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高浓度氨氮废水处理技术研究

来源:网络收集 时间:2024-05-19
导读: 经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

河海大学

硕士学位论文

高浓度氨氮废水处理技术研究

姓名:严进

申请学位级别:硕士

专业:环境工程

指导教师:姚琪;朱加征

20040601

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

摘要

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过高,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高浓度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氨氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的联合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究,得到工艺条件为:(I)电化学氧化处理单元:电解电压U=18v,电流密度为0.05A cm~,NaCl的加入量89 乙-1的条件下,加斜发沸石1009,电极间距d=2.0cm,pH=9,停留时间t=60min,阴阳极转换频率为10min/次,溶液温度为35℃,在此工艺条件下,氨氮的平均去除率为82.75%,此时,电解除氨的电流效率为588%:(2)活性炭吸附处理单元:活性炭加入量159 L一、停留时间30min、pH=ll较为适宜。该单元氨氮的去除率为10%左右,余氯的去除率超过90%;(3)化学沉淀处理单元:pH=9,n(Mg):n(N)为1,2,n(P):n(N)为】1,反应时间定为15min。在此:[艺条件下多次试验结果表明:残留氨氮质齄浓度均但

mg L。。‘,余磷<o615~20mg L~。该工艺氨氮总去除率在98%以上,符合国家二级排放标准。

该工艺具有氨氮去除率高,操作方便和运行稳定等特点。运用该工艺处理某化肥厂含氨氮废水,氨氦去除率达到97%以上。关键词:氨氮废水;电化学氧化;活性炭吸附;化学沉淀

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

Studyollhighconcentratedammonia—nitrogen

wastewatertreatment

Abstract:Economicaland

pollutionis

Itwasaeffectivecontrolofammonia.nitrogenwastewatervitalproblemofenvironmentalscienceandengineeringfieldcurrentlytOdifficultremovehighconcentratedammonia.nitrogeninwastewatertreatmentfield

concentrated

developmentInthispapertheharm,sourcesandtreatmenttechnologyofhighwastewaterhaveinbeenchinadescribedhasbeenThefutureammonia-nitrogenapplicationofthesetechnologiesprospected,Inadditions,currentresearchadvancesathomeandabroadhasbeenoverviewsalso

Aimed

wastewaterattheproblemoftreatinghighconcentratedammonia—nitrogenathomeandabroad,thecomprehensiveprocessofhighconcentrated

wastewatertreatmentbyelectrooxidativedegradation—activatedammonia—nitrogen

carbonadsorption—chemicNprecipitationhasbeen

Basedoninvestigatedexperimentalresults,themaineffectfactorsintheunitedtreatmentprocesstreatinghighconcentratedammonia-nitrogenwastewaterhavebeendiscussedandtheoptimumconditionshavebeenrecommendedinthispaper1)Intheelectrooxidativedegradationunitprocess,ammonia—nitrogen

electrochemicalprocesshasbeen

factorssuch

reaction

frequencyaswastewatertreatedbytheeffectsofdifferentstudiedwiththefoCHSonthemassofclinoptilolite,thekindsandconcentrationsofsalts,pH、density,electrodegapretentiontime,switchingontemperature,currentofanodeandcathode,ammonia—nitrogeninitialconcentration

cantheremovalofammonia—nitrogenResultsshowthatNaCIandclinoptilolite

thedegradationpromotel009,

2.ofammonia—nitrogenUndertheconditionsofclinoptiloliteNaCIconcentration89 L一,pH9,temperature

electrodegap2cm,retentiontime35。C,currentdensityO.05A cmfrequency10minper60min,switchingtime,

rateammonia-nitrogeninitialmassconcentrationl000mg L.theaverageremoval

ofammonia—nitrogencanupto82.75%,currentefficiencywas588%andthespecificpowerconsumptionwas145kW h kg~2)In

aactivatedcarbonadsorptionunitprocess,bytheexperimentitwasfoundthatammonia—nitrogenandresidual

