高氨氮废水生物脱氮处理
高氨氮废水生物脱氮处理
高氨氮废水生物脱氮处理过程中, 生化反应基质底物(FA)对硝化反应具有抑制作用, 其抑制原理在于：硝化反应主要涉及两种菌属, 即氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB), FA既是氨氧化反应的基质, 同时也是亚硝酸盐氧化反应的抑制剂, 对AOB和NOB均存在抑制作用.有研究表明, FA对AOB的初始抑制浓度为10~150 mg·L-1, 而对NOB的初始抑制浓度为0.1~1.0 mg·L-1.相较于AOB, NOB 对FA的抑制作用更加明显.当AOB活性严重受抑制时, 系统硝化反应停止.
水中的氨氮, 大部分以氨离子(NH4+)和FA的状态存在, 两者保持平衡, 平衡关系为：
这一关系受pH值的影响, 当pH升高, 平衡向右移动, FA所占比例增大, 当pH 降低, 平衡向左移动, NH4+比例增大.张亮等[6]的研究认为在常温(20℃)下, 当pH=7时, FA约占氨氮的1%, 在pH=8时, 占氨氮的10%.城市污水处理厂的进水氨氮(NH4+-N)浓度范围在50 mg·L-1左右且pH值接近中性, 因此, FA浓度较低, 硝化细菌基本未被抑制.高氨氮废水(消化污泥脱水液、垃圾渗滤液等), NH4+-N浓度和pH值较高, 硝化细菌易受到FA的抑制.温度对微生物的生长也具有重要影响, 温度过高或过低, 均影响硝化菌的活性, 从而降低硝化速率.温度过低水中的FA浓度降低, 从而影响AOB对FA的降解速率.温度过高AOB中蛋白质受热易变性失去活性, 引起酶反应速率下降, 从而导致AOB对FA的降解速率下降. Hellinga等指出[8], 当温度介于5~12℃时, NOB的最大比生长速率大于
AOB.当温度介于12~40℃时, AOB的最大比生长速率大于NOB的最大比生长速率.因此, 在一定范围内升高温度可以增大NOB和AOB在生长速率上的差距.
目前国内外的研究主要报道高氨氮废水短程硝化中FA的抑制作用, 针对高氨氮废水中氨逃逸现象报道较少.卢刚等[20]对模拟含氨废水采用循环颗粒污泥床短程硝化污泥反应器的研究发现, 通过对生化反应器氮素平衡核算, 反应器氨氧化过程中存在明显的氮损失现象, 认为氨逃逸是导致曝气过程中氮损失的主要原因，因此本文通过试验考察了不同FA浓度梯度下的氨逃逸规律.
1 材料与方法 1.1 试验装置及运行方式
试验采用有效容积为5 L的SBR反应器, 其运行方式：瞬时进水(1 min), 硝化反应(4 h), 缺氧搅拌反硝化(投加乙醇作为碳源), 静置沉淀、排水(5 min).硝化过程中溶解氧(DO)控制在2.5~3.0 mg·L-1范围, 反硝化时间采用pH值实时控制.
1.2 试验用水、接种污泥及水质分析项目
为排除其他微生物的干扰, 试验用水采用以去离子水为原水的人工模拟废水, 其水质特性见表 1.
表 1 模拟废水水质特性1)
试验接种污泥取自本实验室已实现短程硝化的活性污泥(亚硝态氮的积累率为99.6%).试验过程中, 从反应器中取出一定体积泥水混合液, 定性滤纸过滤后测定各项水质指标.化学需氧量(COD)、NH4+-N、硝态氮(NO3--N)、NO2--N、混合液悬浮固体浓度(MLSS)及混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)均采用国家规定的标准方法[22]. pH值、DO和温度采用WTW-Multi3420测定.
1.3 试验方案
游离氨(FA)一般采用下式进行计算[4]：
式中, SFA为游离氨质量浓度, mg·L-1; SNH4+-N为氨氮质量浓度, mg·L-1; T 为温度, ℃.
本文通过批次试验, 采用SBR反应器, 以短程硝化污泥为研究对象, 通过设定
不同初始NH4+-N浓度, pH值和温度, 以获得不同FA浓度梯度, 运行条件见表 2, 基于考察SBR系统活性污泥的硝化性能、总氮损失的基础上, 研究FA浓度对氨逃逸的影响, 最终建立FA和氨逃逸速率的相关规律.需要说明的是：为减少试验误差, 即每一FA浓度下进行3次平行试验, 试验数据取3组平行试验平均.
表 2 SBR反应器运行条件
2 结果与讨论 2.1 FA对SBR系统NH4+-N去除的影响
图 1为不同FA浓度条件下, 曝气开始、结束时, NH4+-N浓度、去除量及去除率(ARE)变化规律.为了提高进水FA浓度, 试验过程中, 人为增加进水NH4+-N浓度(28.8 mg·L-11 443.0 mg·L-1)、温度(20℃36.5℃)以及pH(7.58.66)值.随着运行周期的增加, 曝气开始和结束时NH4+-N浓度均呈现增加的趋势[图 1(a)].这是由于相同硝化反应时间内随着进水NH4+-N浓度增加导致曝气结束时NH4+-N 未反应完全.从图 1(b)可以看出, 随着FA浓度的增加, NH4+-N去除量同时逐渐增加.在FA浓度逐渐增加的整个过程中, NH4+-N去除率随着FA浓度的升高而下
降, 当FA浓度增加到10 mg·L-1时, NH4+-N去除率开始下降.表明FA对AOB 的活性开始产生抑制, 而文献资料报道[4], 能够抑制AOB的FA浓度的抑制范围是10~150 mg·L-1, 因此支持本现象.不同FA浓度条件下, 去除率(ARE)变化显著, 表明FA浓度对ARE产生显著影响, 且具有明显的分段现象.当0.6 mg·L-1≤FA≤143.5 mg·L-1时, 两者相关性符合线性关系, 可通过拟合直线方程
y=-0.5x+85.5来表示, 随着FA浓度的增加, ARE快速下降.当143.5 mg·L-1≤FA≤681.1 mg·L-1时, 两者相关性也可通过拟合的直线方程y=-0.01x+21.3来表示, 此时随着FA浓度增加, ARE处于略微降低的趋势, 其平均值为17.1%.此时硝化开始的FA浓度已远远超过FA对AOB和NOB的初始抑制浓度, 即AOB活性受到严重抑制.
