开元体育7种氨氮废水地处理技术

　　开元体育7种氨氮废水地处理技术实用文案 高浓度氨氮废水处理工艺 工业废水氨氮处理工艺： 工业废水——原水泵——粗格栅——曝气沉砂——细格栅—— 缺氧池——好氧池——缺氧池—— MBR池 ——消毒池——出水 污泥回流 一、氨氮废水处理技术 1. 传统脱氮工艺 活性污泥法脱氮的传统工艺 [1] 是在 1969 年美国的巴茨（ Barth ）提出的，被称为活 性污泥法，是以氨化、硝化和反硝化 3 步反应过程为基础建立起来的。活性污泥含有有机物 降解菌、硝化菌和反硝化菌，它们分别在各自的反应池内生长繁殖，并且有各自的沉淀池和 回流设施，如图 1.1 所示。在实践中还可采用两级生物脱氮系统（如图 1.2 所示），将前两 级 BOD去除和硝化两道反应过程合在同一反应器内进行，第一级池去除 BOD，将有机氮转化 + + － － 为 NH3、NH4 开元体育官网登录入口，同时使 NH3 、NH4 进一步氧化成 NOx -N 。第二级池在缺氧条件下，将 NOx -N 还原 为氮气，并逸出大气，应采取厌氧－缺氧的运行方式。碳源，既可投加 CH3OH（甲醇）作为外 加碳源，亦可引入原废水作为碳源。 该工艺优点反应速率大，而且比较彻底。缺点是处理设施多，占地面积大，造价高，管 理不够方便，因此在实践中采用比较少。 图 1.1 传统活性污泥法脱氮工艺（活性污泥法流程） 标准 实用文案 图 1.2 两级生物脱氮工艺 2.A/O 法 A/O 脱氮工艺是 80 年代初开发出来的工艺流程（图 1.4 ）。废水经预处理和一级处理后， 首先进入缺氧池，利用氨化菌将废水中有机氮转化成 NH3 -N，与原废水中的 NH3-N 一并进入好 氧池。在好氧池中，除与常规活性污泥法一样对含碳有机物进行氧化外，在适宜的条件下， － 利用亚硝化菌及硝化菌，将废水中 NH3-N 硝化生成 NOx -N 。为了达到废水脱氮的目的，好氧 池中硝化混合液通过内循环回流到缺氧池，利用原废水中有机碳作为电子供体进行反硝化， － 将 NOx -N 还原成氮气。与传统生物脱氮工艺相比， A/O 系统不用投加外加碳源，可利用原废 水中的有机物作为碳源进行反硝化，达到同时降低 COD和脱氮的目的。缺氧池设在好氧池之 前开元体育官网登录入口，当水中碱度不足时，由于反硝化可增加碱度，因而可以补偿硝化过程中对碱度的消耗。 A/O 工艺只有一个污泥系统，混合菌替处于好氧和缺氧状态，有机物浓度高低交替条件， 有利于控制污泥膨胀。近十几年来 A/O 工艺在国内外的应用发展较快，被认为是解决城市污 水及含氮工业废水氮污染的有效工艺。 图 1.4 A/O 法 3. 氧化沟 氧化沟是上世纪 50 年代由荷兰巴斯韦尔 （Pasveer ）开发出来的一种废水生物处理技术， 属于活性污泥法的一种变型。其基本特征是曝气池呈封闭、环状跑道式，废水和活性污泥以 标准 实用文案 及各种微生物混合在沟渠中作不停地循环流动，完成对废水的硝化与反硝化处理。生物氧化 沟兼有完全混合式、推流式和氧化塘的特点。在技术上具有净化程度高开元体育官网登录入口、耐冲击、运行稳定 可靠、操作简单开元体育官网入口、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。氧化沟在空间上形成 了好氧区、缺氧区和厌氧区，具有良好的脱氮功能。以卡鲁塞尔氧化沟为例，其是在每组沟 渠的转弯处安装一台表面曝气机，靠近曝气机的下游为富氧区开元体育，而上游为低氧区，外环还可 能成为缺氧区，这样形成了生物脱氮的环境条件。目前常用的氧化沟主要有多沟交替式氧化 沟、卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、一体化氧化沟 ( 见图 1.4) 。 a 多沟交替式氧化沟 b 卡鲁塞尔氧化沟 c 奥贝尔氧化沟 d 一体化氧化沟 标准 实用文案 图 1.5 氧化沟 4.SBA 法 SBR法是在 20 世纪 70 年代逐渐发展起来的一种生物处理技术，以序批间歇式操作为主 要特征。所谓序列间歇式有两种含义，一是运行操作在空间上按序排列的、间歇的。由于废 水大多是连续排放，且流量波动很大，这使得 SBR至少两个池或者多个池，各个池按一定顺 序和周期运行，也是间歇的。二是运行操作在时间上也是按序排列的、间歇的。