铵盐和硝酸盐对煤制气废水生化处理影响及去除技术
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浓硝酸及硝酸铵生产废水综合利用技术研究浓硝酸和硝酸铵是化工生产过程中常见的物质,它们的生产过程会产生大量的废水。
这些废水含有大量的氮、磷等有机物和无机盐类,如果直接排放到环境中会给生态系统造成严重的污染。
因此,如何有效地处理这些废水,减少环境污染,成为了化工生产过程中重要的课题。
1.生物法处理生物法处理是一种成本低廉、高效率的处理废水的方法。
该方法使用微生物对污染物进行分解和转化,能够有效地降解浓硝酸废水中的有机物和氮、磷等无机盐类。
对于浓硝酸废水,一般采用AO、SBR等各种生物反应器来处理。
这些反应器具有体积小、操作简便、维护方便等优点。
2.蒸发结晶法蒸发结晶法是一种常见的处理重金属、无机盐类的技术。
该技术利用蒸发器将废水蒸发浓缩,形成晶体,晶体通过分离等手段分离出来。
这种方法适用于浓缩、回收硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物和硫酸盐等无机盐类的浓硝酸废水处理。
3.离子交换法离子交换法是一种常用的物理-化学处理技术,该技术通过固定相(树脂)表面的离子交换基与废水中的离子进行交换,从而实现离子的分离和回收。
离子交换技术用于浓硝酸废水处理可使浓硝酸的含盐量大大减少,浓度得到大幅度提高。
1.化学沉淀法化学沉淀法是一种成本较低的处理废水技术。
该技术使用化学反应使废水中的污染物形成沉淀物,通常采用该技术处理含铵离子废水。
通过控制反应条件和加入沉淀剂,硝酸铵废水中的铵盐可以被有效地去除。
生物法处理将处理物质引入到一个生物体系中,通过微生物反应去除污染物。
对于硝酸铵废水,采用A/O法,SBR法、UASB法等污泥法技术处理废水,能够有效去除氮、磷等污染物质。
3.膜分离技术膜分离技术是一种高效、环保的处理废水的方法。
该方法利用超滤、纳滤、反渗透等技术,将废水中的有机物、无机盐类、微生物等不同的成分分离出来。
这种方法可以高效地去除硝酸铵废水中的溶解性物质和悬浮物等。
综上所述,对于浓硝酸和硝酸铵生产废水的综合利用技术,目前各种技术都有其优缺点,只有根据实际情况选择合适的技术进行处理,才能有效地减少环境污染。
煤化工行业高含盐废水处理探究随着煤炭资源的不断开采和利用,煤化工行业作为国民经济的重要支柱产业之一已经在我国的经济发展中扮演着举足轻重的角色。
然而,由于煤化工生产过程中会产生大量的含盐废水,这些废水如果不得当的处理,将会对环境和人民的生活造成巨大的影响。
因此,对煤化工行业高含盐废水的处理问题进行探究,解决高含盐废水问题已经成为该行业迫切需要解决的问题。
一、煤化工行业高含盐废水形成原因煤化工行业是以煤炭为原料生产化肥、石油化工、煤制气、煤馏分、焦化等产品的产业。
其中,以煤炭为原料进行化学反应,其过程中所使用的水中通常会带含有各种化学物质,如Na2CO3、NaCl、Na2SO4、NH4Cl等,由此形成了高含盐废水。
煤化工行业高含盐废水的污染源主要有高锰酸钾、硫酸铵、铵盐、硫酸钠等。
二、高含盐废水处理方式1. 蒸发结晶法这是一种先将高盐含水污水经过预处理后,进行蒸发结晶、分离和干燥处理的方法。
将含盐废水加热成为饱和状态,使含盐水将会结晶。
再利用干燥设备把含盐水分离出来。
这种方式的优点是处理后的固体废弃物体积小,处理效率高,缺点是需要大量的蒸汽和高成本的能源。
2. 离子交换法这是利用离子交换树脂将水中的离子与树脂上的离子交换,将含盐水中的盐分和离子去除的一种方法。