图 1 不同FA浓度条件下, 系统内NH4+-N的去除特性
2.2 FA对氨氧化过程NO2--N产生量的影响
亚硝态氮是氨氧化菌氧化氨氮的主要产物, 是衡量短程硝化的主要指标.由图
2(a)可以看出, 硝化结束时, NO2--N作为主要的硝化产物, NO3--N浓度始终低于0.5 mg·L-1, 因此, 短程硝化是本试验中氨氧化的主导反应.基于NO2--N浓
度的变化趋势可以看出, 随着反应的进行, NO2--N产生量呈现出先增加后降低的变化规律, 即19.4 mg·L-1(第1周期)110.2 mg·L-1(第6周期)0.1 mg·L-1(第15周期).
图 2 系统NO2--N产生量变化规律
图 2(b)反映了FA对氨氧化过程NO2--N产生量的影响.可以看出, 当0.60 mg·L-1 2.3 FA对系统TN损失的影响 TN为衡量硝化反应过程氮转化途径的重要指标, 图 3表明系统进、出水TN浓度变化情况.整个试验过程中, 系统进、出水TN浓度由于进水氨氮浓度的增加而增加.此外, 总氮损失量(进、出水TN差值)从第1周期的9.4 mg·L-1增加到第15周期的269.7 mg·L-1.综合图 2和图 3, 可以清楚地反映出, 在第15周期 时AOB的活性几乎受到完全抑制, 此时可以确定系统NH4+-N的去除主要由FA 逃逸导致. 图 3 不同FA条件下, 系统TN的转化规律 2.4 FA对氨逃逸的影响 目前关于氨逃逸速率(FEV)测定主要有两种方法：①在生物反应器中直接加入一定量的解偶联剂(2, 4-二硝基酚)以抑制微生物反应, 测定无生物反应影响下的氨逃逸量与时间的关系; ②在相同试验条件下, 在无生物的反应器中直接加入水和NH4+-N在同等T、曝气等条件测定氨逃逸量与时间的关系.本试验采用方法②测定氨逃逸速率.具体如下：本试验基于无活性反应器试验获得, 选取与试验过程相同的SBR反应器, 在设定相同的FA浓度、曝气强度、进水NH4+-N浓度、温度、pH以及配水等条件下, 测定无微生物反应时系统不同曝气时间下的 NH4+-N浓度与曝气时间的关系, 通过线性回归分析, 求得不同FA浓度下NH3的逃逸速率. 图 4描述了FA对FEV的影响.将FA分段, 可以通过线性正相关清楚地描述FA 浓度对FEV的影响程度(表 3).可以看出：不同FA浓度条件下, FEV变化显著, 表明FA浓度对FEV产生显著的影响.当0.62 mg·L-1≤FA≤7.7 mg·L-1时, 由于 FA浓度较低, FA对FEV几乎不产生影响, 即可认为此FA浓度阶段不发生氨逃逸; 当7.7 mg·L-1≤FA≤226.6 mg·L-1时, 随着FA浓度的增大, FEV增长较缓慢, 且两者相关性符合线性关系, 可通过拟合直线方程y=0.035x+0.78来表示[当 FA=226.6 mg·L-1时, FEV=7.58 mg·(L·h)-1].当226.6 mg·L-1≤FA≤711.8 mg·L-1时, 随着FA浓度的增大, FEV增长较块, 两者的相关性可通过拟合直线方程y=0.112x-18.6来表示[当FA=711.8 mg·L-1时, FEV=65.9 mg·(L·h)-1]. 图 4 FA对FEV的影响 表 3 FA浓度对FEV的影响 3 结论 (1) 随着运行周期FA浓度的增加(0.6 mg·L-1681.1 mg·L-1), NH4+-N去除量逐渐增加(28.8 mg·L-1269.8 mg·L-1), 当FA>10 mg·L-1时, NH4+-N去除率 随着FA浓度的升高开始下降, 表明在此浓度下AOB的活性逐渐被抑制.具体参见污水宝商城资料或https://www.360docs.net/doc/f317335194.html,更多相关技术文档。 (2) 基于Edwards动力学模型, 可以从动力学角度描述FA对NO2--N产生量的影响, 通过对试验数据的非线性拟合, 当FA=42.6 mg·L-1时, NO2--N产生量最大, 然后逐渐降低, 当FA浓度达到681.1 mg·L-1时系统的NO2--N产生量仅为0.1 mg·L-1, 表明在此FA浓度条件下, AOB活性几乎受到完全抑制. (3) 各运行周期总氮(TN)损失量随着FA浓度逐渐增加而增加.在较高FA浓度(FA>226.6 mg·L-1)条件下, 系统中NH4+-N以游离氨形式被吹脱出去, 其逃逸速率与FA浓度呈正相关, 且存在明显的分段现象, 因此FA浓度是影响氨逃逸量的最主要因素之一. 高氨氮废水的一般的形成是由于氨水和无机氨共同存在所造成的，一般上ph在中性以上的废水氨氮的主要来源是无机氨和氨水共同的作用，ph在酸性的条件下废水中的氨氮主要由于无机氨所导致。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，氯化铵等等。 高氨氮废水如何处理，我们着重介绍一下其处理方法： 1 物化法 1.1 吹脱法 在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法，一般认为吹脱与湿度、PH、气液比有关。1.2 沸石脱氨法 利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以达到脱氮的目的。应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再生问题，通常有再生液法和焚烧法。采用焚烧法时，产生的氨气必须进行处理。 1.3 膜分离技术 利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染。例如：气水分离膜脱除氨氮 氨氮在水中存在着离解平衡，随着PH升高，氨在水中NH3形态比 例升高，在一定温度和压力下，NH3的气态和液态两项达到平衡。根据化学平衡移动的原理即吕．查德里（A.L.LE Chatelier）原理。在自然界中一切平衡都是相对的和暂时的。化学平衡只是在一定条件下才能保持“假若改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。”遵从这一原理进行了如下设计理念在膜的一侧是高浓度氨氮废水，另一侧是酸性水溶液或水。当左侧温度T1＞20℃,PH1＞9,P1＞P2保持一定的压力差，那么废水中的游离氨NH4+,就变为氨分子NH3,并经原料液侧介面扩散至膜表面，在膜表面分压差的作用下，穿越膜孔，进入吸收液，迅速与酸性溶液中的H+反应生成铵盐。 1.4MAP沉淀法 主要是利用以下化学反应：Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4 理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐，当[Mg2 + ][NH4+][PO43 -]>2.5×10–13时可生成磷酸铵镁（MAP），除去废水中的氨氮。 1.5 化学氧化法 利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种方法。折点加氯是利用在水中的氨与氯反应生成氨气脱氨，这种方法还可以起到杀菌作用，但是产生的余氯会对鱼类有影响，故必须附设除余氯设施。 