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一般生化工藝技術(shù)概況
目前氨氮廢水的處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法等。物理方法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉;化學(xué)法有離子交換法、空氣吹脫、化學(xué)沉淀法、折點(diǎn)氯化法、電滲析、電化學(xué)處理、催化裂解;生物方法有多種形式。生物處理法有厭氧生物處理和好氧生物處理,主要工藝有:A/SBR法、A/O法、氧化溝法、SBR法、接觸氧化法、曝氣生物濾池等。
1.物理化學(xué)法
(1)空氣吹脫法
空氣吹脫法是使水作為不連續(xù)相與空氣接觸,利用水中組分的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異,使氨氮轉(zhuǎn)移至氣相而去除。廢水中的氨氮通常以銨離子(NH4+)和游離氨(NH3)的狀態(tài)保持平衡而存在(NH4++OH-→NH3+H2O)。將廢水pH值調(diào)節(jié)至堿性時(shí),離子態(tài)銨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨,然后通入空氣將氨吹脫出。 該法適合于高氨氮廢水的預(yù)處理,脫氮率高、操作靈活、占地小,但NH3僅從溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài),并沒有徹底除去。當(dāng)溫度降低時(shí),脫氮率急劇下降,因此不適合在寒冷的冬季使用;同時(shí)容易受吹脫裝置大小及長徑比例、氣液接觸效率的影響;裝置及管道時(shí)間長久易產(chǎn)生CaCO3沉淀。該法需不斷鼓氣、加堿,出水需再加酸調(diào)低pH。因此,投資和處理費(fèi)用比較高,對(duì)周圍環(huán)境有一定的污染,目前該方法在實(shí)際應(yīng)用(尤其在較大處理水量的工程上)很少。
(2)化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是通過向廢水中投加某種化學(xué)藥劑,使之與廢水中的某些溶解性污染物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),形成難溶鹽沉淀下來,從而降低水中溶解性污染物濃度的方法。整個(gè)反應(yīng)pH值的適宜范圍為9-11。此法可去除氨氮、重金屬及某些大分子有機(jī)物,常與其它處理技術(shù)組合,既適用于反滲透、活性炭吸附等深度處理的預(yù)處理,也可用于生化處理的深度處理。絮凝劑常用FeCl3、Al2(SO4)3和陰陽非離子型聚合物。 此法對(duì)氨氮的去除率高,可達(dá)90%以上,但費(fèi)用比吹脫法高,產(chǎn)生的污泥對(duì)環(huán)境造成二次污染,但當(dāng)其用于脫氮預(yù)處理時(shí),也可采用PO43-類物質(zhì),污泥可作肥料使用,故有很大的靈活性,但藥劑費(fèi)用比較貴。
2.生物法
(1)傳統(tǒng)硝化反硝化
傳統(tǒng)硝化反硝化工藝脫氮處理過程包括硝化和反硝化兩個(gè)階段。在將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮的基礎(chǔ)上,硝化階段是將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮的過程;反硝化階段是將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾倪^程。只有當(dāng)廢水中的氮以亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的形態(tài)存在時(shí),僅需反硝化一個(gè)階段。A/O法、SBR法、氧化溝等工藝就屬于傳統(tǒng)脫氮工藝,都可實(shí)現(xiàn)生物硝化和反硝化。
(2)短程硝化反硝化
短程硝化反硝化又稱亞硝化反硝化,把硝化反應(yīng)過程控制在氨氧化產(chǎn)生NO2-的階段,阻止NO2-進(jìn)一步氧化,直接以NO2-作為菌體呼吸鏈氫受體進(jìn)行反硝化。此過程減少了亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽,然后硝酸鹽再還原成亞硝酸鹽兩個(gè)反應(yīng)的發(fā)生,降低了需氧量、反硝化過程中有機(jī)碳的投入量,降低了能耗和運(yùn)行費(fèi)用。短程硝化反硝化與傳統(tǒng)的生物脫氮相比具有以下優(yōu)點(diǎn):①對(duì)于活性污泥法,可以節(jié)省25%的供氧量,降低能耗;②節(jié)省反硝化所需碳源40%,在C/N一定的情況下可提高總氮(TN)的去除率;③減少污泥量可達(dá)50%;④減少堿耗;⑤提高反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)時(shí)間,減少反應(yīng)器容積。實(shí)現(xiàn)短程硝化與反硝化的關(guān)鍵是抑制硝化菌的活性而使NO2-得到累積。影響硝化菌活性及NO2-累積的因素有自由氨、pH、DO、溫度等。
(3)曝氣生物濾池(Gaia-BAF)生物處理工藝
該工藝是固定化微生物與曝氣生物濾池結(jié)合發(fā)展而成的一種新型污水處理工藝。在Gaia-BAF反應(yīng)器中投加占曝氣池有效容積的從10%-60%的微生物載體,微生物大量的附著并固定于其上,通過附著的微生物來降解污水中的污染物。各級(jí)Gaia-BAF反應(yīng)器中,通過培養(yǎng)不同的特效菌種,來達(dá)到降解污染物的目的;載體材料表面所生長的生物量通常為18-25g/L。Gaia-BAF的曝氣器位于反應(yīng)器下部,系統(tǒng)在曝氣運(yùn)行過程中,進(jìn)入載體內(nèi)部的氧氣逐漸減少直至氧氣消耗完畢,這樣使每一個(gè)載體內(nèi)部生成良好的缺氧區(qū)、兼氧區(qū)和好氧區(qū),使得載體的內(nèi)部形成無數(shù)個(gè)微型的硝化和反硝化反應(yīng)器,因而可在同一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生氨氧化、硝化和反硝化聯(lián)合作用(可能存在短程硝化/反硝化和厭氧氨氧化,詳盡的機(jī)理目前有關(guān)科研單位正在研究中),從而達(dá)到對(duì)氨氮去除目的。