氨氮废水的特性及处理方法.docx

近年来，我国社会经济高速发展，对矿产资源尤其是稀土资源产生了巨大需求。但稀土冶炼过程中会产生大量高氨氮废水。我国已将氨氮纳入了“十二五”环境污染物约束性控制指标，对冶炼行业废水排放制定了更为严格的标准，铅锌行业废水氨氮直接排放标准需控制在8 mg/L 以下。那么，如何选用高效经济的方法对其进行处理？下面海普就为大家详细的介绍下氨氮废水的特性及处理方法的相关信息，希望对你有所帮助。1、氨氮废水现状：目前，工业氨氮废水处理的方法主要有物理化学方法和生物方法，其中，常用的吹脱法、吸附法、膜技术、化学沉淀法、化学氧化法属于物理化学方法。生物方法可分为传统硝化反硝化法和新型的短程硝化反硝化法、同时硝化反硝化法、厌氧氨氧化法等。但是由于水质指标的不同和工艺条件的限制，针对不同类别的废水，采用的处理技术有很大差异，如在高浓度氨氮废水处理过程中常采用吹脱-生物法、吹脱-折点氯化法、化学沉淀-生物法等。而在低浓度氨氮废水处理中考虑到成本和效益问题常采用吸附法、生物法等。我们将对含氨氮废水不同处理技术及其效果等进行分析和总结，提供参考。高浓度氨氮废水处理技术高浓度氨氮废水是指氨氮质量浓度大于500mg/L的废水。伴随石油、化工、冶金、食品和制药等工业的发展，以及人民生活水平的不断提高，工业废水和城市生活污水中氨氮的含量急剧上升，呈现氨氮污染源多、排放量大，并且排放的浓度增大的特点。目前针对高氨氮废水的处理技术主要使用吹脱法、化学沉淀法等。吹脱法：将空气通入废水中，使废水中溶解性气体和易挥发性溶质由液相转入气相，使废水得到处理的过程称为吹脱。将氨氮废水pH调节至碱性，此时，铵离子转化为氨分子，再向水中通入气体，使其与液体充分接触，废水中溶解的气体和挥发性氨分子穿过气液界面，转至气相，从而达到去除氨氮的目的。空气吹脱法的效率虽比蒸汽法的低，但能耗低、设备简单、操作方便。在氨氮总量不高的情况下，采用空气吹脱法比较经济，同时可用硫酸作吸收剂吸收吹脱出的氨氮，生成的硫酸铵可制成化肥。但在大规模的氨吹脱-汽提塔生产过程中，产生水垢是较棘手的问题。通过安装喷淋水系统可有效解决软质水垢问题，可对硬质水垢，喷淋装置也无法消除。此外，低温时氨氮去除率低，吹脱的气体形成二次污染。尽管吹脱法可以将大部分氨氮脱除，但处理后的废水中氨氮仍然高达100mg/L以上，无法直接排放，还需要后续深度处理。化学沉淀法（磷酸铵镁沉淀法）：亦是向氨氮污水中投加含Mg2+和PO43-的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石（磷酸铵镁）的形式沉淀出来，同时回收污水中的氮和磷。其工艺设计操作相对简单，反应稳定，受外界环境影响小，抗冲击能力强，脱氮率高效果明显，生成的磷酸铵镁可作为无机复合肥使用，因此解决了氮的回收和二次污染的问题，具有良好的经济和环境效益。磷酸铵镁沉淀法适用于处理氨氮浓度较高的工业废水磷酸铵镁沉淀法处理氨氮废水的适宜条件是：pH约为9.0，n（P）n（N）n（Mg）在111.2左右，磷酸铵镁沉淀法的脱氮率能维持在较高水平，普遍能够达到90 %以上。低浓度氨氮工业废水处理技术：由于技术和处理成本方面的原因，许多企业在排放污水时仅对COD进行深度处理，往往忽略了对低浓度氨氮的处理。废水中氨氮的构成主要有两种，一种是氨水形成的氨氮，一种是无机氨形成的氨氮，主要是硫酸铵、氯化铵等。氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一，对这类污水进行回收利用时还会对管道中的金属产生腐蚀作用，缩短设备和管道的寿命，增加维护成本。