氨氮废水常用处理方法 来源：作者：发布时间：2007-11-14 过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。目前，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气提吹脱和离子交换法等。消化污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工废水和合成氨化工废水等含有极高浓度的氨氮（500 mg/L以上，甚至达到几千mg/L），以上方法会由于游离氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其应用受到限制。高浓度氨氮废水的处理方法可以分为物化法、生化联合法和新型生物脱氮法。 1 物化法 1.1 吹脱法 在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系进行分离的一种方法。一般认为吹脱效率与温度、pH、气液比有关。 王文斌等[1]对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行了研究，控制吹脱效率高低的关键因素是温度、气液比和pH。在水温大于25 ℃,气液比控制在3500左右，渗滤液pH控制在10.5左右，对于氨氮浓度高达2000～4000 mg/L的垃圾渗滤液，去除率可达到90%以上。吹脱法在低温时氨氮去除效率不高。 王有乐等[2]采用超声波吹脱技术对化肥厂高浓度氨氮废水（例如882 mg/L）进行了处理试验。最佳工艺条件为pH＝11，超声吹脱时间为40 min，气水比为l000：1试验结果表明，废水采用超声波辐射以后，氨氮的吹脱效果明显增加，与传统吹脱技术相比，氨氮的去除率增加了17％～164％，在90％以上，吹脱后氨氮在100 mg/L以内。 为了以较低的代价将pH调节至碱性，需要向废水中投加一定量的氢氧化钙，但容易生水垢。同时，为了防止吹脱出的氨氮造成二次污染，需要在吹脱塔后设置氨氮吸收装置。 Izzet等[3]在处理经UASB预处理的垃圾渗滤液（2240 mg/L）时发现在pH＝11.5，反应时间为24 h，仅以120 r/min的速度梯度进行机械搅拌，氨氮去除率便可达95％。而在pH＝12时通过曝气脱氨氮，在第17小时pH开始下降，氨氮去除率仅为85％。据此认为，吹脱法脱氮的主要机理应该是机械搅拌而不是空气扩散搅拌。 1.2 沸石脱氨法 利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以达到脱氮的目的。沸石一般被用于处理低浓度含氨废水或含微量重金属的废水。然而，蒋建国等[4]探讨了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的效果及可行性。小试研究结果表明，每克沸石具有吸附15.5 mg氨氮的极限潜力，当沸石粒径为30～16目时，氨氮去除率达到了78.5%，且在吸附时间、投加量及沸石粒径相同的情况下，进水氨氮浓度越大，吸附速率越大，沸石作为吸附剂去除渗滤液中的氨氮是可行的。 生物脱氮除磷原理及工艺 1 引言 氮和磷是生物的重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用，天然水体中氮、磷含量急剧增加，水体中蓝藻、绿藻大量繁殖，水体缺氧并产生毒素，使水质恶化，对水生生物和人体健康产生很大的危害。然而, 我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除,污（废）水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体；在好氧生物处理中，生活污水经生物 降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除。同时产生N NH -3、N NO --3和- 34PO 和-24 SO ，其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除；二级生物处理则是去除水中的可溶性有机物，能有效地降低污水中的5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能去除10%～ 20% , 其结果远不能达到二级排放标准。因此研究开发经济、高效的, 适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要。 2 生物脱氮除磷机理 2.1 生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝 态氮，即，将3NH 转化为N NO --2和N NO --3。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转 化为氮气，即，将N NO -- 2（经反亚硝化）和N NO --3（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的[1]。 ○ 1硝化——短程硝化：O H HNO O NH 22235.1+→+ 硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）：O H HNO O NH 22235.1+???→?+亚硝酸菌 3225.0HNO HNO O ??→?+硝酸菌 ○ 2反硝化——反硝化脱氮：O H H CO N OH CH CH HNO 2222333][222+++→+ 反硝化——厌氧氨氧化脱氮：O H N HNO NH 22232+→+ ][35.122233H O H N HNO NH ++→+ 污水处理生物脱氮除磷工艺 在城市生活污水处理厂,传统活性污泥工艺能有效去除污水中的BOD5和SS,但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相对封闭的水体,则会产生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化,影响其使用功能。因此,在对污水中的BOD5和SS进行有效去除的同时,还应根据需要,考虑污水的脱氮除磷。其中A-A-O(厌氧-缺氧-好氧)为同步生物脱氮除磷工艺的一种。 一、工艺原理及过程 A-A-O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺,在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷。 在好氧段,硝化细菌将入流污水中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮,通过生物硝化作用,转化成硝酸盐;在缺氧段,反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用,转化成氮气逸入大气中,从而达到脱氮的目的;在厌氧段,聚磷菌释放磷,并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通过剩余污泥的排放,将磷去除。