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氨氮废水处理技术

时间:2016-10-10 08:49  来源:www.qkgs.net   作者:琪康实业
 

  废水若含有机质或含氮化学药品,常造成氨氮量提高,产业如欲处理水中含氮物质,需先了解制程特性,制程所产生出之各股废水含氮物质为何、浓度为何、排放量为何、是否需进行回收再利用,方可针对特性及需求选用适合之处理方式。

 

氨氮废水处理技术:

一:物理法

  1.气提法

  气提法原理为质传效应,将含氮废水于硷性条件下操作,利用与气流互相接触将氨由液相中分离出来而去除,一般会于气提塔(stripping tower)中进行。而分离出来之气态氨可由水或酸进行回收,于高浓度时较具回收再利用价值。气提法于较高 pH 值环境下氨之去除率较佳,当 pH 控制9.5 时,氨氮去除率约 80%以上,故一般操作上,将 pH 值调升至 10.8 - 11.5(黄俊,2002),其他操作条件有气液比为 2,500- 5,000 空气-m3/-m3,水力负荷 2.5 - 5 m3/m2-h)。

  而于实厂操作时,为调整 pH 上升至最佳操作环境,若採用含石灰之类较便宜之硷剂,因会吸收空气中 CO2 而形成CaCO3,恐将导致气提塔堵塞,另需维持一定温度,避免氨溶解度增加而降低去除效率。此法需较大动力费用,同时要注意气态氨的收集处理问题。

  2.离子交换法

  离子交换法(ion exchange chromatography,简称 IEC)是从复杂的混合物中,分离性质相似大分子的方法之一,依据的原理是物质的酸硷性、极性,也就是所带阴阳离子的不同。电荷不同的物质,对管柱上的离子交换剂有不同的亲和力,改变冲洗液的离子强度和 pH 值,物质就能依次从层析柱中分离出来。离子交换树脂的交换反应是可逆的,遵循化学平衡的规

律,定量的混合物通过管柱时,离子不断被交换,浓度逐渐降低,在冲洗的过程中,会朝正反应方向移动,因而可以把树脂上的离子冲洗下来。

  此法运用于含氮废水处理中主要是将含铵离子置换而去除氨氮,可用之交换材料沸石,其中斜发沸石为沸石类矿物中Si/Al 比值较高的种类,通常存在含硅量较高的环境,为弱酸性阳离子交换剂,材料装填料时须注意平整,并达到设计要求高度,操作时 pH 值应控制在 48,反冲洗强度压力应为 15L/m2·S,滤速 412 m/h。使用前加入 8%氯化钠溶液浸泡 48小时以上,可去除水中的酚、铁、锰、氟等物质,氨氮去除率约为 50%~80%,如果污废水中含有具氧化性物质,可能会影响离子交换树脂造成处理效率降低。此法后续有离子交换树脂再生及废弃处理,使处理成本增加。

 

二:化学方法

  化学处理方法系于废水中添加强氧化剂与氨氮进行氧化还原反应而去除,常见方法为折点加氯法;本法操作于适当 pH 值时,可将氨氮氧化成氯胺,再氧化分解为氮气而去除,常使用之氧化剂如次氯酸钠(NaOCl)。理论上去除 1 单位之氨氮需要添加约 7 个单位之氧化剂,而实务上加氯比例 Cl2NH3-N 8~101,故添加药剂之操作成本较高。另,应控制适当 pH 值范围以降低氯胺产生机率;当操作 pH 4 时,虽效率高但消耗氯量大且会产生较多具呛鼻臭味之三氯胺,而 pH 大于 6 则副产物较少,一般而言,pH 控制在 6~7,反应时硷度须保持氨氮:硷度为 1 mg/L14.3 mg/L)

  使用此法时因液氯使用安全和贮存条件要求高,对 pH 控制技术要求也很高,加硷过量时将造成处理成本提高外,亦会产生大量副产物氯胺和有机氯造成环境二次污染。

 

三:生物方法

  1.硝化

  硝化反应为将氨氮在绝对好氧的环境下氧化成硝酸氮。硝化作用包含两个程序氨氮氧化成亚硝酸氮以及亚硝酸氮氧化成硝酸氮。上述两个程序由 2 种不同之菌种所执行,分别利用氨氮与亚硝酸氮作为能量来源,同时将氧气做为电子接受者,且将二氧化碳作为碳源。在氨氮氧化菌部分,最常见的菌种有Nitrosomonas,然而 NitrosococcusNitrosopiraNitrosovibrio以及 Nitrosolobus 等菌种亦皆能有效将氨氮氧化成亚硝酸氮。上述菌种分布相当广泛且都同属于 Proteobacteria 菌属之 beta分支。而在亚硝酸氮氧化菌部分,如 NitrospiraNitrospinaNitrococcusNitrocystis 等,上述菌种则属于 Proteobacteria 菌属之 alpha 分支。

  2.脱氮

  在脱氮反应部分,通常在厌氧(无氧)条件下发生,系属于异相生物转换程序,被氧化后之氨氮(包含硝酸氮与亚硝酸氮)将被异营菌还原成氮气。此过程中硝酸氮与亚硝酸氮成为电子接受者而有机碳则作为碳源使用。此类菌种属于革兰氏阴性菌且属于 Proteobacteria 菌属之 alpha beta 分支,包含PseudomonusAlcaligenesParacoccus 以及 Thiobacillus 等,同时,一些革兰氏阳性菌(Halobacterium)等也会有此种还原能力。

  除传统生物除氮程序之外,好氧脱氮作用、光合脱氮作用与厌氧氨氧化脱氮程序(Anammox)等等已被发展完成,其中厌氧氨氧化作用系利用厌氧环境下 anammox 微生物之脱氮作用,将氨氮直接脱氮。