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

chlorineremoval

conditionsofpH

time30minrateis10%orsoand90%aboverespectivelywasobtainedunderI.5g’L-。,retention11,activatedcharcoalmassconcentrationis3)Inthechemicalprecipitationunitprocess,degradationbehaviorof

Resultsshowthataverageammonia—nitrogenwasstudiedbychemicalprecipitation

concentrationofammonia—nitrogencarlbereducedto15-20mg‘L一1andresidual

O6mg。L~atpHof11,retentiontimephosphorusislessthan

1.1and15rain,P/NratioofrateMg,Nratioof1.2.TheexperimentsshowtheNI-13一Ntotalremoving

tOis98%above,theNH)一Nvalueislow

than25nationalregulatorylimitation(Grade2lessmg。L1)withtheprocess

Incomparisonwithtraditionalwastewatertreatmentprocess,thetechnologyhashigherremovalrate,morefacilitatedandoperationstably.Thehighconcentratedammonia-nitrogenwastewaterfromnitrogenfertilizerindustrywas

methodTheremovalratetreatmentbytheofammonia—nitrogencallreached97%above

Keywords:Ammonia—nitrogenwastewater;Electrochemicaloxidation;Activatedcarbonadsorption;Chemicalprecipitation

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

学术论文独创性声明:

本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实,本人负全部责任。

论文作者(签名):年月日学术论文使用授权说明:

河海大学、中国科技技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文挡,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权河海大学研究生院办理。

论文作者(签名):年月日

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

具有研究牛毕业同等学力人员申i毒硕士学位

第一章

1.1问题的提出和研究意义绪论

随着现代经济的迅速发展,农业化肥大量使用,城镇的排污量增加,使污染水体的因素日益增多,大量的营养物质(如氮、磷等)不断流入水体,特别是流动较缓’慢的湖泊、海湾,容易引起水中藻类及其它微生物大鼍繁殖,形成富营养化污染。目前,水体富营养化日趋严重。我国对37个主要湖泊水质进行调查后发现:在37个湖泊中,具有中营养型和中一富营养型的占55.8%,富营养型占147%,重富营养型的占8.8%。从发展趋势来看,大多数湖泊的富营养化程度都有加重。氮、磷等富营养化元素流入沿海河口地区和城市附近海域,也会引起海水污染,2001年我国海域发生赤潮高达77次,比2000年增加49次,赤潮有发生频次增加,面积扩大的趋势。根据对江苏省境内洪泽湖、淮河、京杭大运河、里运河、盐河、清安河等6座(条)湖泊、河流及大口子小型水域水质监测分析评价,目前主要水体氮磷营养元素含量日益增加,富营养化现象突出,并己成为水体的主要污染因素。

水体富营养化的主要危害有以下几点:(1)富营养化导致原水中藻类含量较高,水质恶化,使给水消毒和丁:业循环水杀菌处理过程中增大了用氯量,增加了水处理的难度;(2)富营养化水体中,因水生植物疯长,藻类覆盖水面而降低溶解氧浓度,水体中水生生物常会缺氧窒息致死,甚至会导致湖泊灭亡;(3)水体中氨含量高,导致水产养殖减产,甚至完全破产。NH一+在天然水中发生水解反应:NH4++H:O;一NH3+H30+,由于分子态NH3不带电荷,有较强的脂溶性,易透过细胞膜,对水生生物有较强的毒性。氨的毒性表现在对生物生长的抑制,它能降低鱼虾、鳖等养殖生物的产卵能力,损害鳃组织以至死亡…:(4)富营养化使水体中藻类大量繁殖,水带霉臭味,

(5)富营养化使水体水质4i能符合1:因此丧失水体的游泳价值和观赏价值:

业冷却水及].艺用水的水质要求,氨氮营养物可以促进输水管利用水设备巾微生物的繁殖,形成生物垢,堵塞管道和用水设备,并影响换热效率12l。(6)水中氨对某些金属,特别是对铜具有络合能力,对输水管件、阀门等具有腐蚀性。

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

具有研究生毕业同等学力人员申请硕士学位

氨氮是水体污染的重要原因之一,特别是高浓度氨氮废水造成的污染。根据全国环境统计公报(2002)报道:2002年,全国』I二IE废水中氨氮排放量达到42万吨。所以,控制氮、磷,预防水体富营养化已成当务之急。在国家q:境保护“十五”计划中明确规定;氨氮排放量应控制在70万吨以内。高浓度氨氮废水(>500mg L-1)一般来源于焦炭、炼油、铁合金、煤的气化、无机化工、玻璃制造、炼油、畜牧业、化肥、入造纤维、肉类加工和饲料生产、自炽灯的生产过程以及动物排泄物和垃圾渗滤液等。高浓度氨氮废水来源多,排放量大,目前国内外大多采用生化法和物化法处理该类废水。低浓度氨氮废水通常可以用生化法处理,但用该法处理高浓度氨氮废水必须稀释原废水,而且在处理过程中需添加碳源,处理难度较大。物化处理方法较多,但各有缺点。因此,经济有效地控制高浓度氨氮废水污染已成为当前环保]:作者研究的重要课题。研究高浓度氨氮废水的处理技术对水环境保护意义重大。

l。2高浓度氨氮废水处理的技术进展

氨氮处理技术的选择主要取决于水的性质、要求效果和经济性。此外,处理后出水的最后处置方法也是应考虑的因素之一。处理氨氮主要技术有:生物脱氮法、吹脱法及汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法、电渗析法、液膜法、电化学法等方法J”。目前,国内多采用吹脱法及汽提法、化学沉淀法和生物脱氮法处理高浓度氨氮废水,国外处理高浓度氨氮废水则以化学沉淀法和生物脱氮法为主。本文对吹脱法及汽提法、化学沉淀法和生物脱氮法以及催化湿式氧化法和电化学氧化法进行讨论。

l生物脱氦法

在废水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧条件下,通过好氧硝化菌的作用,将废水中的氨氮氧化为死硝酸盐或硝酸盐;然后在缺氧条件。r,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从废水中逸出。对低浓度至中等浓度的氨氮废水,一般认为采用生化法处理效果较佳n但用常规生物处理高浓度氨氮废水困难较大,…疗面,为了能使微隹物征常乍K,必l2

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

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须增加回流比来稀释原废水;另一方面,不仅硝化过程中需要大量的氧气,而且反硝化过程需要大量的碳源,增加处理成本。因此,研究高效脱氮工艺具有重大现实意义。

经过大量的研究,人们已经找到了亚硝酸盐硝化/反硝化、好氧反硝化和厌氧氨氧化等提高生物脱氮效率的可能途径、实现条件和应用前景。杨波等将亚硝酸型硝化和厌氧氨氧化有机结合构成新兴的脱氮工艺,为低碳(或超低碳)高浓度含氮废水提供了一种崭新的生物脱氮工艺¨I。夏平安等介绍了一种采用固定化高效微生物与JADS曝气系统构成的处理高氨氮、高含硫废水的曝气生物流化床(ABFT)工艺15l'用于炼油厂废水的处理,可将氨氮由进水时的682mg L。1降为O.227mg L~。