这种方法能够不影响污水的pH值来去除盐分,且可以回收高质量的水分,缺点是树脂会随着时间的推移而过度使用,效率开始降低并且需要定期维护。
3. 真空蒸馏法真空蒸馏法是以真空为主要手段,在蒸发加速中以低能量萃取水和溶于水的盐类,进而达到废水处理的效果,能够达到高效取水的效果,可以进行重复使用。
此方法对颜色,味道,悬浮物等均有不错的去除效果。
三、煤化工行业高含盐废水的处理过程煤化工行业高含盐废水的处理过程包括预处理、化学沉淀、离子交换、反渗透脱盐等一系列的步骤,预处理的主要作用是去除废水中的颗粒,亚硫酸盐等有机物,使其获得较好的性状。
化学沉淀是用化学试剂将几乎所有的污染物沉淀于沉淀池,以最大程度地提高废水中的清洁度。
污水处理中的去除硝酸盐和氨氮的技术随着工业化和城市化的不断推进,污水处理变得尤为重要。
污水中的硝酸盐和氨氮是两种常见的污染物,对环境和人类健康造成严重影响。
因此,研发和应用去除硝酸盐和氨氮的技术成为了污水处理工程的重中之重。
一、去除硝酸盐的技术1. 生物处理法生物处理法是目前应用最广泛的硝酸盐去除技术之一。
该技术利用厌氧细菌将硝酸盐通过还原作用转化为氮气,进而实现硝酸盐的去除。
厌氧生物反应器、厌氧-好氧工艺以及硝酸盐假性硝化法等都属于生物处理法的一种。
生物处理法具有运行成本低、效果稳定等优点,因此在污水处理领域得到广泛应用。
2. 化学处理法化学处理法是去除硝酸盐的另一种常用技术。
其中,常用的化学处理方法包括还原法和吸附法。
还原法主要通过加入还原剂将硝酸盐还原为氨氮或氨酸盐,从而达到去除硝酸盐的目的。
吸附法则是通过在处理过程中加入特定吸附剂,利用吸附剂对硝酸盐具有较强吸附能力,将硝酸盐从污水中吸附出来。
这两种化学处理法都有着高效去除硝酸盐的特点,但由于成本较高,应用范围相对较窄。
二、去除氨氮的技术1. 曝气法曝气法是去除氨氮的常用技术之一。
在曝气池中,通过对水体进行曝气处理,通过气体和水水的接触,使得氨氮逐渐转化为游离态氮,从而实现氨氮的去除。
曝气法具有设备简单、成本较低等优点,并且在生活污水处理中得到广泛应用。
2. 膜分离法膜分离法是一种基于半透膜原理的氨氮去除技术。
该技术通过膜的选择性透过性,将氨氮从污水中分离出来。
常见的膜分离法包括超滤法、反渗透法等。
这类技术具有去除效果好、排放水质高等优势,但由于设备和维护成本较高,仍然需要进一步推广应用。
三、综合应用技术除了上述独立应用的技术,还有一些综合应用技术能够同时去除硝酸盐和氨氮。
比如,生物接触氧化法和生物膜法通过结合生物处理和化学处理的特点,充分发挥各自的优势,实现了同时去除硝酸盐和氨氮的效果。
这类综合应用技术在硝酸盐和氨氮去除领域具有较大的应用潜力。
煤化工含盐废水处理与综合利用探讨煤化工是指通过煤及其衍生物生产能源、化工产品的过程。
在这一过程中,会产生大量的含盐废水,对环境造成一定的污染。
因此,合理高效地处理和综合利用煤化工含盐废水具有重要的意义。
首先,煤化工含盐废水的处理是保护环境的必要措施。
含盐废水中的盐类物质含量较高,不仅对地下水、河流等水源造成垃圾物质的污染,而且还会对生态系统、土壤和植物生长等产生极大的危害。
因此,处理含盐废水有助于保护生态环境,维护人类健康。
其次,煤化工含盐废水的处理可以实现资源的回收利用。
含盐废水中的盐类物质可以被提取出来,制备成工业盐、食用盐和化肥等产品。
通过科学合理的技术手段,可以将含盐废水中的盐类物质回收利用,实现资源的循环利用,减少资源浪费。
目前,煤化工含盐废水处理和综合利用的方法主要分为物理处理、化学处理和生物处理三种。
物理处理方法主要包括蒸发结晶、蒸发浓缩和膜分离等技术。
