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工業(yè)廢水氨氮處理工藝

  隨著(zhù)現代工業(yè)的發(fā)展,水污染問(wèn)題越來(lái)越嚴重,導致水資源短缺日益嚴重,已引發(fā)全球危機。文章通過(guò)對氨氮廢水處理的重要性進(jìn)行論述,進(jìn)而探討了不同的氨氮廢水的處理技術(shù),然后就如何選擇處理工藝進(jìn)行研究,希望對促進(jìn)我國工業(yè)廢水氨氮處理工藝的提高,加強環(huán)境保護做出積極貢獻。

  1、氨氮工業(yè)廢水處理的重要性

  目前我國工業(yè)廢水中,氨氮的含量出現超標的情況,如何進(jìn)行氨氮處理成為社會(huì )可持續發(fā)展的新瓶頸,因此加強工業(yè)廢水氨氮處理技術(shù)具有非常重要的戰略意義,需要對此加以關(guān)注。在氨氮廢水產(chǎn)生的過(guò)程中,具有牽涉面廣、治理效率有限的特點(diǎn),因此在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水中難以進(jìn)行有效的氨氮處理,導致排出的氨氮濃度很高,有些甚至達到600mg/L或更高。同時(shí)由于有機氮的脫氮反應,氨氮濃度迅速增加,導致污染進(jìn)一步惡化。針對這種情況,有必要加強工業(yè)廢水氨氮處理工藝的研究,以有效應對工業(yè)廢水對于環(huán)境的污染和破壞,提高我國的社會(huì )發(fā)展水平,做到科學(xué)有效的發(fā)展,實(shí)現我國經(jīng)濟社會(huì )的健康可持續發(fā)展。另外,加強工業(yè)廢水氨氮的處理,還能夠對人類(lèi)的健康進(jìn)行保護,提高了水質(zhì),維護了生物多樣性,促進(jìn)了生態(tài)系統的平衡。

  2、工業(yè)氨氮廢水處理方法

  目前,工業(yè)氨氮廢水處理工藝主要包括物理、化學(xué)工藝和生物工藝,其中常用的有吹脫法、離子交換法、化學(xué)沉淀和化學(xué)氧化技術(shù)等。生物過(guò)程可分為傳統的硝化反硝化過(guò)程、新的硝化反硝化過(guò)程、同步硝化反硝化過(guò)程和厭氧氨氧化過(guò)程等。

  2.1 吹脫方法

  吹脫是氣液相分離過(guò)程,廢液進(jìn)入廢氣(載氣)并允許與揮發(fā)性廢水溶質(zhì)充分接觸,使溶解氣體通過(guò)氣液界面,并易于轉移到氣相中以實(shí)現雜質(zhì)的去除。通常,使用空氣或水蒸氣作為載氣。

  吹脫方法的特點(diǎn)是高效處理,氨去除效率可達90%,但耗電量大,通常用于煉鋼、化肥、石油化工等行業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是氨水回收后回收氨水質(zhì)量分數大于30%,雖然除氣過(guò)程的效率低于蒸汽過(guò)程的效率,但能耗低、設備簡(jiǎn)單、操作方便。在氨的總量不高的情況下,使用吹脫法是經(jīng)濟的,同時(shí)可以制成硫酸銨吸收劑,可以生產(chǎn)所需要的肥料。缺點(diǎn)是在大規模氨氮廢水處理工藝中,結垢是一個(gè)更難解決的問(wèn)題。通過(guò)安裝噴水系統可以有效地解決軟沉積物的問(wèn)題,但噴霧裝置不能除去硬沉積物,此外吹入的氣體會(huì )形成二次污染。因此吹脫法的優(yōu)化措施是吹脫過(guò)程通常與其他氨氮污水處理過(guò)程相結合,并且高濃度氨氮流出物通過(guò)吹脫過(guò)程進(jìn)行預處理。