一般按运行 次序分五个阶段，即进水、反应、沉淀、排水和闲置阶段，称为一个运行周期，如下图所示。 进 水 反 应 沉 淀 排 水 闲 置 图 1.6 SBR 法工序 循环周期和各个阶段的运行时间及运行状态都可以根据具体废水水质和出水要求灵活控 制。例如，在进水阶段，可以按限制性曝气（进水期间不曝气）运行，也可以按半限制性曝 气（进水到一半时开始曝气）运行，还可以按非限制性曝气（边进水边曝气）运行；在反应 阶段，可以一直曝气，为了实现生物脱氮除磷也可以曝气后搅拌或者曝气搅拌交替进行；剩 余污泥排放可以在排水阶段或排水后期排放。只要我们有效调节好 SBR运行周期、各阶段运 行时间和运行状态就可以达到多种功能的要求。 5.DAT-LAT 工艺 DAT-IAT 工艺是 SBR工艺继 ICEAS、CASS、CAST、IDEA法之后不断完善发展起来的一种 新工艺，其主体构筑物由需氧池（ Demand Aeration Tank, 简称 DAT）和间歇曝气池 （Intermittent Aeration Tank, 简称 IAT ）串联组成（如图 1.6 所示）。废水进入 DAT池后， 在 DAT池内与以前的混合液以及回流液完全混合，并进行连续曝气，具有较高的溶解氧，细 菌的活性非常强，大部分可溶性有机物被去除，它的反应机制以及有机物的去除机理与连续 流活性污泥法（ CFS）基本相同，但是在 DAT池内有机物浓度要高于连续流活性污泥法，有机 物负荷高，降解速率快。 IAT 池与典型的 SBR池相似开元体育官网登录入口，包括曝气、沉淀、排水、闲置四个阶 段，也可以根据实际需要增加搅拌阶段，处理后的上清夜和剩余污泥均在 IAT 池内排放，但 与 SBR法又有不同点， 其进水是连续的。 由于 DAT池对水质的调节、 均衡作用， 使得进入 IAT 池内水质稳定，有机物负荷低，提高了系统对水量水质变化的适应性。同时，由于有机物浓 度低，为硝化菌繁殖创造了条件开元体育官网登录入口，有利于硝化反应进行。 IAT 池间歇曝气，并根据需要增加 厌氧搅拌开元体育官网登录入口，使得微生物处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物降解作用， 同时还具有较好的脱氮、除磷功能。 IAT 池中底部沉降的活性污泥大部分作为该池下个处理 周期使用，一部分污泥用污泥泵连续打回 DAT池作为 DAT池的回流污泥，多余的剩余污泥引 至污泥处理系统进行污泥处理。 标准 实用文案 曝气 搅拌 曝气 曝气 曝气 沉 淀 曝气 排水 图 1.6 DAT-IAT 工艺工序 6. 折点加氯法 废水中含有氨和各种有机氮化物，大多数污水处理厂排水中含有相当量的氮。如果在二 级处理中完成了硝化阶段，则氮通常以氨或硝酸盐的形式存在。投氯后次氯酸极易与废水中 的氨进行反应，在反应中依次形成三种氯胺： NH3 + HOCl → NH2Cl( 一氯胺 ) + H2O NH2Cl + HOCl → NHCl2( 二氯胺 ) + H2O NH2Cl + HOCl → NCl3( 三氯胺 ) + H2O 上述反应与 pH值、温度和接触时间有关，也与氨和氯的初始比值有关，大多数情况下， 以一氯胺和二氯胺两种形式为主。其中的氯称为有效化合氯。 在含氨水中投入氯的研究中发现， 当投氯量达到氯与氨的摩尔比值 1 ∶1 时，化合余氯即 增加，当摩尔比达到 1.5 ∶1 时，（质量比7.6 ∶1），余氯下降到最低点，此即“折点” 。在 折点处，基本上全部氧化性的氯都被还原，全部氨都被氧化，进一步加氯就都产生自由余氯开元体育官网登录入口。 在废水处理中，达到折点所需氯总是超过质量比 7.6 ∶1，当污水的预处理程度提高时，到达 折点所需氯量就减少。 折点加氯产生酸，当氧化 1 mg/L NH3-N时，需 14.3 mg/L 的碱度（以 CaCO3计）来中和， 实际上，由于氯的水解，线 mg/L 。大多数情况下， pH值将略有降低。 为了达到折点反应所加入的氯剂，除形成次氯酸外，还增加废水中的总溶解固体含量。 在废水复用情况下，溶解固体的含量可能成为影响回用的障碍。 以氯气进行折点氯化 6.2:1 以次氯酸钠进行折点氯化 7.1:1 投氯气后，用石灰中和全部酸度 12.2:1 投氯气后，用 NaOH中和全部酸度 14.8:1 折点加氯法因加氯量大，费用高，以及产酸增加总溶解固体等原因，目前尚未见以此为 主要除氨方法的污水厂在运行 6. 