蒸发结晶是将含盐废水进行加热,使水分蒸发,产生饱和溶液,再通过晶体的分离、干燥等步骤得到结晶的盐。
蒸发浓缩是将含盐废水进行加热,使其浓缩,得到高浓度盐水,然后通过其他技术手段进一步处理。
膜分离是利用特殊的膜材料,将含盐废水中的盐类物质与水分分离,从而实现盐的回收利用。
化学处理方法主要包括化学沉淀、离子交换和电解等技术。
化学沉淀是通过加入一定的化学试剂,使废水中的盐类物质与试剂发生反应,形成不溶于水的沉淀物,然后通过沉淀物的分离得到清洁的水。
离子交换是利用固体吸附剂与废水中的盐类物质发生离子交换反应,从而实现盐的回收。
电解是利用电流通过设置电极,将废水中的盐类物质分解成离子,从而达到水的净化目的。
生物处理方法主要包括生物降解和生物吸附等技术。
生物降解是通过添加一些微生物,使其中的有机盐物质被降解成无害的化合物,从而达到减少废水中盐含量的目的。
生物吸附是利用一些微生物的吸附能力,使其中的盐类物质被吸附和蓄积在微生物体内,从而实现盐的定向回收。
浓硝酸及硝酸铵生产废水综合利用技术研究浓硝酸及硝酸铵是常见的化工原料,它们在生产过程中会产生大量废水,含有高浓度的硝酸盐和其他有机物质,对环境造成严重污染。
寻找浓硝酸及硝酸铵生产废水的综合利用技术具有重要意义。
本文将对浓硝酸及硝酸铵生产废水综合利用技术进行研究和探讨。
一、废水的性质及环境影响浓硝酸及硝酸铵生产废水主要含有以下成分:硝酸盐、有机物、废弃酸和碱液等。
其中硝酸盐是废水中的主要污染物之一,它对环境具有严重的危害性。
硝酸盐可以引起水体富营养化,从而影响水质,导致藻类大量繁殖,甚至引发水华。
硝酸盐还可以在土壤中蓄积,影响农作物的生长,对环境和生态系统造成长期影响。
二、综合利用技术研究1. 生化处理技术将硝酸盐和有机物质降解为无害物质是浓硝酸及硝酸铵生产废水综合利用的关键。
生化处理技术可采用生物降解的方法,利用微生物将有机废物氧化还原为无害的二氧化碳和水,并将硝酸盐还原为氮气。
2. 微波辐照技术微波辐照技术是一种高效的化学氧化方法,能够将水中的有机物氧化为无害物质,并分解硝酸盐。
该技术具有高效、快速、无需加热、无需氧气等特点,可在较短时间内完成废水的处理。
3. 离子交换技术离子交换技术是利用吸附树脂对废水中的离子进行除去的方法。
通过合适的吸附树脂材料,可以有效地去除废水中的硝酸盐和其他离子,净化废水。
通过再生处理,还可以回收和利用废水中的硝酸盐。
4. 膜分离技术膜分离技术是利用特殊膜对废水进行分离和浓缩的技术。
通过微孔膜、逆渗透膜等技术,可以有效地将废水中的有机物、硝酸盐等进行分离,得到高纯度的产品和浓缩的废水,从而实现综合利用。
三、综合利用技术的应用前景综合利用技术可以有效地实现浓硝酸及硝酸铵生产废水的资源化利用,减少对环境的污染,并可以为企业带来经济效益。
生化处理技术能够将废水中的有机物降解为无机物,减少对环境的影响;微波辐照技术可实现快速高效的废水处理,适用于大规模工业废水处理;离子交换技术和膜分离技术则可以实现废水的高效净化和资源回收利用。
浓硝酸及硝酸铵生产废水综合利用技术研究浓硝酸及硝酸铵是工业生产中常见的化学品,它们在生产过程中会产生大量的废水。
随着环境保护意识的增强和政府对环境保护的重视,废水处理和综合利用技术已成为了重要的研究课题。
本文旨在探讨浓硝酸及硝酸铵生产废水的处理和综合利用技术,希望能为相关生产企业提供一些参考和借鉴。
一、废水的主要成分及特点浓硝酸及硝酸铵生产废水主要含有硝酸盐、硫酸盐、重金属离子等有害物质,具有高浓度、难生物降解等特点。
废水还具有酸性强、毒性大的特点,对环境造成的危害较大。