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用,但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。污水进入曝气池以后,随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解,BOD5浓度逐渐降低。在厌氧段,由于聚磷菌释放磷,TP浓度逐渐升高,至缺氧段升至最高。在缺氧段,一般认为聚磷菌既不吸收磷,也不释放磷,TP保持稳定。在好氧段,由于聚磷菌的吸收,TP迅速降低。在厌氧段和缺氧段,NH3-N浓度稳中有降,至好氧段,随着硝化的进行,NH3-N逐渐降低。在缺氧段,由于内回流带入大量NO3-N,NO3-N瞬间升高,但随着反硝化的进行,NO3-N浓度迅速降低。在好氧段,随着硝化的进行,NO3-N浓度逐渐升高。 二、A-A-O脱氮除磷系统的工艺参数及控制 A-A-O生物脱氮除磷的功能是有机物去除、脱氮、除磷三种功能的综合,因而其工艺参数应同时满足各种功能的要求。如能有效地脱氮或除磷,一般也能同时高效地去除BOD5。但除磷和脱氮往往是相互矛盾的,具体体现的某些参数上,使这些参数只能局限在某一狭窄的范围内,这也是A-A-O系统工艺系统控制较复杂的主要原因。 1.F/M和SRT。完全生物硝化,是高效生物脱氮的前提。因而,F/M(污泥负荷)越低,SRT(污泥龄)越高。脱氮效率越高,而生物除磷则要求高F/M低SRT。A-A-O生物脱氮除磷是运行较灵活的一种工艺,可以以脱氮为重点,也可以以除磷为重点,当然也可以二者兼顾。如果既要求一定的脱氮效果,也要求一定的除磷效果,F/M一般应控制在0.1-0.18㎏ BOD5/(kgMLVSS·d),SRT一般应控制在8-15d。 江苏莱茵河医药化工材料有限公司 年产200吨4，4-二氨基苯酰替苯胺、200吨N-(乙氧基羰基苯基)-N’-甲基-N’-苯甲脒、150吨3，4’-二氨基二苯醚、300吨双(2, 2, 6, 6－四甲基－4－哌啶基)癸二酸酯、100吨4-叔丁基-4’-甲氧基二苯酰甲烷、50吨3,3’-双(对甲苯磺酰氨基羰基氨基)二苯甲酸-1,5-(3-氧代戊酯)、50吨4,4’-双（对甲苯磺酰氨基羰基氨基）二苯甲烷、100吨4-氨基-N-甲基苯甲酰胺、100吨1，3-双（4-氨基苯氧基）苯、200吨对硝基苯甲酰胺、120吨2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪唑技改项目 废水处理工艺 项 目 方 案 及 报 价 书 江苏穆玉耳环境工程有限公司 二○一○年六月 目录 一、公司简介 (1) 二、项目概况 (1) 三、项目基本资料 (1) 四、方案设计 (1) 4.1 工艺选择说明 (2) 4.2 工艺说明 (2) 4.3污水处理设备技术性能参数及说明 (3) 1、高含盐、高含有机物废水收集池（前置格栅井） (3) 2、三效蒸发器 (4) 3、蒸发集水池 (4) 4、铁碳微电解池 (5) 5、水质水量的调节——调节池 (6) 6、混凝沉降器 (6) 7、酸化水解池（上流式兼氧滤池） (7) 8、接触氧化池 (8) 9、斜管沉淀池 (9) 10、清水池 (9) 11、污泥浓缩池 (10) 12、机房 (10) 五、设备配置及报价 (10) 5.1 土建费用概算 (10) 5.2 主要机电设备及器材概算 (11) 5.3 工程总概算 (12) 附表：进水水质及园区污水处理厂水质接受标准 (13) 废水生物处理基本原理 ——废水生物脱氮原理 1.1.1 废水中氮的存在形式 氮在废水中有以下几种形式 无机氮 N anorgan .: ? 氨氮 NH 4-N ? 亚硝氮 NO 2-N ? 硝氮 NO 3-N 有机氮 N organ . 总氮 N total = N anorgan . + N organ . 总凯氏氮 TKN = N organ . + NH 4-N 以氮的形式氮化合物的换算关系如下: NH NH N NH NO NO N NO NO NO N NO 4128541285 4 2328523285 2 3442834428 3 ++ -- -- ?→??-?→???→??-?→???→??-?→??/,*,/,*,/,*, 1.1.2 废水生物脱氮的基本过程 ①氨化（Ammonificaton ）：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程； ②硝化（Nitrification ）：废水中的氨氮在好氧自养型微生物（统称为硝化菌）的作用下被转化为NO 2- 和NO 3-的过程； ③反硝化（Denitrification ）：废水中的NO 2- 和/或NO 3-在缺氧条件下在反硝化菌（异养型细菌）的作用下被还原为N 2的过程。 1.1.3 氨化作用基本原理 在废水中部分氮以无机物的形式存在。蛋白质被生化降解为氨氮 的作用成为氨化作用。尿素在酶的催化下降解也属于该作用。 举例: COOH O ∣∣ R - C - H + H2O + 1/2 O2 ----> R - C + NH4+ + OH-∣∣ NH2COOH NH2 ∣ C=0 + 3 H2O 尿素酶> 2 NH4++ 2 OH-+ CO2 ∣ NH2 高氨氮废水处理技术 介绍各类氨氮废水处理技术及其原理，包括各种方法的优缺点、适用范围、高浓度氨氮废水处理技术的研究进展。通过对比分析，明确不同类型高氨氮废水处理的选择方法，为治理高氨氮废水提供一条便捷的选择方法。 近年来，随着环境保护工作的日益加强，水体中有机物的代表指标-COD基本上得到有效控制，但是，含高氨氮废水达标排放没有得到有效控制，未经处理的含氮废水排放给环境造成了极大的危害，如易导致湖泊富营养化，海洋赤潮等。本文总结了国内外高氨氮废水处理技术及其优缺点、适用范围等。 1、废水中氨氮处理的主要技术应用与新进展 1.1吹脱法 吹脱法是将废水中的离子态铵(NH4+)，通过调节pH值转化为分子态氨，随后被通入的空气或蒸汽吹出。影响吹脱效率的主要因素有：pH值、水温、布水负荷、气液比、足够的气液分离空间。 NH4++OH-→NH3+H2O 炼钢、石油化工、化肥、有机化工等行业的废水，常含有很高浓度的氨，因此常用蒸汽吹脱法处理，回收利用的氨部分抵消了产生蒸汽的高费用。石灰一般用来提高pH值。用蒸汽比用空气更易控制结垢现象，若用烧碱则可大大减轻结垢的程度。吹脱法一般采用填料吹脱塔，主要特征是在塔内装置一定高度的填料层，利用大表面积的填充塔来达到气水充分接触，以利于气水间的传质过程。常用的填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。胡允良等人研究了某制药厂生产乙胺碘呋酮时产生的一部分高浓度氨氮废水的静态吹脱效果。结果表明：当pH=10～13，温度为30～50℃时，氨氮吹脱率为70.3%～99.3%。 氨吹脱法通常用于高浓度氨氮废水的预处理，该处理技术优点在于除氨效果稳定，操作简单，容易控制。但如何提高吹脱效率、避免二次污染及如何控制生产过程水垢的生成都是氨吹脱法需要考虑的问题。 