目前工业上常用于处理低浓度氨氮的技术主要有吸附法、折点氯化法、生物法、膜技术等。吸附法：吸附是一种或几种物质（称为吸附物）的浓度在另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化的过程，其实质是物质从液相或气相到固体表面的一种传质现象。吸附法是处理低浓度氨氮废水较有发展前景的方法之一。吸附法常利用多孔性固体作为吸附剂，处理低浓度氨氮废水较为理想的是离子交换吸附法，它属于交换吸附方法的一种，利用吸附剂上的可交换离子与废水中的NH4+发生交换并吸附NH3分子以达到去除水中氨的目的，是可逆过程，离子间的浓度差和吸附剂对离子的亲和力为吸附过程提供动力。一般只适用于低浓度氨氮废水，而对于高浓度的氨氮废水，使用吸附法会因吸附剂更换频繁而造成操作困难，因此需要结合其他工艺来协同完成脱氮过程。折点氯化法：折点氯化法是污水处理工程中常用的一种脱氮工艺，其原理是将氯气通入氨氮废水中达到某一临界点，使氨氮氧化为氮气的化学过程。其处理效率高且效果稳定，去除率可达100 %；该方法不受盐含量干扰，不受水温影响操作方便，有机物含量越少时氨氮处理效果越好，不产生沉淀，初期投资少，反应迅速完全能对水体起到杀菌消毒的作用。但折点氯化法仅适用于低浓度废水的处理，因此多用于氨氮废水的深度处理。该方法的缺点是：液氯消耗量大，费用较高，且对液氯的贮存和使用的安全要求较高，反应副产物氯胺和氯代有机物会对环境造成二次污染。生物法：废水中的氨氮在各种微生物作用下，通过硝化、反硝化等一系列反应最终生成氮气，从而达到去除的目的，对于可生化性高的废水（BOD/COD0.3），氨氮可通过生物法脱除。用生物法处理含氨氮废水时，有机碳的相对浓度是考虑的主要因素。生物法具有操作简单、效果稳定、不产生二次污染且经济的优点，缺点占地面积大，处理效率易受温度和有毒物质等的影响且对运行管理要求较高。同时，在工业运用中应考虑某些物质对微生物活动和繁殖的抑制作用。此外，高浓度的氨氮对生物法硝化过程具有抑制作用，因此当处理氨氮废水的初始质量浓度300 mg/L时，采用生物法效果较好。新型生物脱氮技术之短程硝化反硝化技术：短程硝化反硝化与传统生物脱氮相比具有以下优点：对于活性污泥法，可节省25 %的供氧量，降低能耗，节省碳源，一定情况下可提高总氮的去除率，提高了反应速率，缩短了反应时间，减少反应器容积。但由于亚硝化细菌和硝化细菌之间关系紧密，每个影响因素的变化都同时影响到两类细菌，而且各个因素之间也存在着相互影响的关系，这使得短程硝化反硝化的条件难以控制。厌氧氨氧化技术：厌氧氨氧化是指在缺氧或厌氧条件下，微生物以NH4+为电子受体，以NO2- 或NO3- 为电子供体进行的NH4+、NO2- 或NO3- 转化成N2的过程。厌氧氨氧化技术可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗，免去反硝化反应的外源电子供体，可节省传统硝化反硝化过程中所需的中和试剂，产生的污泥量少。但目前为止，其反应机理、参与菌种和各项操作参数均不明确。膜技术之反渗透技术：反渗透技术是在高于溶液渗透压的压力作用下，借助于半透膜对溶质的选择截留作用，将溶质与溶剂分离的技术，具有能耗低、无污染、工艺先进、操作维护简便等优点。利用反渗透技术处理氨氮废水的过程中，设备给予足够的压力，水通过选择性膜析出，可用作工业纯水，而膜另一侧氨氮溶液的浓度则相应增高，成为可以被再次处理和利用的浓缩液。