二、废水处理技术1、化学法处理采用化学法处理浓硝酸及硝酸铵生产废水,主要是通过中和、沉淀等方法将废水中的有害物质转化成无害或低毒的化合物,实现废水的净化。
但是该方法存在着化学药剂消耗大、处理成本高等缺点。
3、综合利用技术综合利用技术是指将废水中的有用组分提取出来,进行资源化利用。
浓硝酸及硝酸铵生产废水中含有大量的硝酸盐和硫酸盐,可以在适当的条件下进行结晶分离,提取出硝酸铵、硫酸铵等化合物,进一步进行加工利用,实现废水资源的化学品综合利用。
三、综合利用技术的研究进展近年来,随着环保问题的持续发酵和技术的不断进步,针对浓硝酸及硝酸铵生产废水的综合利用技术研究取得了一些进展。
主要包括以下几个方面:1、高效结晶分离技术针对废水中的硝酸盐和硫酸盐进行高效结晶分离技术的研究,提高分离效率和产物纯度。
2、废水中有害物质的转化利用技术研究废水中的有害物质如硝酸铵、硫酸铵等的转化利用技术,开发新型的产物和应用领域。
3、综合利用技术的工程应用将综合利用技术应用于工业生产中,实现工程化规模生产,提高资源综合利用效率。
四、综合利用技术的应用前景综合利用技术的研究和应用将为浓硝酸及硝酸铵生产企业带来重要的经济和社会效益。
一方面,综合利用技术可以降低废水处理成本,提高资源综合利用效率,降低生产成本,增强企业的竞争力。
综合利用技术可以减少环境污染,提高产品的环保性能,符合国家环保政策,获得相关政策支持和激励,实现可持续发展。
煤化工废水中硝酸盐的去除及其反应机理研究摘要:煤化工废水中的硝酸盐污染对环境和人类健康造成了严重的威胁。
因此,研究硝酸盐在煤化工废水中的去除技术及其反应机理对于解决该问题具有重要意义。
本文综述了硝酸盐的来源与危害,介绍了化学法、生物法和物理法三种常用的煤化工废水中硝酸盐去除技术,并对其去除机理进行了深入研究。
研究结果表明,不同的去除技术在去除硝酸盐时具有不同的优缺点,可以根据具体情况选择合适的技术组合应用。
此外,硝酸盐的化学、生物和物理转化机理也需要深入研究,以更好地指导实际应用中的工程实践。
最后,本文总结了当前硝酸盐去除技术的研究现状,并展望了未来的研究方向。
关键词:煤化工废水,硝酸盐,去除技术,反应机理一、绪论煤化工是一种重要的能源生产方式,但其废水排放中常常含有大量的硝酸盐。
硝酸盐是一种常见的水污染物,来源包括化肥、煤矿、石化、城市生活污水等。
硝酸盐污染不仅对水体造成严重污染,还对人类和生态环境产生潜在的危害。
硝酸盐可以通过硝化作用转化为亚硝酸盐和亚硝酸,这些物质在人体内可以形成亚硝酸胺类致癌物质,对人类健康造成潜在威胁。
因此,研究煤化工废水中硝酸盐的去除技术及其反应机理对于保护水环境和人类健康具有重要意义。
二、硝酸盐的来源与危害2.1 硝酸盐的来源硝酸盐主要来自于人类活动和自然界。
人类活动如化肥生产、煤矿开采、石化生产、城市生活污水处理等都是硝酸盐的重要来源。
例如,煤化工废水中的硝酸盐主要来自于煤矿和煤化工生产过程中的脱硫、脱氮、洗涤等步骤,其中含有大量的硫酸盐、硝酸盐等化合物。
此外,化肥生产过程中使用的硝酸肥料和农田施用的化肥也是农田和地下水中硝酸盐污染的重要来源。
2.2 硝酸盐的危害硝酸盐污染对环境和人类健康造成了严重的危害。
首先,硝酸盐污染对水体生态系统产生负面影响。
硝酸盐会通过水体中的硝化作用转化为亚硝酸盐和亚硝酸,这些物质对水生生物具有毒性,会影响水生生物的生存和繁殖。
其次,硝酸盐污染对人类健康造成潜在威胁。
浅谈煤化工行业高含盐废水处理技术煤化工行业是我国的重要产业,但同时也面临着高含盐废水处理的难题。
随着我国工业化进程的加快,煤化工行业所产生的高含盐废水问题越来越突出,如果不能有效处理这些高含盐废水,将对环境和人类健康造成严重影响。