1.2化学沉淀法(MAP法) 国内高浓度氨氮废水处理常见工艺 物化法 国内外处理高浓度氨氮废水的物理化学方法很多，主要有空气吹脱法、蒸 汽汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法和烟 道气治理法等，这些方法各有优缺点，可用于不同条件的废水处理。 1.2.1.1空气吹脱法 空气吹脱法是使废水作为不连续相与空气接触，利用废水中组分的实际浓 度与平衡浓度之间的差异，使氨氮由液相转移至气相而去除。废水中的氨 氮通常以离子铵（NH4+）和游离氨（NH3）的状态保持平衡而存在，将废水pH值调节至碱性时，NH4+转化为NH3，然后通入空气将NH3吹脱出来。 NH4++ OH-→ NH3+ H2O 在吹脱过程中，废水pH值、水温、水力负荷及气水比对吹脱效果有较大影响。一般来说，pH值要提高至10.8~11.5，水温一般不能低于20℃，水力 负荷为2.5~5 m3/(m2·h)，气水比为2500~5000 m3/m3，此时氨氮去除率 在80%~95%。 空气吹脱法工艺流程简单，但NH3-N仅从溶解状态转化为游离态，并没有 彻底除去，需要相应的回收装置，否则易造成二次污染；当温度低时， NH3-N吹脱效率大大低，不适合在寒冷的冬季使用。 另外，在当前越来越严格的排放要求条件下，作为一种较为简单粗糙的氨 氮废水处理工艺，空气吹脱法由于无法达到排放要求（如15 mg?L-1以下），加上氨的回收利用上受到限制，因此采用它的改良方法。 1.2.1.2蒸汽汽提法 蒸汽汽提法是利用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出，处理机理与吹脱法一样，即在高pH值时使废水与气体密切接触，从而降低废水中氨浓度的过程。其传质过程的推动力是气体中氨的分压与废水中氨的浓度相当的平衡分压之间的差值。延长汽水间的接触时间及接触紧密程度可提高NH3-N 的处理效率，用填料塔可以满足此要求。由于采用蒸汽作为工作介质，氨自废水进入蒸汽中，然后在塔顶蒸馏成浓氨水、浓氨气或者液氨回收，或是采用酸吸收成为相应的铵盐。 蒸汽汽提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水（浓度在1000 mg?L-1以上），操作条件易于控制。对于浓度在1000~30000 mg?L-1，甚至更高浓度的氨氮废水，采用该法可以经一次处理后，氨氮浓度达到15 mg?L-1（国家一级排放标准）以下。 蒸汽汽提脱氨技术因为是以蒸汽为脱氨介质，由于蒸汽价格较高（约200元/吨），因此蒸汽消耗就成为了该技术关键指标。传统蒸汽汽提脱氨技术蒸汽消耗达到300kg/吨废水以上，因此传统蒸汽汽提脱氨技术成本很高。随着近些年来技术的进步，一些在传统蒸汽汽提脱氨技术上研究开发的新型蒸汽汽提脱氨技术已经大大降低了蒸汽单耗，达到了30kg/吨废水，因此新型蒸汽汽提脱氨技术正在高浓度工业氨氮废水处理领域得到广泛地推广应用，为我国氨氮污染物减排起到了强有力的技术支撑作用。 1.2.1.3折点加氯法 折点加氯法是将氯气通入水中，当投入量达到某一值（点）时，水中游离氯含量最低而氨的浓度降为零，当投入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此，该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化去除氨的的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气，氮气逸入大气。 无机氨氮废水的处理工艺 1 前言 我国是人口大国，也是农业大国。农业生产离不开化肥，化肥对农业增产所起到的作用约为40％，因此，化肥在国民经济发展中始终处于十分重要的地位。我国化肥工业经过改革开放20年的迅猛发展，现已具备相当的规模，化肥产量仅次于美国，跃居世界第三，其中氮肥产量以为世界第一。氮肥工业的原料路线，采用了油、焦为主（约占64％～67％）油气并存的路线，天然气仅占19％——20％。不同的原料路线有不同的生产工艺，相同的原料路线也有不同的生产工艺，工艺不同，废水的来源亦不同。现将合成氨及氮肥主要产品的生产工艺和废水来源分述如下： 1.1 合成氨生产工艺与废水来源： （1）以煤焦造气生产合成氨工艺废水主要来自三个部分： ①气化工序产生的脱硫废水；②脱硫工序产生的脱硫废水；③铜洗工序产生的含氨废水。 （2）油造气生产合成氨的废水，主要来自除炭工序产生的碳黑废水及含氰废水；脱硫工序产生的脱硫废水；以及在脱除有机硫过程中产生的低压变换冷凝液及甲烷化冷凝液，即含氨废水。 （3）以气制合成氨工艺废水，主要是脱硫工序产生的脱硫废水及铜洗工序产生的含氨废水，以及在脱除有机硫过程中产生的冷凝液，即合氨废水。 1.2 氮肥主要产品的生产工艺和废水来源 碳酸氨生产中的废水是尾气洗涤塔产生的含氟废水；尿素生产中的废水主要是蒸馏和蒸发工序产生的解吸液和真空蒸发工序产生的合成氨废水。 归纳起来，氮肥工业废水按其性质可分为媒造气含氧废水、油造气碳黑废水、自硫废水和含氨废水，其中以造气废水和自氨废水的水体环境的影响最大。 2 工艺原理 A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的条件下（O段），被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。 硝化反应：NH4+＋2O2→NO3－＋2H++H2O 反消化反应：6NO3-＋5CH3OH（有机物）→5CO2↑＋7H2O＋6OH-+3N2↑ 3 工程实例 3.1 吉林化学工业集团公司污水处理厂综合废水处理工程 3.1.1 工程概况 吉林化学工业集团公司废水处理工程设计规模为日处理水量24万m3/d。其中生活污水5.9万m3/d，含氮废水3.7万mWd，化工生产废水14.4万m3/d。现实际日处理水量为18万m3/d。该废水处理工程中进水主要污染物浓度及设计出水水质参数见表2。该废水工程的排放标准符合GB8978--1996二级标准。 摘要：进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键词：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和N x O气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-N转化成N2，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1. 氨化作用 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨[2]。例如氨基酸生成酮酸和氨： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下： (2-2) 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。 (2-3) (2-4) (2-5) 2. 