水中氨氮的去除方法

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  废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。

  水中氨氮的去除办法有多种，但目前常见的除氮工艺有生物硝化与反硝化、沸石选择性交流吸附、空气吹脱及折点氯化等。

  下面我们详细介绍一下这几种水中氨氮的去除办法：

  01、生物硝化与反硝化(生物陈氮法)

  (一) 生物硝化

  在好氧条件下，经过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的进程，称为生物硝化作用。生物硝化的反响进程为：

  由上式可知：(1)在硝化进程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化进程中释放出H+，将耗费废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将耗费碱度(以CaCO3计) 7.lg。

  影响硝化进程的主要因素有：(1)pH值   当pH值为8.0～8.4时(20℃)，硝化作用速度最快。因为硝化进程中pH将下降，当废水碱度缺乏时，即需投加石灰，坚持pH值在7.5以上；(2)温度   温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃，在15℃以下其活性急剧下降，故水温以不低于15℃为宜；(3)污泥停留时刻   硝化菌的增殖速度很小，其最大比成长速率为 ＝0.3～0.5d-1(温度20℃，pH8.0～8.4)。为了坚持池内必定量的硝化菌群，污泥停留时刻 必须大于硝化菌的最小代代时刻 。在实践运转中，一般应取 ＞2 ,或 ＞2 ；(4)溶解氧   氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反响的进行。一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应坚持在2～3mg/L以上；(5)BOD负荷   硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使成长速率较高的异养型菌迅速繁殖，然后佼白养型的硝化菌得不到优势，结果下降了硝化速率。所认为要充沛进行硝化，BOD5负荷应坚持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。

  (二) 生物反硝化

  在缺氧条件下，因为兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2--N和NO3--N还原成N2的进程，称为反硝化。反硝化进程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。以甲醇作碳源为例，其反响式为：

  6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O

  6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O十60H-

  由上可见，在生物反硝化进程中，不只可使NO3--N、NO2--N被还原，并且还可位有机物氧化分化。

  影响反硝化的主要因素：(1)温度  温度对反硝化的影响比对其它废水生物处理进程要大些。一般，以坚持20～40℃为宜。苦在气温过低的冬季，可采纳添加污泥停留时刻、下降负荷等办法，以坚持良好的反硝化作用；(2)pH值  反硝化进程的pH值操控在7.0～8.0；(3)溶解氧  氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反响器内溶解氧应操控在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；(4)有机碳源  当废水中含足够的有机碳源，BOD5/TN＞(3～5)时，可无需外加碳源。当废水所含的碳、氮比低于这个比值时，就需别的投加有机碳。外加有机碳多选用甲醇。考虑到甲醇对溶解氧的额定耗费，甲醇投量一般为NO3--N的3倍。此外，还可使用微生物逝世；自溶后释放出来的那部分有机碳，即"内碳源"，但这要求污泥停留时刻长或负荷率低，使微生物处于成长曲线的静止期或衰亡期，因此池容相应增大。

  02、沸石选择性交流吸附

  沸石是一种硅铝酸盐，其化学组成可表示为(M2+2M+)O.Al2O3.mSiO2?nH2O (m＝2～10，n＝0～9)，式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二价阳离子，M+代表Na+、K+等一价阳离子，为一种弱酸型阳离子交流剂。在沸石的三维空间结构中，具有规矩的孔道结构和空穴，使其具有筛分效应，交流吸附选择性、热安稳性及形安稳性等优良性能。天然沸石的品种很多，用于去除氨氮的主要为斜发沸石。

  斜发沸石对某些阳离子的交流选择性次序为：K+，NH4+＞Na+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+。使用斜发沸石对NH4+的强选择性，可选用交流吸附工艺去除水中氨氮。交流吸附饱满的拂石经再生可重复使用。