煤化工行业高含盐废水处理技术的研究和应用显得尤为重要。
一、煤化工行业高含盐废水的特点煤化工行业产生的高含盐废水主要包括两个方面:一是煤炭气化和煤制油过程中产生的含盐废水;二是煤化工行业中涂料生产和金属表面处理等工序所产生的含盐废水。
高含盐废水的处理难点主要有以下几个方面:1. 含盐浓度高:煤化工行业生产过程中所产生的废水一般含有较高的盐分,这一特点造成了废水处理的难度,因为一般的废水处理方法对高盐浓度的废水处理效果较差。
2. 有机物质多:煤化工废水中除了盐分外,还伴随着大量的有机物质,这些有机物质与高盐浓度共同存在,给废水处理带来了更大的挑战。
3. 处理成本高:由于废水处理难度大,对废水处理设备的要求高以及处理成本高,给煤化工企业增加了不小的负担。
目前,针对煤化工行业高含盐废水的处理技术有以下几种:1. 离子交换法:利用离子交换树脂去除废水中的盐分,这种方法适用于盐浓度不是特别高的情况,但对高盐废水的处理效果不佳。
2. 蒸发结晶法:将废水蒸发浓缩后结晶,分离出盐分,但其设备投资大、运行成本高等问题限制了其在实际应用中的推广。
3. 电渗析法:利用电渗析膜将废水中的盐分和水分离,但设备投资大、能耗高、膜寿命短等问题也限制了其在实际应用中的推广。
以上所述的煤化工行业高含盐废水处理技术都存在各自的局限性,没有一种技术能够完全解决高含盐废水处理难题。
研究一种能够高效处理高含盐废水的新型技术显得尤为重要。
近年来,随着科技的不断进步和环保意识的增强,煤化工行业高含盐废水处理技术也出现了一些新的发展趋势。
1. 膜技术的应用:目前,膜技术在废水处理领域得到了广泛应用,其中反渗透膜技术在高含盐废水处理中表现优异。
煤化工项目废水零排放及含盐废水处理技术探讨发布时间:2022-09-05T06:14:26.610Z 来源:《科技新时代》2022年3期2月作者:李国梁1 姚倩倩2[导读] 在目前的煤化工产业中,往往都要消耗很多水,排水量也不小,废水中通常含有大量的污染物,从而便会污李国梁1 姚倩倩21.河南省煤气(集团)有限责任公司 4500012.河南开祥精细化工有限公司 472300摘要:在目前的煤化工产业中,往往都要消耗很多水,排水量也不小,废水中通常含有大量的污染物,从而便会污染到周围环境。
所以,在调节处理煤化工水质的过程中,要注意优化废水排放的问题,这样煤化工行业科学可持续发展的目标才能尽早实现。
关键词:煤化工项目;废水零排放;含盐废水处理技术;探讨与论述前言随着我国经济发展速度的不断加快,要求进一步提高资源的利用率,这样才能使现代经济发展的实际需求得以满足。
新型煤化工产业的发展,就我国的能源结构而言,煤炭储量大,缺乏的是石油和天然气,所以就只能用煤炭来合成、替代或制取所需的燃料油、石油化工产品等,在最大化满足经济需求的同时,要不断降低对资源的依赖性。
在2014年的能源会议中,明确规定了对煤制气、煤制油的规划方案,其中指出:截止到2020年,煤制油、煤制气建设要分别达到三千万吨和五百亿立方米的庞大规模。
基于此,还得全方位分析并优化煤化工产业中对环境的污染现象,唯有如此,废水、废气零排放的理想目标方能早日达成。
1.废水零排放“零排放”广义的来说指的是不向生态环境中排放任何废弃物,包括废水、废液、废气、固体废物等。
废水零排放在文中主要讲的是工业废水实现零排放。
1972年,美国针对水污染控制法提出了修正,特别是针对工业废水做出了相应的要求。
具体是对工业废水进行了明确的限制排放,要求排放单位在1983年之前完成最佳的排放限度,在1985年之后完成不向通航的水运排放的目标。
也正是因此,废水零排放的概念应运而生。
