工業(yè)廢水中的氮常以含氮有機(jī)物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理把大多數(shù)有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨,然后可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。目前采用的除氮工藝有生物銷化、沸石選擇交換吸附、空氣吹脫及折點氯化等四種。
一、生物硝化與反硝化(生物陳氮法)
在好氧條件下,通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用,將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程,稱為生物硝化作用。
二、沸石選擇交換吸附
沸石是一種硅鋁酸鹽,其化學(xué)組成可表示為(M2+,2M+)O.Al2O3.mSiO2?nH2O (m=2~10,n=0~9),式中M2+代表Ca2+、Sr2+等二價陽離子,M+代表Na+、K+等一價陽離子,為一種弱酸型陽離子交換劑。在沸石的三維空間結(jié)構(gòu)中,具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和空穴,使其具有篩分效應(yīng),交換吸附選擇性、熱穩(wěn)定性及形穩(wěn)定性等優(yōu)良性能。天然沸石的種類很多,用于去除氨氮的主要為斜發(fā)沸石。
斜發(fā)沸石對某些陽離子的交換選擇性次序為:K+,NH4+>Na+>Ba2+>Ca2+>Mg2+。利用斜發(fā)沸石對NH4+的強(qiáng)選擇性,可采用交換吸附工藝去除水中氨氮。交換吸附飽和的拂石經(jīng)再生可重復(fù)利用。 溶液pH值對沸石除氨影響很大。當(dāng)pH過高,NH4+向NH3轉(zhuǎn)化,交換吸附作用減弱;當(dāng)pH過低,H+的競爭吸附作用增強(qiáng),不利于NH4+的去除。通常,進(jìn)水pH值以6~8為災(zāi)。當(dāng)處理合氨氮10~20mg/L的城市嚴(yán)水時,出水濃度可達(dá)lmg/L以下。穿透時通水容積約100~150床容。沸石的工作交換容量約0.4;10-3n-1mol/g左右。
吸附銨達(dá)到飽和的沸石可用5g/L的石灰乳或飽和石灰水再生。再生液用量約為處理水量的3~5%。研究表明,石灰再生液中加入0.1mol的NaCl,可提高再生效率。針對石灰再生的結(jié)垢問題,亦有采用2%的氯化鈉溶液作再生液的,此時再生液用量較大。再生時排出的高濃度合氨廢液必須進(jìn)行處理,其處理方法有:(1)空氣吹脫 吹脫的NH3或者排空,或者由量H2S04吸收作肥料;(2)蒸氣吹脫 冷凝液為1%的氨溶液,可用作肥料;(3)電解氧化(電氯化) 將氨氧化分解為N2。
三、空氣吹脫
在堿性條件下(pH>10.5),廢水中的氨氮主要以NH3的形式存在。讓廢水與空氣充分接觸,則水中揮發(fā)性的NH3將由液相向氣相轉(zhuǎn)移,從而脫除水中的氨氮。吹脫塔內(nèi)裝填木質(zhì)或塑料板條填料,空氣流由塔的下部進(jìn)入,而廢水則由塔頂落至塔底集水池??諝獯得摲ǔ?,去除率可達(dá)60~95%,流程簡單,處理效果穩(wěn)定,基建費和運行費較低,可處理高濃度合氨廢水。但氣溫低時吹脫效率低,填科結(jié)垢往往嚴(yán)重干擾運行,且吹脫出的氨對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
四、折點氯化
折點氯化法對氨氮的去除率達(dá)90~,處理效果穩(wěn)定,不受水溫影響,基建費用也不高。但其運行費用高;殘余氯及氯代有機(jī)物須進(jìn)行后處理。
在目前采用的四種脫氮工藝中,物理化學(xué)法由于存在運行成本高、對環(huán)境造成二次污染等問題,實際應(yīng)用受到-定限制。而生物脫氮法能餃為有效和地除氮,且比較經(jīng)濟(jì),因而得到較多應(yīng)用。