吹脱法 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开元体育官网入口登录。其平衡关 系式如下： + NH4 +OH- NH3+H2O （1） 氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算： Ka=Kw /Kb = （CNH3 ·CH+）/C NH4+ （2 ） 式中： Ka—— —氨离子的电离常数； Kw—— —水的电离常数； Kb—— —氨水的电离常数； C—— —物质浓度。 式（ 1）受 pH 值的影响，当 pH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当 pH 值为 11 左右时，游离氨大致占 90％。 标准 实用文案 由式（2 ）可以看出， pH 值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。另外，温度也 会影响反应式（ 1）的平衡，温度升高，平衡向右移动。表 1 列出了不同条件下氨氮的离解 率的计算值。表中数据表明，当 pH值大于 10 时，离解率在 80%以上，当 pH 值达 11 时，离 解率高达 98%且受温度的影响甚微。 表 1 不同 pH、温度下氨氮的离解率 % pH 20℃ 30℃ 35℃ 9.0 25 50 58 9.5 60 80 83 10.0 80 90 93 11.0 98 98 98 氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔 2 类设备，但吹脱池占地面积大， 而且易造成二次污染， 所以氨气的吹脱常采用塔式设备。 吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料开元体育官网登录入口，以增加气—液传质面积从而有利于 氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升 到填料塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，通过填料往下流，与气体逆向流动，空气中氨 的分压随氨的去除程度增加而增加，随气液比增加而减少开元体育官网入口。 2 影响因素及液气比的确定 影响游离氨在水中分布的 pH 值、温度等因素都会影响吹脱效率。另外气液比、喷淋密 度等操作条件也是影响吹脱效率的主要因素。 下面以逆流塔为例分析液气比的确定及其影响。 氨吹脱是一个相转移过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压 之间的差，由物料守衡（见图 1）可得吹脱塔操作线方程为： Y=L/V （X~X1）+Y1 （3） 图 1.7 逆流吹脱塔物料衡算 即以（ L/V ）为斜率的直线 的直线 MN。在此， L 值已经确定，若减少吹脱气体 的用量开元体育官网登录入口，操作线斜率将会增大，点 N 便沿垂直线向上移动，传质推动力（ X2 ~X2* ）或 （Y2 ~Y2* ）随之减小，当点 N 落在线*，塔顶吹脱气体浓度达到平衡，即最 高浓度。此时气体用量最小，这是理论上液气比能达到的最大值，但推动力变为 0。 （L/V ）max= （Y2*~Y1）/ （X2~X1） （4） 通常要求达到的氨去除程度（ X1）、进口浓度（ X2）为已知，空气进口浓度（ Y1）为零， Y2*为与 X2对应的气体平衡浓度，可由亨利定律求得 [2 、3] ，如下式： 标准 实用文案 Y=mX （5） 因此最大液气比可表示为： （L/V ）max=mX2 / （X2~X1）（6 ） 式中 m为平衡常数，是温度的函数。所以温度对气体平衡浓度进而对（ L/V ）max有较大 的影响。有文献报道 [4] ，当温度从 10℃变为 40℃时，（ L / V ）max从 0.58 增大到 2.4 。 在逆流吹脱塔中，对确定的废水量而言，增大气体量，传质推动力相应增大，有利于氨 氮吹脱去除。但气量太大，气速过高，将影响废水沿填料正常下流甚至不能流下，即引起液 泛现象。因此，对一定废水量，最小液气比受液泛气速控制。液泛气速与塔式结构、填料种 类和液体物性等因素都有关。