境工程,2000,18(3:17.7王有乐,翟钧,谢刚.超声波吹脱技术处理高浓度氨氮废水试验研究J.环境污染治理技术与设备,2001,2(2:59-63.8杨小奕,蒋展鹏,潘咸峰.膜法处理高浓度氨氮废水的研究J.水处理技术,2003,29(2:85-88.9孙佩石.净化处理高浓度有机废水的催化湿式氧化法技术J.云南化工,1996(4:53-57.10杜鸿章.焦化污水催化湿式氧化净化技术J.工业水处理,1996,16(6:11-13.责任编辑王新奇 Su mmary of Amm on

17、 i a and N itrogen W a ste W a ter Trea t m en t TechnologyREN Yi1,WANG Lei2,D I Ya2ru3(1.School of Envir on mental Science and Engineering,Changan University,Xian710064,China;2.China North westMunici pal Engineering Design and Research I nstitute,Lanzhou730000,China;3.The Center of Mot or Vehicle E

18、xhaust Polluti on Supervisi on and Monit oring,Xian710061,China Abstract:W ith the devel opment of science and technol ogy,many kinds of waste water treat m ent technol ogies have made rap id p r ogress in recent years.The a mmonia nitr ogen waste water treat m ent technol ogy was dis2 cussed.The p rinci p le