硝化作用 硝化作用是指将NH3-N氧化为NO x－-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。该反应历程为： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式(2-8) 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌[22]。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N 和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为： 亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： (2-11) 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征： ⑴NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2； ⑵硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季； ⑶硝化过程中产生大量的质子（H+），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。 污水生物脱氮工艺研究 短程硝化是将传统的硝化反应控制在亚硝化阶段,与传统工艺相比,短程硝化反硝化需氧量减少25% ,碳源需求减少40% ,具有节省曝气能耗、缩短反应时间、减少污泥生成量、减少反应器有效容积和节约基建费用等优点 ,因此如何实现与维持稳定的短程硝化成为目前污水生物脱氮领域的研究热点。 硝化菌是一种自养菌,生长缓慢,对环境因子变化十分敏感,采用微生物固定化技术可解决硝化菌流失问题,提高系统中硝化菌浓度,已得到广泛的研究和应用。但是大部分实验还都停留在传统的以包埋材料为载体的“滴下造粒法”和“成型切断法”阶断,由于载体材料自身(微球和包埋块)的限制,活性填料在机械强度、传质、稳定性和处理效率等方面都存在一定的问题,更为主要的缺陷是这些填料不具有较好的水力学特征,无法充分发挥填料的硝化活性。因此,开发出稳定性好、处理效率高、传质效果好的固定化生物活性填料对氨氮废水的处理具有十分重要意义。 本研究从污水处理厂获取的剩余污泥经筛选富集培养得到的硝化菌群(混合菌)为菌源,采用包埋法制备的固定化填料为载体,重点研究了溶解氧(dissolved oxygen,DO) 对活性填料发生短程硝化的影响,利用高游离氨(free ammonia,FA)对亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)产生抑制作用使氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)成为优势菌群(混合菌),实现了在高氨氮负荷下序批次反应器(SBR)短程硝化的快速启动及稳定运行,填料中的实验还考察该新型活性填料的抗冲击负荷能力。 1 材料与方法 1. 1实验用水 实验用水采用人工模拟配水,按氨氮浓度为100 mg·L - 1 时各基质组分质量浓度为:NH4 Cl 382. 81mg·L - 1 ,NaHCO3 1 272. 02 mg·L - 1 ,KH2 PO4 112 mg·L - 1 ,CaCl2 ·2H2 O 111 mg·L - 1 ,MgSO4 15 mg·L - 1 ,FeSO4 ·7H2 O 11. 1 mg·L - 1 ,NaCl 500 mg·L - 1 ,进水投加的微量元素:H3 BO3 14 mg·L - 1 ,MnCl2 ·4H2 O 990 mg·L - 1 ,CuSO4 ·5H2 O 250 mg·L - 1 ,CoCl2 ·6H2 O 240 mg·L - 1 ,ZnSO4 ·7H2 O 430 mg·L - 1 ,NiCl2 ·6H2 O 190 mg·L - 1 ,NaMoO4 ·2H2 O 220 mg·L - 1 (每1 L 进水投加1 mL 微量元素溶液,以满足微生物生长需求),进水氨氮浓度发生变动时,其他组分按比例增减。 1. 2 分析项目及测试方法 NH 4+ -N:纳氏试剂分光光度法;NO2- -N:N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3- -N:紫外分光光度法;pH值:PHS-2C 实验室pH 计;DO:德国WTW inoLab Oxi 7310 实验室台式溶氧仪; 1. 3 菌种的来源及活性填料的制备 本实验包埋所用菌源来自于北京市某污水处理厂二沉池剩余污泥,经筛选富集培养后的硝化菌群。具体做法如下:首先将剩余污泥过度曝气,利用气体扰动作用和异氧菌的内源呼吸代谢使污泥絮体解体;然后将解体污泥用纱布进行过滤去除无机颗粒杂质,保留滤液;最后对 高浓度氨氮废水处理工艺 目前，工业废水、垃圾渗滤液、城市污水等高浓度氨氮废水对水体造成的危害已成为全世界关注的环境问题。绝大部分含氨氮的废水在未经任何处理或处理不达标的情况下直接排入水体，导致水体污染及富营养化，进而影响土壤、空气等。常见的含氮化合物主要包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮以及硝酸盐氮。其中氨氮是导致水体富营养化的主要污染物，其排放控制已成为目前水处理领域的重点和难点。 氨氮废水的处理方法有很多种，国内外学者针对该问题开展了大量研究。其中吹脱法是传统的高浓度氨氮废水处理方法，其设备占地面积小，操作灵活便捷，但也存在耗能大、处理成本高等缺点。成泽伟等采用超声波强化吹脱去除氨氮，去除率明显高于一般吹脱技术，且升幅超过50%。彭人勇等的研究也显示，超声波对吹脱的强化作用可以让氨氮去除率提升30%~40%。 沸石是含水多孔铝硅酸盐的总称，其晶体构造主要由(SiO)四面体组成，其中的部分Si4+为Al3+取代，导致负电荷过剩，故其结构中有碱金属(碱土金属)等平衡电荷的离子，同时沸石构架中存在较多的空腔和孔道。上述结构决定了沸石具有吸附、离子交换等性质，因此其对氨氮具有很强的选择性吸附能力。 本研究在超声吹脱工艺的基础上，利用改性沸石对超声吹脱后的高浓度氨氮废水进行超声强化吸附处理，考察了沸石粒度、吸附时间、沸石投加量、吸附温度、吸附超声功率等因素对处理效果的影响，以期为高浓度氨氮废水的处理提供参考。 一、实验部分 1.1材料和仪器 实验所处理废水为模拟高浓度氨氮废水，为NH4Cl和超纯水配制的NH4Cl溶液，氨氮质量浓度约为1200mg/L的，实验中以实测浓度为准。 吸附剂选用浙江省缙云县产天然沸石经复合改性后得到的改性沸石，密度2.16g/cm3，硬度3~4，硅铝比4.25~5.25，孔隙率30%~40%。 D-51型pH计：日本HORIBA有限公司;UV765型紫外-可见分光光度计：上海精密化学仪器有限公司;JJ50型精密电子天平：美国双杰兄弟(集团)有限公司;EVOMA15/LS15型扫描电子显微镜：北京欧波同有限公司。 1.2实验方法 1.2.1超声吹脱 实验装置如图1所示。