多种工艺相结合的处理高浓度氨氮的方法也被人们所研究。何卿等采用二级吹脱加生化的方法处理高浓度氨氮废水,能达到规定的排放标准16I。宁平,曾凡勇等对中高浓度氨氮废水进行综合处理研究后,得到闭路循环吹脱一盐酸液吸收一折点加氯法联合处理中高浓度1:业氨氮废水一L艺。吹脱段pH值控制在ll,氧化段pH值在7左右,喷淋强度控制在25~35m3/(m2 h),气液比控制在3000m3/m3左右,氨以氯化铵回收,出水NH4+及Mn2+离子均低于GB8978.1996《污水综合排放标准》中的一级标准I”。蔡木林等用直接活性污泥法完成了各反应器的污泥驯化启动,二级SBR工艺主要由硝化SBR和反硝化SBR反应器构成,其中硝化SBR反应器采用悬浮生长法和固定生物膜法两种工艺作对比试验,结果表明:NH3.N和TN的去除率分别为985%和98%以上,该法显示了对高浓度的NH3一N去除的较大潜力H。

SHARONr艺是由荷兰Delt=I大学开发的一种新的脱氮工艺。它是在同…个反应器内,先在有氧条件下,利用氨氧化细菌将氨氧化生成N02一,然后在缺氧条件下,以有机物为电子供体,将亚硝酸盐反硝化,生成氮气。这种反应途径可节省反硝化过程需要的外加碳源,以甲醇为例,N02一反硝化比NO,反硝化可节省碳源40%,还可减少供气量25%左右,节省动力消耗pl。

尽管用于处理高浓度氨氮废水的生物脱氮法,目前取得一定进展,但仍然普遍存在以下缺点:条件苛刻,工艺繁琐,对溶解氧的要求严格,占地丽

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

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积大,低温时效率低。研究和开发流程简单、易于操作、脱氮效率高、成本低的生物脱氮法是氨氮废水处理的工作重点。

122吹脱法及汽提法

欢脱法及汽提法均是将废水pH值调节至碱性时,离子态铵转讫为分子态氨,再将废水和气体接触,使氨氮从液相转移到气相,从而达到去除废水中氨氮的目的。

吹脱法及汽提法常用于处理高浓度氨氮废水”㈦21。炼钢、石油化工、化肥、有机化工、有色金属冶炼等行业的废水常含很高浓度的氨,常用蒸汽吹脱法处理。回收利用的氨部分抵消了产生蒸汽的高费用,其抵消程度取决j:废水中氨的浓度。经吹脱处理可回收到质壁分数为30%以上的氨水。一般用石灰提高pH值,用蒸汽比用空气更易控制结垢现象,用氢氧化钠代替石灰能大大减轻结垢现象,但会增加处理成本。影响蒸汽吹脱效率的因素有:

蒸汽吹脱装置的合理设计;

吹脱温度>/90℃;(2)废水流量的控制:(3)足量的蒸汽:(1)(4)(5)pH≥ll;(6)足够的气液分离空间:(7)适宜的氨冷凝系统。空气吹脱法虽然效率比前者低,但能耗低,设备简单,操作方便,在出水氨氮总量不高的情况下,采用空气吹脱比较经济。

近年来,不少人在提高吹脱效率和改进I:艺技术上进行了大量的探索。邓斌利用烟道气处理焦化剩余氨水,把生成的硫酸铵以及废水中的有机物和烟尘一起经收尘器收集后,用来制砖或作锅炉燃烧的助燃添加剂,做到资源再生‘¨1。王有乐等人经过超声波吹脱技术处理高浓度氨氮废水试验后发现:废水采用超声波辐射以后,Nit,.N的吹脱效果明显增加,与传统吹脱技术相比,NH,.N的去除率增加了164o/o.--170%。经超声吹脱处理后的废水,NH3.N完全可以达到国家排放标准,提高了吹脱效率I“l。蒋林时,张洪林分析了高浓度氨氮废水的成份,将其和含硫废水进行一定的调配调解后,使废水中重金属污染物zn2+沉淀过滤出来,废水中z十+的去除率可达9999%,其过滤液作为汽提原料,汽提可除去大部分硫化物与氨氮㈣,该方法具有工艺流程简单,易于操作,能耗低,脱除率高,适用范围广等特点。胡允良等通过制药废水的氨氮吹脱试验研究发现:某制药厂在生产乙胺碘呋酮时产生了一部分高浓度氨氮废水(wH3.N7200~7500mg L“)。通过试验得出该废4