  2.2 離子交換法

  在工業(yè)廢水處理中,離子交換法主要用于回收貴金屬離子,具有能耗低、無(wú)污染、工藝先進(jìn)、操作維護簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),并具有良好的物理和化學(xué)性質(zhì),能夠進(jìn)行全面的水溶性離子交換,有效提高工業(yè)廢水中氨氮的處理效率,實(shí)現可持續發(fā)展??茖W(xué)運用離子交換法,利用對環(huán)境無(wú)害的物質(zhì)替代工業(yè)廢水中的重金屬,實(shí)現工業(yè)廢水有效處理的同時(shí),對于加強環(huán)境保護也能夠起到一定的作用,實(shí)現我國土壤污染的有效治理,保障生態(tài)系統的平衡穩定。因此要對離子交換法進(jìn)行積極有效的研究,重點(diǎn)考慮方法的可行性和切實(shí)有效,以促進(jìn)我國工業(yè)社會(huì )的可持續發(fā)展。

  2.3 生物法

  生物法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、動(dòng)作穩定、無(wú)二次污染和經(jīng)濟優(yōu)勢,缺點(diǎn)是占地面積大、處理效率易受溫度和有毒物質(zhì)影響、對操作管理的要求高。

  (1)活性污泥法。

  這是目前使用最廣泛的生物處理方法,有足夠的通風(fēng)條件進(jìn)行供氧,在廢水和微生物絮體或菌膠團中,活性污泥微生物能夠有效消耗有機物質(zhì)并凈化廢水。序批式活性污泥法(SBR)適用于處理高濃度有機廢水,具有良好的生物降解性。目前已成功應用于堿渣廢水、農藥廢水、造紙廢水、焦化廢水和印染廢水的處理,具有非常廣闊的發(fā)展前景,有效提高了工業(yè)廢水氨氮處理的效率,實(shí)現我國工業(yè)的持續健康發(fā)展。

  (2)生物膜法。

  生物膜法是利用生物技術(shù)對工業(yè)廢水進(jìn)行過(guò)濾,使廢水連續通過(guò)固體填料(例如礫石、礦渣或塑料蜂窩等),在填料上形成漿狀生物膜。利用微生物技術(shù)來(lái)進(jìn)行清潔污泥,吸附和降解廢水中的有機污染物,從而有效進(jìn)行生物膜吸附沉淀物,并通過(guò)沉降來(lái)凈化廢水,達到工業(yè)廢水氨氮處理的目的。同時(shí)利用生物膜技術(shù)對氨氮進(jìn)行處理,顯著(zhù)改善了自然環(huán)境,提高了工業(yè)廢水的處理,且處理過(guò)程無(wú)污染,不會(huì )造成二次污染,因此我們要積極推廣這種技術(shù),有效提高工業(yè)廢水氨氮處理的效率。

  2.4 生物硝化和反硝化

  硝化和反硝化是處理氨氮廢水的有效方法,其原理是利用有機碳源使細菌脫氮。該方法是使用面最廣的脫氮方法,但氨的氧化需要大量的氧,在處理過(guò)程中增加了成本。為了有效降低成本負擔,可以在通風(fēng)條件下進(jìn)行處理,有助于氨氧化作用。根據生物學(xué)測試,短程硝化和反硝化不僅減少了工業(yè)廢水氨氮負擔,而且還在反硝化過(guò)程中儲存了所需的碳源。該技術(shù)具有很大的優(yōu)勢,其可儲存約25%的氧氣供應,去除氨氮率提高,污泥減量率為50%,縮短反應時(shí)間。缺點(diǎn)是它不能長(cháng)時(shí)間維持HNO2的積累,因此要科學(xué)合理的進(jìn)行選擇時(shí)間和工藝,達到高效發(fā)展的目的。

  2.5 化學(xué)沉淀法

  該方法主要是利用以下化學(xué)反應:Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4。利用化學(xué)沉淀的方法能夠有效的去除工業(yè)廢水中的氨氮,達到凈化污水的目的,其中磷酸銨鎂為主要沉淀。

  (1)pH的影響。

  從基本條件下的配方看,反應為正向反應,MAP是強堿,產(chǎn)生弱酸。在酸性條件下溶解,從而提高溶液的pH值,但pH值不高,它也不會(huì )太高,因為Mg2+和OH負離子最初會(huì )形成較少的可溶性Mg(OH)2沉淀,這會(huì )影響MAP的形成。根據目前的研究,最佳pH值為11。具體pH對N、P、Mg的濃度的影響如圖1所示。