超声波发生器通过将工频电转变为20kHz以上(一般为 氨氮废水处理工程 设计方案 废水水量及水质确定 一、废水的水量 根据业主提供的废水处理量为：Q=240T/d， 二、废水的水质 根据业主提供的资料，废水水质如下： NH4-N:6000mg/L T：30℃PH=7-8 SO42-：10000mg/L 废水处理要求 本项目设计废水处理能力为240T/d。 本工程废水处理后废水中氨氮含量达到国家一级排放标准， 即：NH3-N≤15mg/L 废水处理工艺方案 一、工艺确定原则 1、严格执行有关环境保护的各项规定，废水处理后氨氮含量达到该地区的地方排放标准氨氮小于15mg/L； 2、依据废水水质特点，在充分论证的基础上，选用先进合理的废水处理工艺，保证废水达标排放； 3、治理方案力求工艺简洁，方法原（机）理清晰明了； 4、处理系统具有灵活性和操作弹性，以适应废水水质、水量的变化； 5、本方案力求达到工艺先进、运行稳定、管理简单、能耗低、维修方便等特点； 6、处理后不造成二次污染。 二、工艺设计范围 1.废水处理工艺流程、工艺高程和各处理单元设计； 2.废水处理平面布置、设备选型、布置和控制设计； 3.废水处理区1.00m以内的所有工艺管道和线路设计； 三、污水处理工艺设计选择依据 1）、本工程的废水中主要污染物和控制指标为氨氮。氨氮废水处理，目前国内采用的处理工艺有以下几种：https://www.360docs.net/doc/f317335194.html, 1、生化处理工艺 该工艺利用生物菌将有机氮转化为氨氮，再通过硝化与反硝化将硝态氮还原成气态氮从水中逸出，从而达到脱氮的目的。 但由于生物菌所能承受氨氮的浓度较低，一般不能超过200mg/L，当氨氮高于200-300mg/L 时，会抑制细菌生长繁殖。因此该工艺只适用于氨氮含量200mg/L左右的低浓度氨氮废水。此外，生化处理工艺工程占地面积较大，温度较低时，总脱氮效率也不高。 2、传统填料式的吹脱工艺 该工艺是利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮等挥发性物质不断的由液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。 但由于氨氮在水中存在溶解平衡关系，当气液两相的氨处于平衡状态时，水中的氨氮将不能被吹脱逸出，因此该工艺不适用于高浓度氨氮废水。且传统填料式吹脱工艺还存在吹脱效率低，吹脱风量大(气液比3000：1左右)、时间长，对温度要求高、填料易结垢等缺点。 3、蒸氨汽提法 蒸氨气体法也是利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间的气液平衡关系对氨氮进行分离，该工艺是把水蒸气通入废水中，当蒸气压超过外界压力时，废水沸腾从而加速了氨氮等挥发性物质的逸出过程。 与传统填料式吹脱相同的是，当气液两相中氨达到平衡时，蒸氨气提法也不能继续使水中氨氮持续逸出，因此单次气提也不能将氨氮完全脱除，若采用连续多次气提进行脱氮则会大大增加投资成本和运行成本。 以上两种方法均只能将氨氮处理至100mg/L左右。 4、沸石离子交换法 沸石是含水的钙、钠以及钡、钾的铝硅酸盐矿物，因其含有一价和二价阳离子，具有离子交换性，因此沸石具有离子交换的能力，可将废水中的NH4+交换出来。 该工艺的缺点是只适用于氨氮含量在50mg/L以下的废水，且交换剂用量大需再生，再生频繁，并且再生液需要再次脱氨氮。采用该工艺还要求对废水做预处理以除去悬浮物，因此此法的成本较高，同等浓度下，处理费用为其他工艺的1.5～2倍。 5、折点加氯工艺 折点加氯工艺是利用氯气通入水中所发生的水解反应生成次氯酸和次氯酸盐，通过次氯酸与水中氨氮发生化学反应，将氨氮氧化成氮气而去除。 此方法的缺点是加氯量大、费用高、操作安全性差，设备腐蚀严重，容易发生危险，工艺过程中每氧化1mg/L的氨氮要消耗14.3mg/L的碱度，从而增加了总溶解固体的含量，比较适合低浓度氨氮废水的处理。 6、超声波吹脱工艺 利用超声波来降解水中的化学污染物，尤其是难降解有机污染物，是一种深度氧化处理废水的新技术。 该工艺利用超声波辐射将压缩空气作为超声波的推动力，产生空化气泡，加强了废水中 废水生物脱氮基本原理 关于氨氮消耗碱度的理论计算问题书上写的理论上降解1克氨氮要消耗7.14克碱度（以碳酸钙计算），这里是不是说就是消耗7.14克碳酸钙啊？ 果换算成纯碱又如何计算？换算成小苏打又怎么计算呢？ 消耗的是碳酸氢根。碳酸钙分子量100，纯碱106。以碳酸钙计算的量乘以1.06就是需要的纯碱量。 在不考虑细菌增值硝化消耗的碱度为1g氨氮7.14g碱度（碳酸钙），在考虑细菌增值的情况下是8.62g碱度（碳酸钙）。 碱度与硝化的比例系数为7.1 即每氧化1mg氨氮为硝酸根需消耗7.1mg碱度而发生反硝化反应时每反应掉1mg硝酸根可以产生3.57mg碱度所以，脱氮反应时为了取得好的效果必须不断补充碱度积磷菌、反硝化菌和硝化细菌生长的最佳pH值在中性或弱碱性范围，当 pH 值偏离最佳值时，反应速度逐渐下降，碱度起着缓冲作用。污水厂生产实践表明，为使好氧池的pH值维持在中性附近，池中剩余总碱度宜大于 70mg/L。每克氨氮氧化成硝态氮需消耗 7.14g 碱度，大大消耗了混合液的碱度。反硝化时，还原 1g 硝态氮成氮气，理论上可回收 3.57g 碱度，此外，去除1g五日生化需氧量可以产生0.3g 碱度。出水剩余总碱度可按下式计算，剩余总碱度＝进水总碱度＋0.3×五日生化需氧量去除量＋3×反硝化脱氮量一7.14×硝化氮量，式中 3 为美国 EPA(美国环境保护署)推荐的还原1g硝态氮可回收3g碱度。 由硝化方程式可知，随着NH3-N被转化成NO3—-N，会产生部分矿化酸度H+，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH3-N转化成NO3—-N 约消耗7.14g碱度(以CaC03计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液中的pH值降低至7.0 氨氮废水处理技术现状及发展 /# 前言 近年来，随着城市人口的日益膨胀和工农业的不断发展，水环境污染事故屡屡发生，对人、畜构成严重危害。许多湖泊和水库因氮、磷的排放造成水体富营养化，严重威胁到人类的生产生活和生态平衡。氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一，为满足公众对环境质量要求的不断提高，国家对氮制订了越来越严格的排放标准，研究开发经济、高效的除氮处理技术已成为水污染控制工程领域研究的重点和热点。本文系统地阐述了氨氮废水处理现状和发展。 ! 处理技术现状 氨氮存在于许多工业废水中，特别是钢铁、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料等生产过程，均排放氨氮废水，其浓度取决于原料性质、工艺流程、水的耗量及水的复用等。对一给定废 水，选择技术方案主要取决于：（#）水的性质；（!）处理效果；（,）经济效益。以及处理后出水的最后处置方法等。 