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

具有研究生毕业同等学力人员申请硕士学位

水最经济合理的吹脱pH为1l,温度为40'C。在此最佳吹脱条件F,最合理的吹脱时间为2h,吹脱效率为96%,l吹脱后的废水氨氮浓度大大降低,可以进入生化处理系统进行处理㈦。

改进吹脱法及汽提法工艺技术,应从提高吹脱效率,降低成本,回收再利用、简化操作程序和扩大应用范围等方面入手。目前,在以上方面取得一定成绩,但采用吹脱法及汽提法处理高浓度氨氮废水仍存在以下问题:(1)能耗及维护工作量较大,吹脱的氨进入大气造成大气的二次污染等现象:(2)在吹脱过程中,pH、水温、水力负荷及气水比对吹脱效果有较大影响,在水温低时,吹脱效率低,不适合在寒冷的冬天使用;

成碳酸钙结垢,设备堵塞,使操作无法正常进行。

pH≥I(3)汽提塔内容易生(4)吹脱时要求l,吹脱液的进一步处理需要用酸中和,调节pH需消耗碱和酸。

l23化学沉淀法

从本世纪60年代就开始研究化学沉淀法处理含氨氮废水,NI-h+反应一般情况下不与阴离子生成沉淀,但它的某些复盐不溶于水,如MgNH4PO。(MAP—MagnesiumAmmoniumPhosphate)、MnNH4P04、NiNH4P04、ZnNHA'O。等。因此,向含氨氮废水中加入含M92+和P043-离子的药剂,与废水中的NH4+反应生成一种复合盐MgNH4P04,磷酸铵镁是一种难溶复盐,0"C时溶解度仅有023mg L一,通过重力沉淀可将其从废水中分离出来,从而将氨氮从废水中除去。该过程的优点是在除去废水中氨氮的同时,得到有用的MgNH4P04 6H20,俗称鸟粪石。由于磷酸铵镁中含有与.j-壤施肥村{似的组成成分N、P和Mg,故该产物可作为堆肥、花园土壤或干污泥的添加剂。除此之外,磷酸铵镁还可用作家禽的饲料,也常用于医药、造纸、涂料、氨基甲酸脂、软泡阻然剂等产品的生产【16l,经提纯后可作为化学试剂,达到变废为宝的目的。

该法的优点是沉淀反应不受温度、水中毒素的限制,氨氮去除率较高,

设计和操作均很简单。如果废水中存在一定的磷酸根,还可起到除磷的作用。同时,化学沉淀法处理氨氮废水,还能除去一定的CODcr。但该法最大的缺点就是投加的试剂量较大,成本较高。已有研究表明:采用磷酸铵镁沉淀法可有效地去除备种废水中的氨氮"”l,其费用消耗与lt城f狞污水的硝化

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

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与反硝化处理接近119I,和吹脱法接近或略高出20%120l。在氨氮污染严重的今天,此法还是很有研究价值。

用此方法除氨,氨的去除率可达95%以上,解决了氮的回收和氨的二次污染两大问题,废水种引入的Mg”、p043-离子,是后续生化处理中微生物所需营养元素,从而为后续的生化处理创造了条件。

化学沉淀法是通过向废水中投加某些化学药剂,使之与废水中某些溶解性污染物质发生反应,形成难溶盐沉淀下来,从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。化学沉淀法处理废水中氨氮的基本原理:向含氨氮废水中投加M92+和P04”,三者反应生成MgNH4P04 6H20(简称MAP)沉淀。其反应式为:

Mg”+M‘++P04’一+6H20}一MgWJ4e04 6I-120(S)