在实际操作中，施加的反渗透压力与溶液的浓度成正比，随着氨氮浓度的升高，反渗透装置所需的能耗就越高，而效率却是在下降。电渗析法：是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从电解质溶液中分离出来的过程。电渗析法可高效地分离废水中的氨氮，并且该方法前期投入小，能量和药剂消耗低，操作简单，水的利用率高，无二次污染副产物。行业客户需求：氨氮废水的成分复杂,不能直接进行排放,因此必须要对废水进行预处理对废水处理要包括以下三点：1、高效、稳定的去除废水中的有氨氮，处理后的出水能够达标排放，不造成水体污染。2、一次投资费用低、运行费用低、设备操作维护方便。3、工艺先进可靠、无二次污染。海普定制化工艺简介：江苏海普功能材料有限公司地处苏州工业园区，是一家以特种吸附剂、催化剂为核心技术，配套应用工艺开发、技术服务、工程实施等，为客户解决相关环保难题的国家高新技术企业。海普的技术团队分别于2013年、2015年获得苏州工业园区领军人才奖，2015年获得姑苏领军人才奖，江苏海普功能材料有限公司于2015年、2018年连续两次被评为国家高新技术企业，2018获批为苏州市吸附与催化功能纳米材料工程技术研究中心。江苏海普功能材料有限公司在吸附材料处理方面具有领先的技术水平，配套的吸附处理工艺高效、稳定，为国内多家行业龙头企业解决了多项环保难题。海普吸附工艺的原理是利用我公司开发的特种吸附材料对要去除的组分或物质进行选择性吸附，当吸附饱和时，再利用特定的脱附剂对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生，如此不断循环进行，吸附法处理废水常规工艺见下图。吸附处理废水常规工艺图采用海普的吸附工艺处理氨氮废水时，将废水预先过滤去除其中的悬浮和颗粒物质，然后进入吸附塔吸附，吸附塔中填充的特种吸附材料能将废水中的氨氮吸附在材料表面，实现有水体氨氮的脱除。吸附饱和后，用脱附剂脱附，氨氮废水吸附处理工艺流程见下图。氨氮废水吸附处理工艺流程工艺处理效果：采用吸附工艺处理氨氮废水，可有效脱除废水中的氨氮，详见下图：该企业要求处理后废水中氨氮含量低于20 mg/L，实验处理效果表明采用吸附处理，废水中的氨氮去除率稳定在90 %以上，出水中氨氮含量可以控制在10 mg/L以下，在保证达到客户的要求的同时留有一定的安全余量，能有效防止入料废水的水质波动造成出水不达标，处理效果见下图。工艺的核心优势：目前针对工业废水中高浓度氨氮的处理方法主要使用物理化学方法做预处理，其他方法进行后续处理，虽能取得较好的处理效果，但仍存在结垢、二次污染的问题。此外，高浓度的氨氮对生物法硝化过程具有抑制作用。采用吸附法处理氨氮废水，能将废水中的氨氮高效去除，保证处理后的废水含量在20 mg/L以下，以满足企业的要求，降低废水后续处理的压力。吸附法的优点有：1、高效去除废水中的氨氮，严格控制处理后废水氨氮的浓度，含量在20 mg/L以下。2、大大降低了企业的废水处理费用，吸附法的处理费用一般为100200元/吨。3、对企业现场产生的废酸采样样品进行实验，以科技为基础，实验为依据来设计吸附工艺，废水和工艺之间的匹配度100 %。4、设备占地节省、结构紧凑，土建和设备投资少；脱附剂多次套用、逐级提浓，药剂利用率高，运行费用低。5、可实现模块组件形式，能根据生产能力灵活调节，安装方便。6、工艺先进、成熟，无二次污染，有强大的技术支持和丰富的工程应用经验。