高浓度氨氮废水化学成分比较复杂,多数高氨氮废水在经过有机物的去除后,仍然存在着可生化性差、C/N比低、氨氮浓度高等特点,致使此类废水难于得到进一步的处理。高浓度氨氮废水处理技术主要包括物理化学法和生物法。而根据脱氮原理的不同,生物法又可分为传统的硝化-反硝化生物脱氮法和新型的生物脱氮法,新型的生物脱氮法包括同步硝化反硝化、短程硝化-反硝化工艺和部分亚硝化-厌氧氨氧化等。28486
1 物理化学法
1.1 氨吹脱法
氨吹脱法是传质过程,氨氮主要为游离态氨(NH3),主要是在高pH(pH=10.8~11.5)的条件下,利用空气中氨与废水中的平衡分压差作为推动力,在吹脱塔内通过气水接触交换过程将氨气吹脱逸出而去除[1],吹脱的氨气可以进行回收利用。虽然吹脱法具有操作简单、效果稳定和基建费用少的优点,但是易生成水垢从而降低吹脱效率,而调节高pH又需要大量药剂投加从而导致运行费用较高。论文网
1.2 磷酸铵镁结晶法
磷酸铵镁结晶法是通过向废水中投加Mg2+和PO43-离子生成磷酸铵镁结晶(MgNH4PO4•6H2O),同时去除并且回收污水中的氮磷元素[2],可作为农业缓释肥料使用。Yetilmezsoy等[3]采用磷酸铵镁沉淀法来处理猪场废水厌氧消化液以回收高浓度的氨氮,在最佳运行条件下NH4+-N、COD和色度的去除率可分别达到85.4%、53.5%和49.8%,但是大量药剂的投加增加了运行成本,使其应用受到限制。
1.3 离子交换法
离子交换法是利用离子交换柱内离子交换剂上的离子对氨根离子的选择性交换来去除废水中的氨氮,通常采用沸石作为离子交换剂,交换容量饱和后需要使用再生剂再生[4]。离子交换法对氨氮具有较高的去除率,但实验操作前需要先去除废水中的杂质,否则交换柱易堵塞失效,并且由于交换容量有限,需要对交换柱进行再生,再生费用较高,一般适用于低浓度氨氮废水的处理或者高浓度氨氮废水的深度处理。
1.4 折点加氯法
折点加氯法脱氮的原理是通过向废水中投加氯气或者投加次氯酸钠,将废水中的氨氮氧化成氮气。宋卫锋等[5]采用折点加氯法来处理高氨氮含钴废水,经工程实践试验后其出水水质达到国家二级标准,但处理成本较高,且必须对原水做适当预处理。
物理化学法虽然对高氨氮废水均具有一定的处理效果,但是由于技术经济上仍存在着不少的问题并没有得到广泛应用,目前在高浓度氨氮废水处理中应用最为广泛的还是生物法。
2 传统生物脱氮法
传统的生物脱氮工艺包括好氧硝化和缺氧反硝化两个生化反应过程,由于硝化和反硝化微生物生存代谢环境因素的差异,通常将硝化和反硝化反应作为两个独立的阶段[6]。传统生物脱氮通常在空间上于不同反应器中(如:A/O工艺、UCT工艺、A2/O工艺等)分别实现硝化过程和反硝化过程,或在时间上于同一反应器中造成交替缺氧和好氧环境(如:氧化沟以及各种改进型SBR工艺等)来实现。
传统生物脱氮工艺用于高氨氮废水处理存在许多的缺陷和不足之处。高氨氮废水硝化过程需要消耗大量的溶解氧,会增加供氧的动力费用和处理系统的基建费用;大量的游离态氨的存在,会抑制微生物的生长,影响工艺的正常运行。对于可生化性差或者低C/N比的高氨氮废水处理来说,虽然其提供的环境适用于硝化菌的生长,但是反硝化需要高浓度的碳源作为电子供体,对于反硝化来说,一般认为COD/TKN质量比至少为9,需要投加大量外加碳源满足反硝化需求,会增加处理成本[7]。
3 新型生物脱氮法
近年来,随着对生物脱氮理论认识和研究的深入,出现许多新型生物脱氮理论,在新型生物脱氮理论上发展起来的生物脱氮技术主要有:同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)工艺、短程硝化反硝化工艺以及厌氧氨氧化(Anaerobic ammonia oxidation,Anammox)工艺。
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