废水脱氮处理技术概况氨氮和硝酸盐对煤制气废水生化处理影响及去除技术摘要:本文综述了来源(加药等)、去除技术:控制或减少来源(减少硝酸盐药使用,防止带入)、控制总氮量;后续回水中的氨氮、硝态氮对生化影响目录1 来源、危害及对生化处理的影响 (1)1.1 来源 (1)1.1.1一般废水中氨氮来源 (1)1.1.2煤制气项目含氨氮废水来源 (1)1.2 危害 (1)1.3 对生化处理的影响 (2)1.3.1氨氮影响 (2)1.3.2硝酸盐影响 (2)2 废水脱氮技术 (2)2.1 生物脱氮 (2)2.1.1 硝化-反硝化工艺 (2)2.1.2 同步硝化-反硝化工艺 (4)2.1.3 短程硝化-反硝化工艺 (4)2.1.4 厌氧氨氧化工艺 (5)2.1.5 好氧反硝化工艺 (6)2.1.6 藻类养殖除氮工艺 (8)2.2 物化法脱氮 (8)2.2.1 吹脱法 (8)2.2.2 选择性离子交换法 (9)2.2.3 膜分离技术 (9)2.2.4 MAP沉淀法 (10)2.2.5 化学脱氮法 (11)2.3 物化-生化联合法脱氮 (12)3 煤气化废水脱氮 (12)4 小结及建议 (13)1 来源、危害及对生化处理的影响1.1 来源1.1.1一般废水中氨氮来源废水中的氨氮主要来源有两种,一种是在氮素循环中,废水中的有机氮化合物可经过氨化微生物的分解释放出氨;另一种由N2经氮微生物的固氮作用产生。
一般废水中,氮元素以有机态氮(氨基酸、胺类、氰化物、硝基化合物等)、铵态氮、硝酸态氮和亚硝酸态氮形式存在。
1.1.2煤制气项目含氨氮废水来源煤制气项目含氨氮废水来源主要包括碎煤气化与粉煤气化过程产生的废水,低温甲醇洗、硫回收、焦油加氢等装置废水和全场地面冲洗水、全厂生活污水等,也有通过投加化学药剂和微生物营养物质带入的。
一般来说,煤气化过程产生的高浓度酚氨回收废水是含氨废水主要来源,而煤气净化过程产生的煤气终冷水、分离水和焦油精制过程产生的废水则贡献相对较少,但是对其处理同样不容忽视。
另外,煤制气废水在处理过程中,一些含氮元素有机物或无机化合物(如废水中的硫氰化物、氰化物等)经微生物作用在化学和生化反应中转化为氨态氮,这部分氨氮也需要加以关注。
1.2 危害废水中的氨氮是造成水体富营养化和环境污染的一种重要物质,氨氮超标会造成水体严重富营养化,致使受纳水体DO降低和水生生物死亡,甚至形成“水华“现象;氨氮硝化生成的硝酸在某些情况下会在人体消化道内被反硝化还原为亚硝酸盐,亚硝酸盐会与人体血红蛋白反应引起高铁血红蛋白症。
此外,亚硝酸盐是亚硝酸胺的前身,而亚硝酸胺是强致癌物质;含有大量氨氮的水体作为给水水源时,氨氮会与氯生成氯胺,从而增加用氯量,降低消毒能力效率,导致处理成本上升;同时,废水处理中氨氮浓度过高会严重抑制硝化菌对氨氮的去除。
同样,NO3-也危害人类健康。
NO3-进入人体后被还原为NO2-, NO2-有致癌作用。
婴幼儿体内吸入的NO3-进入血液后与血红蛋白作用,将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)而导致形成高铁血红蛋白,高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合,引起高铁血红蛋白症。
世界卫生组织(WHO)颁布的饮用水质标准规定NO3--N的最大允许浓度为10mg/L,而我国部分省市的地下水中NO3--N含量高达20~50mg/L。
硝酸盐在水中溶解度高,稳定性好,难于形成共沉淀或吸附。
因此,传统的简单水处理技术,如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。