目前,利用化学沉淀法处理高浓度氨氮取得一定进展。谢炜平用化学沉淀剂(Mg(OH)2+H3P04)去除废水中的氨氮,并得到有用复合肥MgNH4P04,用该法处理氨氮废水其工艺设备简单,处理成本低,废物可以利用,是一种比较实用值得推广的废水处理技术I“l。尹先清等利用化学混凝沉淀法处理合成氨废水中的氨氮,可以使废水中的氨氮由最初的511.6mg L1降到113mg L-1以下,处理工艺流程简单,易于与其它处理方法结合实旌工业化122l。赵庆良等对香港新界西垃圾渗滤液做了研究发现:在pH=8.6时投加MgCl2 6H20和Na2nP04‘]2H20,可将氨氮由5618mg L_1降至65mg L_。:在同样条件下,投加MgO与H3P04,可将氨氮由5404mg L1降到1688mg L~。显然前者效果要好得多,但同时也引入大量氯离子,会对后面的生化过程产生负面影响‘2引。所以R.Schulze—Rettmer提出使用MgO与H3P04好一些,这样不但可以避免带入有害离子,而且MgO还可以中和部分H+,节约碱的用量o“I。

化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的工艺简单,效率高,以MgNHcP04 6H20形式回收得到的氨氮有很多利用价值。但投加药剂量大,处理费用高,寻找一种高效价廉无污染的药剂仍是目前需要解决的关键问题。

12.4催化湿式氧化法

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

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催化湿式氧化法是20世纪80年代国际上发展起来的一种处理废水的新技术f2”。在一定的温度、压力和催化剂作用下,经空气氧化,可使污水中的有机物和氨分别氧化分解为CO:,N:和心O等无害物质,达到净化的目的。该法具有净化效率高(废水经净化后可达到饮用水标准)、流程简单、占地面积少等特点,经多年应用与实践,这一废水处理方法的建设及运行费用仅为常规方法的60%左右,因而在技术和经济上均具有较强的竞争力1261。本文对该法进行了一定的尝试,试图找到一种在常温常压的条件下,对氨氮氧化具有…定催化作用且成本较低的催化剂,但结果并不理想。

125电解法

自20世纪80年代以来,随着人们对环境科学认识的不断深入和对环保要求的日益提高,又因为电解法水处理技术具有其它处理方法难以比拟的优点而引起了广大环保工作者的很大兴趣。电解法水处理技术的优点在于:(1)过程中产生的羟基自由基( OH)无选择地直接与废水中的有机污染物反应,将其降解为二氧化碳、水和简单有机物,没有或很少产生二次污染;(2)处理效率高,电化学过程一般在常温常压下就可进行;(3)既可以作为单独处理,又可以与其它处理方法相结合,如作为前处理.可以提高废水的Ⅵ生物降解性:(4)电解设备及其操作一。股比较简单,如果设计合理,费用并不昂贵1271。因此,在国外,电解法水处理技术被称为“环境友好”技术(EnvironmentFriendlyTechnology)。(5)与常规处理高浓度氨氮废水的技术相比,电解法能够有效去除废水中有机氮【2”。

利用阳极的氧化性也能有效地将废水中的NH3.N转化为N2,从而达到处理废水中氨氮的目的。该法具有占地面积小,设备简单,操作方便,处理效率高、不受毒素影响、适用范围广等特点。不足之处在于电耗较大‘291,但如果设计合理,可降低处理费用。

近年来,高浓度氨氮废水的处理一。赢是困扰在环境1:程领域内的+人难题。尽管氨氮去除方法有多种,有时还采取多种技术的联合处理,但仍存在设备投资大,能耗多,运行费用高,或是在氨氦被脱除的同时带来了二次污染等缺点。目前,还没有一种方案能高效、经济、稳定的处理高浓度氨氮废7

