浅析高氨氮废水的处理技术的一些探析

2022-12-17

由于日益严重的水体富营养化现象和废水含氮量的增大, 采用何种处理技术来有效地、经济合理地去除废水里的氨氮, 成为了高氨氮废水处理技术研究中的重点问题。现实生活、生产中, 由于高氨氮废水具有可生化性较差、组成成分复杂等特点, 传统生物脱氮的方法的效果有待提高, 而常规的物化脱氮方法, 如吹脱法、折点氯化法等, 存在技术、经济上的问题。针对上述现状, 本文将介绍生物脱氮方法、物化脱氮方法, 并提出一种联合了生物、物化脱氮方法的处理技术。下面对各部分进行详细地介绍。

一、生物脱氮方法

目前生物脱氮的方法主要有传统生物脱氮法、厌氧氨氧化、简捷 (或短程) 硝化反硝化法和同步硝化反硝化 (SND) 等。下面对各种方法进行详细的介绍。

首先, 传统生物脱氮的技术有氧化沟、A/O及各种改进型SBR (膜-SBR法、多级SBR法等) 工艺。对高氨氮废水进行处理时, 一般采用的工艺是前置物化脱氮, 以便将废水中的氨氮浓度降低到生物处理的适宜的范围。该类方法存在的问题有:由于有大量的游离氨存在于高氨氮废水中, 游离氨会抑制微生物的活性, 影响系统除污的效果;由于处理过程需要大量的氧气, 加大了供氧量, 提高了处理系统的投资成本等。

其次, 厌氧氨氧化法被学者用于高氨氮废水的处理。学者马富国等先采用“缺氧滤床/好氧悬浮填料生物膜工艺”来实现部分的亚硝化;再对其进行厌氧氨氧化, 通过对运行参数, 如水力停留时间、进水氨氮负荷等进行综合地调控, 调节出水的NO2--N/NH4+-N的比率。该方法高氨氮废水的氨氮去除率可达83.8%。

然后, 简捷 (或短程) 硝化反硝化代表性的工艺是SHA-RON。在该工艺中, 采用了完全混合反应器, 自然淘汰硝化菌则是通过控制HRT、温度来实现的, 使得在反应器中的亚硝酸菌的数量具有绝对的优势, 从而使得在亚硝酸盐阶段实现了对氨氧化的控制, 同时使用了间歇曝气, 来达到反硝化的目的。

最后, 同步硝化反硝化脱氮方法具有减小反应器体积、缩小占地面积、缩短水力停留的时间和简化工艺的流程等特点。目前, 同步硝化反硝化脱氮方法已被学者们广泛研究, 出现了很多论文、研究报道等, 使得同步硝化反硝化脱氮的应用范围也得到了扩大, 比如在序批式活性污泥反应器、膜生物反应器、序批式生物膜反应器、移动床生物膜系统中均可实现。

二、物化脱氮方法

目前物理化学法脱氮主要有折点氯化法、化学沉淀法、吹脱法和离子交换法等, 下面对每个方法进行详细地介绍。

首先, 折点氯化法中除去氨的原理是氨气与氯气发生化学反应, 生产无害气体氮气。该方法通过合理地控制对流量、加氯量, 除去高氨氮废水中所含的全部氨氮, 这也是该方法突出的有优点。该方法的缺点是成本高。正因如此, 该方法常用于深度的脱氮处理中, 由氨氮浓度、温度和PH值决定实际所需的氯气量。由于氯气法的副产品会造成二次的污染, 且液氯的贮存、使用要求严格, 成本高, 常用于给水的处理中, 不适合于高氨氮废水的处理。

其次, 化学沉淀法是利用磷酸、磷酸氢盐、镁化合物与废水中的氨氮发生化学反应, 生成沉淀物从而达到去除氨氮的目的。

然后, 空气吹脱法是指大量的空气和废水在碱性的条件下进行解触, 使废水中的氨氮转化为游离态的氨, 并被吹出, 达到去除高氨氮废水中氨氮的效果。该方法又称为氨解吸法, 其中方法的解吸速率和气液比、温度等有关系。当加入的石灰使气液比为3000:1、水体的p H值大于11时, 经过逆流塔的吹脱后, 废水中的氨氮去除率可以超过90%。该方法适用于高氨氮废水的预处理, 具有占地面积小、操作灵活和脱氮率高等特点。但在方法中氨氮的状态只是由溶解态转化为气态, 并未彻底地去除掉。此外, 该方法还存在二次污染的缺点, 即将大量氨气直接排放到大气中。

最后, 采用的离子交换法树脂对氨离子不具备选择性, 因此不能用在高氨氮废水的氨氮处理中, 目前, 通常使用的去除废水中氨氮的离子交换体是沸石。

三、生物和物化联合脱氮方法

对上文中介绍的脱除氨氮的方法进行比较可得出, 生物脱氮方法具有管理方便、处理过程稳定和效果好等优势, 提供了去除废水中氨氮的有效的技术;物化脱氮方法具有无二次污染、经济等特点。高氨氮废水抑制微生物活性, 造成水质很难达到标准, 影响废水的排放。利用硝化、反硝化进行脱氮, 处理成本高。通过加入对高氨氮废水的预处理, 来减轻生物处理方法的负担。常用的预处理方法包括:蒸氨法、絮凝沉淀法、折点加氯法和空气吹脱法等。蒸氨法存在的不足有:固定铵盐的脱除率较低、成本较高, 总的氨氮含量高, 对后续处理有较大负荷;絮凝沉淀法可用于预处理, 但其运行的费用高;折点加氯法适合用于进行深度的处理, 但使用的液氯费用高且难保存;空气吹脱法有基建和运行费用低、效果稳定可靠和工艺流程简单等优点, 是最经济、合适的高氨氮废水预处理方法, 与此同时还可回收处理后的氨氮。

四、结语

由于常规物化脱氮方法处理的费用较高, 限制了该方法在高氨氮废水处理中的应用范围。对于可以实现氨氮较短途径转换的新型的生物脱氮技术, 如部分的厌氧氨氧化与硝化结合的方法, 存在许多待解决的问题。因此, 须从高氨氮废水水质特点出发, 选择合适的脱氮技术, 并对脱氮技术优化组合, 达到优势互补的目的, 以进一步完善现有的脱氮工艺。日后, 高效低能耗的高氨氮废水的处理技术的研究与开发成为高氨氮废水处理的发展方向。

摘要：通过对现有的主要的高氨氮废水的处理工艺进行介绍及实用性的分析, 本文从高氨氮废水水质特点出发, 选择适宜的生物脱氮技术、预处理系统, 以达到生物脱氮与物化脱氮优势的互补。

关键词：高氨氮废水,物化脱氮,生物脱氮