显然，实际的液气比应满足下式要求： （L/V ）泛＜（ L/V ）＜（ L/V ）amx （7 ） 图 1.8 逆流吹脱塔操作线 吹脱工艺的应用 吹脱法已广泛用于化肥厂废水、垃圾渗滤液、石化开元体育官网入口、炼油厂等 [5~8] 含氨氮废水。低浓度废 水通常在常温下用空气吹脱，而高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱开元体育。有些高浓度废水经吹脱处 理后，仍含有较高的氨。因而常与工艺相结合开元体育。 二、工艺选择 1 ．吹脱法 + 生物法 根据工程事例，采用吹脱一缺氧一两级好氧工艺处理垃圾渗滤液，其中氨氮含量达 1400 mg/L，COD浓度为 4000~5000 mg/L 。选定 pH 值为 9.5 ，吹脱时间 12 h 开元体育，经吹脱后氨氮去除 率为 60%，经生化处理后氨氮去除率达 95%，同时取得 90%以上的 COD去除效果。其工艺流程 如图 2.1 。 标准 实用文案 图 2.1 垃圾渗滤液处理工艺流程 2. 吹脱法 +折点氯化法 注：预处理包括两级调节、铜置换、沉淀 图 4 酞菁蓝生产废水处理工艺 折点氯化法是投加过量的氯或次氯酸钠，使废水中氨完全氧化为 N2或硝酸盐的方法 [12] ，可用以下反应式表示： NH4++HOCl→NH2Cl+H2O+H+（8 ） NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O （9 ） NHCl2+HOCl→NCl3+H2O （10） 一氯胺进一步氧化为氮： 2NH2Cl+HOCl→N2+H2O+3H++3Cl- （11） 二氯胺经下列反应生成硝酸盐： NHCl2+H2O→NH （OH）Cl+H++Cl- （12） NH （OH）Cl+2HOCl→NO3-+4H++3Cl- （13） 氯化法处理率达 90%~100%，效果稳定，不受水温影响、操作方便、投资省开元体育官网入口登录，但对于高浓 度氨氮废水的处理运行成本很高。若在此之前用吹脱法降低废水中氨氮含量开元体育官网登录入口，可以减少加氯 量，极大地降低处理成本。 3.A/O 法+折点加氯法 标准 实用文案 利用 A/O 法去除大部分的氨氮，在利用折点加氯法确保出水的达标。 三、试验 1、工艺流程图： 2. 工艺条件 a、硝化过程的主要环境条件 （1）好氧条件， 根据计算， 1g 的氮完全硝化需要 4.75g 的氧，要求溶解氧不低于 1mg/L； （2）有机物，混合液中的有机物含量不应过高开元体育， BOD应在 10~20mg/L以下； （3）温度，适宜的温度为： 20~30℃， 15℃以下时，硝化速率下降， 5℃时完全停止； （4）pH值，最佳范围： 8.0~8.4 ； （5）碱度， 1g 氨态氮（以 N计）完全硝化，需要碱度（以 CACO3计） 7.1g ； （6）污泥龄，至少为硝化细菌最小世代时间的两倍； （7）有害物质，有害物质有重金属，高浓度的氨态氮开元体育、硝态氮、有机底物以及其他络合 阳离子等。 B、反硝化过程的主要环境条件 （1）碳源，反硝化菌碳源的来源有废水中的碳源和外加碳源，要求 BOD5/TKN＞3~ 5； （2）pH值，最适宜的 pH是： 6.5~7.5 ； （3）溶解氧，反硝化菌是异养兼性厌氧菌，溶解氧应控制在 0.5mg/L 以下； （4）温度，最适宜温度范围是： 20~40℃。 3. 设计参数： 1. 好氧池 停留时间根据水质的不同而变化（进水水质 BOD＜800mg/L ）, 停留时间 8h 以上； 2. 硝化池 2 pH 自动控制在 8.0 。DO通过 PID 保持在 3mgO/L 。保持温度在 20℃；硝化池容积： -1 VN=YQS0QC/X ；Y=0.35~0.45kgVSS/kgBOD5 ；污泥龄 Qc =15~30d；Kd=0.05~0.10d ；X=2~4g/L； 3. 反硝化池 pH 自动控制在 6.8 。DO控制在 0.5mgO2/L 以下。保持温度在 25℃；内循环回流比： 6~8； 标准 实用文案 -1 DN DN DN 反硝化容积 V =Q （No-Ne）/q X开元体育官网登录入口，q ：反硝化速率， 0.05~0.2d ； No，Ne：入流和出流的硝态氮浓度， mg/L。 标准

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