1.3 对生化处理的影响1.3.1氨氮影响赵庆良等研究了合成废水和垃圾渗滤液中氨氮浓度对活性污泥微生物活性的影响,研究结果认为,氨氮对活性污泥微生物活性有抑制作用,废水中氨氮浓度越高,其对微生物活性抑制效果越强。
1.3.2硝酸盐影响钟晨宇等研究硝酸盐对厌氧生物膜和颗粒污泥的同时产甲烷反硝化性能影响认为:(1)硝酸盐浓度对生物膜和颗粒污泥的同时脱氮除碳功能产生重要影响,但生物膜体系对硝酸盐的处理能力更强。
(2)生物膜和颗粒污泥体系对硝酸盐的抵御和恢复能力不同。
颗粒污泥在低浓度的硝酸盐负荷下表现出更好的抵御能力和恢复能力,而生物膜则更适合于高浓度硝酸盐负荷下脱碳功能和脱氮功能的耦合。
(3)亚硝酸盐积累是影响生物膜和颗粒污泥体系同时脱氮除碳性能的主要因素。
同等情况下,颗粒污泥体系中亚硝酸盐积累量远远高于生物膜体系,最大量可达10 倍。
2 废水脱氮技术2.1 生物脱氮生物脱氮是目前公认的经济、有效、最有发展前途的方法。
生物脱氮研究已取得很大发展并走向成熟,但实际应用中也有一些不足之处。
2.1.1 硝化-反硝化工艺传统的硝化-反硝化(nitrification-denitrification)工艺分为两个阶段:在好氧条件下硝化细菌将废水中的有机氮转化为氨氮(NH4+-N),再将NH4+-N进一步氧化成亚硝态氮(NO2--N)和硝态氮(NO3--N),方程式(1)和(2)是这一阶段的反应关系式;反硝化菌在缺氧条件下利用各种碳源将NO3--N还原为氮气(N2),从而将氮从废水中去除,这一阶段的反应以甲醇为例可用方程式(3)和(4)表示。
2NH4++3O 2→ 2NO2-+2H2O +4H+(1)2NO2-+O2→ 2NO3-(2)6NO3-+2CH3OH → 6NO2-+2CO2 +4H2O (3)6NO2-+3CH3OH → 3N2 +3CO2 +3H2O +6OH-(4)由于硝化细菌和反硝化细菌的生态位不同,这两个过程是不能同时发生的。
因此,传统的硝化-反硝化工艺有:后置反硝化工艺、前置反硝化工艺(A/O工艺、A2/O工艺)、SBR工艺等。
这些工艺都是将好氧区与缺氧区分开,使硝化、反硝化独立进行。
后置反硝化工艺保证了出水中氮的含量,但一般需外加碳源(如甲醇等);前置反硝化可以利用新鲜废水中的有机物,无需另加碳源;SBR 工艺实现了同一反应器中依次进行硝化和反硝化,节省了基建费用。
虽然硝化-反硝化可以有效地去除废水中的氮,但是它仍然存在着很多不足之处:硝化菌群增殖速度慢,为了保证出水中氮的去除率,整个系统的水力停留时间将延长;为了中和硝化阶段产生的酸度必须投加碱,因此处理费用较高。
总氮的脱除主要依靠反硝化过程,但若没有NO2--N和NO3--N,总氮则无法去除。
Vasel 等采用硝化-反硝化工艺处理垃圾渗滤液,氨氮去除率可达85~90%。
Zeng等采用两SBR工艺处理高COD、高浓度氨氮废水,结果表明,与单级SBR 工艺相比,COD的降解速率与硝化速率可分别提高8kg COD /(kgMLSS·d)和0.25 kg NH4+-N /(kgMLSS·d)。
Szpyrkowicz 等利用硝化反硝化工艺处理皮革废水,并指出导致该工艺运行不稳定的主要影响因素是稀释速率与污泥停留时间。
西安建筑科技大学郭瑜和彭党聪等人研究了活性污泥系统以硝酸盐氮为唯一氮源时异养微生物的增长特性。
试验建立两个SBR反应器,以城市污水处理厂活性污泥为接种污泥,硝酸盐氮为唯一氮源,分别以缺氧/好氧(R1)和缺氧(R2)两种条件运行,结果为——当进水COD浓度为1400mg/L、硝酸盐氮浓度为280mg/L时,R1与R2中COD和硝酸盐氮的去除率分别达到97%和99%;活性污泥系统运行稳定,沉降性能良好;污泥含氮量与以氨氮为氮源的污泥含氮量一致。