虽然有许多方法都能有效地去除氨，如物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电渗析、电化学处理、催化裂解；生物方法有硝化及藻类养殖，但其应用于工业废水的处理，必须具有应用方便、处理性能稳定、适应于废水水质及比较经济等优点，因此，目前氨氮处理实用性较好的技术为：（#）生物脱氮法；（!）氨吹脱、汽提法；（,）折点氯化法；（%）离子交换 法; # < , =。!$ # 生物脱氮法 生物脱氮通常包括生物硝化和生物反硝化。 生物硝化是在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。如果反应完全，氨氧化成硝酸盐分两阶段完成：开始，在亚硝酸菌的作用下使氨氧化成亚硝酸盐，亚硝酸菌属于强好氧性自养细菌，利用氨作为其唯一能源，方程式（#）为这个反应关系式。第二阶段，在硝酸菌的作用下，使亚硝酸盐转化为硝酸盐，硝酸菌是以亚硝酸作为唯一能源的特种自养细菌，方程式（!）为这个反应的关系式。整个硝化反应可以用总方程式（,）来表示。从此关系式中可看到要达到完全硝化，#$ & >? >?@1/, 1 A B 9（以氮计）就需要%$ C >? B 9的溶解氧。 !虽然有些异养生物也能进行硝化，但硝化中最主要的生物是亚硝酸菌属和硝酸菌属。硝化最佳E/值为’$ %，当E/ 在+$ ’< ’$ " 范围时，为最佳速度的"&F。当温度从( G提高到,& G时，硝化速度也随之不断增加，而剩余溶解氧大于#$ & >? B 9 就足以维持这一反应。反硝化就是在缺氧条件下，由于反硝化菌的作用，将和 . 还原为的过程。其过程的电子供体是各种碳源，若以甲醇作碳源为例，其反应式为： 对于硝化反应，温度对其影响比其它生物处理过程要大些，一般温度应维持在为宜。 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，维持最佳碳氮比也是生物处理法成功的关键之一。若废水性质不宜直接进行生物处理，则采用物化法或物化. 生物联合法达到排放要求较为经济。 生物脱氮可去除多种含氮化合物，其处理效果稳定，不产生二次污染，而且比较经济，但有占地面积大、低温时效率低、易受有毒物质影响且运行管理比较麻烦等缺点。 氨吹脱、汽提法 吹脱、汽提法用于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体通入水中，使气水相互充分接触，使水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。常用空气或水蒸气作载气，前者称为吹脱，后者称为汽提。氨吹脱、汽提是一个传质 吹脱法处理高浓度氨氮废水 作者：周明罗陈建中刘志勇 简介：对垃圾渗滤液处理难点进行了分析，阐述了垃圾渗滤液国内外处理现状、处理工艺对比、以及存在弊端，概述OFR新型专利技术处理垃圾渗滤液的原理、使用范围、技术优势及其推广方向，提出OFR 技术在高浓度有机废水处理有特殊的效果，已成功使用于国内外多家企业，尤其在垃圾渗滤液前预处理和经膜技术处理后的浓液处理方面有广阔的使用前景。 关键字：垃圾渗滤液浓缩液氨氮 高浓度氨氮废水来源甚广且排放量大。如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用[1]。氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，近20 年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，如生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电化学处理、催化裂解等。新的技术不断出现，在处理氨氮废水的使用方面展现出诱人的前景。本文侧重介绍吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术特点及研究使用。 1 吹脱技术 吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体（若用水蒸气作载体则称汽提）。 水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下： NH4++OH-NH3+H2O （1） 氨和氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算： Ka=Kw /K b=（C NH3·C H+）/C NH4+（2） 式中：Ka———氨离子的电离常数； 应平化肥有限责任公司 30T/h氨氮废水处理系统 宜兴市裕泰华环保有限公司 二00八年五月 一、概述 1、采用国内目前较为先进成熟的吹脱+催化氧化+生物滤池处理工艺,该工艺具有可靠性、成熟性,并符合国内实际情况,并尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。 2、废水处理主要设施材质以钢砼结构为主,具有结构紧凑,占地面积小,布局合理,尽可削减总投资及运行费用加以考虑。 3、对废水处理设施进行充分的考虑,按地区气候条件,考虑必要的防水防冻及防渗措施。 4、废水处理过程中产生的污泥排入污泥池,进行好氧消化稳定后,经压成泥饼外运,保证污泥出路可靠。 二、废水处理量及废水性质： 1废水来源及水量: 废水来源为化肥厂生产工艺经冷却塔冷却后的高氨氮废水 a、废水量:30m3/h b、废水水质:详见表一 表一、废水水质 序号项目数据(mg/L 1 氨氮846.3 2 化学需氧 量 737 3 环状有机 物(Ar-OH 9.095mg/L 4 总磷0.467 5 BOD 21 6 氰化物未知 7 SS 164 8 石油类未知 9 挥发酚未知 10 硫化物未知 11 pH 6-9 12 水温约30℃ c、运行方式：连续运行 1、处理出水标准:废水处理后达合成氨工业水污染物排放标准GWPB 4-1999中中型化肥厂一级排放标准,详见下表。 (2001年1月1日之后建设(包括改、扩建的单位 序号项目标准(mg/L 1 氨氮70 2 化学需氧 量 150 3 氰化物 1.0 4 SS 100 5 石油类 5 6 挥发酚0.1 7 硫化物0.50 8 pH 6-9 三、废水处理工艺选择: 根据废水处理工程特点、功能、要求及废水排放特征,由于废水含有一定的毒性,B/C比较低,氨氮较高,因此需经脱氮及强氧化来提高废水的B/C比在0.3以上,剩余的氨氮及有机物在后级生化系统中去除。 本公司采用生物滤池工艺,经水解酸化后水中的B／C比约0.35左右,可生化大大提高。根据废水排放标准出水有NH3-N的限制,所以在选择废水处理工艺时除了考虑除解有机物外,还考虑到脱氮,为达到这个目的,我们选用了工艺成熟、运行可靠的水解生化+DC生物滤池+N生物滤池的工艺。 四、废水处理工艺流程简图: 1、废水处理系统工艺: 自动加碱废气高空排放或回收塔回收 废水→格栅→调节池→提升泵→PH调节沉淀→中间槽→二级提升泵→氨氮吹脱塔 风机 →三级提升泵→最终中和槽→催化氧化装置→还原反应槽→提升泵→脉冲布水器 自动加酸加还原剂高氨氮废水处理方法
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