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  (2)從方程式可以得出Mg2+、NH4+、PO43-的摩爾比為1∶1∶1,但由于溶液中存在鎂鹽和磷酸鹽,研究發(fā)現當按1∶1∶1時(shí),不能達到去除廢水的最佳效果。實(shí)驗表明,當Mg2+、NH4+、PO43-的摩爾比約為1.2~1.3∶1.0∶0.9時(shí),其去除廢水的效果優(yōu)于1∶1∶1。因此要合理控制化合物的多少,以進(jìn)行科學(xué)合理的反應。

  (3)反應時(shí)間的影響。

  Mg2+、NH4+的MAP沉淀過(guò)程非???,約在1min內完成,但反應時(shí)間對MAP粒徑影響很大,其反應時(shí)間短,析出物粒徑小,影響MAP沉降性能,不利于后續的固液分離,導致廢水的吸附能力下降,進(jìn)而影響到工業(yè)廢水氨氮的處理,使得工業(yè)廢水的處理達不到應有的效果,無(wú)法實(shí)現可持續發(fā)展的目的。

  (4)反應溫度的影響。

  在反應過(guò)程中,如果溫度太低,產(chǎn)生的MAP相對較慢,反之如果溫度太高,MAP沉淀物的溶解度會(huì )隨之增加,所以這兩種情況都會(huì )影響氨氮的處理效果。通常,工業(yè)廢水的處理在室溫下進(jìn)行,這有利于除去氨氮。它具有操作簡(jiǎn)便、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。MAP還可以用作化學(xué)試劑、飼料添加劑、復合肥等,通過(guò)多方面的運用,以達到一定的經(jīng)濟效益。

  (5)化學(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)。

  工藝設計相對簡(jiǎn)單、反應穩定、外界環(huán)境影響小、抗沖擊強度強、脫氮率高,效果明顯,且生產(chǎn)的磷酸銨鎂可用作肥料,解決了氮的回收和二次污染的問(wèn)題,具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

  3、工業(yè)廢水氨氮處理工藝優(yōu)化措施和選擇

  通過(guò)任何一種處理方法都難以實(shí)現廢水的完全純化,因此我們要經(jīng)常綜合運用幾種方法來(lái)形成處理系統,以滿(mǎn)足處理的要求。廢水處理過(guò)程的方法組合通常遵循易于操作、便于啟動(dòng)和易于遵循的原則。通常情況下首先會(huì )使用物理方法,然后再使用化學(xué)方法或進(jìn)行生物處理。雖然目前有許多去除氨氮的方法,但由于高操作成本和二次環(huán)境污染,并且物理和化學(xué)過(guò)程都具有某些局限性,因此在方法選擇上也需要謹慎選擇合理有效的方法。生物脫氮方法能有效地去除氮,但環(huán)境承載能力弱、環(huán)境要求高、投資大等因素都制約了生物脫氮方法的發(fā)展。要根據具體的要求和實(shí)際情況,選擇科學(xué)的處理工藝加強對于工業(yè)廢水中氨氮的處理,提高處理效率,實(shí)現對環(huán)境的保護,達到可持續發(fā)展的目的。

  4、結論

  綜上所述,各種污水處理應在選擇過(guò)程中充分考慮水質(zhì)特征和污水處理要求,力求使廢水處理過(guò)程簡(jiǎn)單經(jīng)濟,并選擇有效的處理方法進(jìn)行操作運行。結合當前廢水處理的現狀,由于工業(yè)鎂鹽的高成本、難以回收等缺陷,導致了化學(xué)沉淀對氨氮廢水去除的局限性。對于離子交換技術(shù),我國豐富的沸石資源將提供方便和廉價(jià)的原料,通過(guò)進(jìn)一步改善沸石基礎條件,可有效提高處理效率,然而,頻繁的再生產(chǎn)使用也將限制該方法的廣泛運用。在硝化和反硝化過(guò)程中,該工藝具有良好的發(fā)展前景和顯著(zhù)的處理效果,但其要求較高,占地面積較大。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗探討,我們通常采用組合工藝,對廢水進(jìn)行處理,有效節約成本,廢水處理結果完全符合國家廢水排放標準。在廢水處理方法的未來(lái)發(fā)展中,最小化投資將是廢水處理方法研究的關(guān)鍵。為此,我們仍需要不斷提高技術(shù),降低成本,探索工業(yè)氨氮廢水的最佳處理方法。( >

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