  溶液pH值对沸石除氨影响很大。当pH过高，NH4+向NH3转化，交流吸附作用减弱；当pH过低，H+的竞争吸附作用增强，不利于NH4+的去除。一般，进水pH值以6～8为宜。当处理合氨氮10～20mg/L的城市进水时，出水浓度可达lmg/L以下。穿透时通水容积约100～150床容。沸石的作业交流容量约0.4×10-3n-1mol/g左右。

  吸附铵到达饱满的沸石可用5g/L的石灰乳或饱满石灰水再生。再生液用量约为处理水量的3～5%。研究表明，石灰再生液中加入0.1mol的NaCl，可提高再生功率。针对石灰再生的结垢问题，亦有选用2％的氯化钠溶液作再生液的，此时再生液用量较大。再生时排出的高浓度合氨废液必须进行处理，其处理办法有：(1)空气吹脱 吹脱的NH3或许排空，或许由量H2S04吸收作肥料；(2)蒸气吹脱 冷凝液为1%的氨溶液，可用作肥料；(3)电解氧化(电氯化) 将氨氧化分化为N2。

  03、空气吹脱

  在碱性条件下(pH＞10.5)，废水中的氨氮主要以NH3的形式存在(图20-2)。让废水与空气充沛接触，则水中挥发性的NH3将由液相向气相转移，然后脱除水中的氨氮。吹脱塔内装填木质或塑料板条填料，空气流由塔的下部进入，而废水则由塔顶落至塔底集水池。

  影响氨吹脱作用的主要因素有：

  (1)pH值  一般将pH值提高至10.8～11.5；

  (2)温度  水温下降时氨的溶解度添加，吹脱功率下降。例如，20℃时氨去除率为90～95％，而10℃时降至约75%，这为吹脱塔在冬季运转带来困难；

  (3)水力负荷  水力负荷(m3/m2．h)过大，将破坏高效吹脱所需的水流状态，而构成水幕；水力负荷过小，填料或许没有适当湿润，致使运转不良，构成干塔。一般水力负荷为2.5～5m3/m2?h；

  (4)气水比  对于必定塔高，添加空气流量，可提高氨去除率；但随着空气流量添加，压降也添加，所以空气流量有一限值。一般，气/水比可取2500～5000(m3/m2)；

  (5)填料构型与高度  因为反复溅水和构成水滴是氨吹脱的关键，因此填料的形状、尺度、距离、摆放方式够都对吹脱作用有影响。一般，填料距离40～50mm，填料高度为6～7.5m。若添加填料距离，则需更大的填料高度；

  (6)结垢操控  填料结垢(CaCO3)特下降吹脱塔的处理功率。操控结垢的办法有：用高压水冲洗垢层；在进水中投加阻垢剂：选用不合或少含CO2的空气吹脱(如尾气吸收除氨循环使用)；选用不易结垢的塑料填料代替木材等。

  空气吹脱法除氨，去除率可达60～95%，流程简略，处理作用安稳，基建费和运转费较低，可处理高浓度合氨废水。但气温低时吹脱功率低，填科结垢往往严峻干扰运转，且吹脱出的氨对环境发生二次污染。

  04、折点氯化

  投加过量氯或次氯酸钠，使废水中氨彻底氧化为N2的办法，称为折点氯化法，其反响可表示为：

  NH4+十1.5HOCl→0.5N2十1.5H2O十2.5H+十1.5Cl-

  由反响式可知，到达折点的理论需氯(C12)量为7.6kg/kg(NH3-N)，而实践需氯量在8～10kg/kg(NH3-N)。在pH＝6～7进行反响，则投药量可最小。接触时刻一般为0.5～2h。严格操控pH值和投氯量，可减少反响中生成有害的氯胺(如NCl3)和氯代有机物。

  折点氯化法对氨氮的去除率达90～100%，处理作用安稳，不受水温影响，基建费用也不高。但其运转费用高；残余氯及氯代有机物须进行后处理。

  在目前选用的四种脱氮工艺中，物理化学法因为存在运转本钱高、对环境造成二次污染等问题，实践应用遭到-定约束。而生物脱氮法能饺为有用和彻底地除氮，且比较经济，因而得到较多应用。

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