R1与R2中异养微生物的产率系数分别为0.3536gVSS / g△COD和0.3035gVSS / g△COD,低于以氨氮为氮源的活性污泥的产率系数。
R1与R2中污泥的最大反硝化速率分别为0.019mgNO3--N(/mgVSS·h)和0.016mg NO3--N(/mgVSS·h),与常规以氨氮为氮源的活性污泥系统相近。
与常规活性污泥系统相比,以硝酸盐氮为氮源时污泥的胞外聚合物(EPS)中蛋白质含量低,而溶解性代谢产物(SMP)中糖类含量高。
通过对比实验,证明了硝酸盐氮为唯一氮源时,微生物通过DNRA途径,首先将硝酸盐氮还原为氨氮,然后利用氨氮合成细胞物质。
反硝化菌可利用硝酸盐氮为氮源进行细胞合成对生物法处理含硝酸盐氮的废水具有重要意义。
一方面由于无需投加氨氮降低废水处理成本,另一方面由于污泥产率低,降低了污泥处理成本。
同时,对比试验结果可知采用的缺氧/好氧和完全缺氧两种工艺对污染物去除效果以及系统的运行性能没有显著差别,实际工艺中为了节省曝气成本,可采用完全缺氧工艺。
2.1.2 同步硝化-反硝化工艺近些年来发展起来的同步硝化—反硝化工艺(simultaneous nitrification-denitrification,SND)是一种新型的脱氮工艺,其机理可从三方面得到解释。
宏观环境解释认为,反应器内的水流流态不同,可形成缺氧区域;微观环境解释认为,由于微生物生存环境外部氧大量消耗,氧扩散受到限制,在微生物絮体与生物膜内产生溶解氧梯度,絮体和膜的外表面溶解氧较高,以硝化细菌为主进行硝化反应,絮体和膜的内部溶解氧较低形成缺氧区,反硝化菌占优势,进行反硝化反应;生物学解释认为:许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌,能将氨根离子(NH4+)直接转化为N2排出。
目前采用SND 脱氮的工艺主要有氧化沟和SBR 反应器系统等。
该技术的优点有:硝化阶段和反硝化阶段可以在同一反应器中进行,占地面积及基建投资相对较少,避免了亚硝酸盐氧化成硝酸盐、硝酸盐还原成亚硝酸盐的多余反应,节约了氧气和有机碳。
但是,生物膜、生物絮体间溶解氧的传递是能否达到SND 环境的关键因素,很难控制。
Nakhla 等SND应用于液态活性污泥的处理系统中,发现在水力停留时间为418h、污泥停留时间12~17d 的情况下,总氮的去除率可达90%~91%,但在温度低于15℃时硝化效率较低。
Nakhla等还SND应用于慢速砂滤池去除废水中的氮,出水中凯氏氮(TKN)和总氮(TN)的浓度可分别低至0.6mg/L 和1.5mg/L 。
2.1.3 短程硝化-反硝化工艺短程硝化-反硝化(shortcut nitrification-denitrification)是在硝化过程中造成一定的特殊环境使NH4+正常硝化成亚硝酸根离子(NO2-),而NO2-到硝酸根离子(NO3-)的过程受阻,NO2-积累后直接反硝化,从而实现废水中氮的去除。
短程硝化-反硝化的反应方程式如下:2NH4++3O2→2NO2-+2H2O +4H+(5)6NO2-+3CH3OH → 3N2 +3CO2 +3H2O +6OH- (6)该工艺特点十分明显:能大大节省曝气量,减少反硝化阶段中碳源的投加,反应器的体积也能相应减少。
但是在一般条件下要实现短程硝化-反硝化脱氮比较困难,主要是因为亚硝化反应生成的亚硝酸会很快被硝酸菌氧化成硝酸,所以如何将NH4+-N氧化控制在亚硝酸阶段、持久维持较高浓度的亚硝酸盐积累,就成为实现短程硝化反硝化的关键。