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

县有研究生毕业同等学力人员申请硕士学位

水。操作简便,处理性能稳定高效、运行费用低廉、能实现氨氮嗣I收利用的处理技术是今后发展的方向。

1.3研究内容

本文经过大量的文献查阅和资料调研后,根据目前各处理高浓度氨氮废水方法的优缺点,把研究的重点放在催化湿式氧化法和电化学氧化法上。1.3】催化湿式氧化法

催化湿式氧化法对于不同的污染物的处理难度不一样,关键在于是否能够找到一种能在常温常压下工作的催化剂。根据目前文献了解,催化湿式氧化处理高浓度氨氮废水的催化剂性能仍不够理想。杜鸿章等人研制的湿式氧化催化剂Ru.Ce厂ri02具有高催化氧化活性、高稳定性的特点。在280℃,8.0MPa条件下,用来处理含CODo.6305mg L~,NH3-N3775mg L1的高浓度焦化废水,液体空速lh,处理后出水CODcr降为50mg L-。,NH3-N<10mg L~。并通过了1000h寿命试验,确定其催化剂性能良好【30I。以上催化剂如果用于生产实践,由于要求高温高压的操作条件,设备投资很大,操作难度也很大。另外,催化剂制各要用稀有金属和贵金属,成本很高也是问题。但是,对于其它污染物的催化湿式氧化处理,也有能在常温常压下工作的例子,关键在于催化剂研制。

为找到一种能在常温常压下有效去除氨氮,且价格低廉的催化剂,在催化湿式氧化法试验中,制备了若干成本较低的铜系催化剂,采用二氧化氯作氧化剂,经过多次试验后发现:氨氮的去除率较低,大约在10%左右,虽然该种催化剂存在一定的催化效果,但催化剂在溶液中的溶出现象严重。产生以上现象的原因有以下几个方面:(1)氨氮在溶液中化学性质稳定,不易在常温常压下被氧化:(2)铜离子与铵离子容易形成四铵合铜(II)配离子,加剧了铜在水溶液中的溶出。(3)催化剂效率低下。试验结果并不理想。1.3.2电化学氧化法

经过初步试验,发现电化学氧化法对氨氮具有较好的去除作用,这主要是由于电解阳极具有很强的氧化能力。所以本文把研究的重点放在电化学法上。同时,考虑到电解过程中形成游离余氯,由于余氯过高会造成地表水体

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

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内水生生物的死亡,危害生态安全,因此,经过电化学处理后的废水在排入地表水体之前采取脱氯措施。本文采用活性炭处理电解过程中形成的游离余氯。含氨氮废水为能达到达标排放,需进一步降低废水中氨氮浓度,因此,在处理的后续阶段采用了去除氨氮效率较高的化学沉淀法。

1.3.3研究成果

本文在上述研究的基础上,经过大量的试验后,提出了电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀处理高浓度氨氮废水的新工艺,该工艺通过灵活优化操作条件,有效地克服了电化学氧化耗能大,易产生二次污染,停留时间长以及化学沉淀过程中沉淀剂消耗多等缺点。同时,提出处理电解过程中形成的游离余氯的意义和方法。

本文分别对电化学氧化单元,活性炭吸附单元和化学沉淀单元的运行参数进行了优化:(1)电解处理单元:电解电压U=18v,电流密度为0.05A cm~,NaCI的加入量89 L一。的条件下,加斜发沸石1009。电极间距d=20em,pH=9,停留时间t=60min,阴阳极转换频率为10min/次,溶液温度为35℃,在此工艺条件下,氨氮的平均去除率为82.75%,此时,电解除氨的电流效率为588%:(2)活性炭吸附单元:活性炭加入量为1.59 L~、pH=11、停留时间30min较为适宜。该单元氨氮的去除率为10%左右,总氯的去除率大于90%以上;(3)沉淀单元:pH=9,n(Mg):n(N)定为12,n(P):n(N)定为11,反应时间定为15min。在此工艺条件下多次试验结果表明:残留氨氮质量浓度均在15-20nag L_。,余磷<o6mg L~。该技术具有除氮效率高,操作简便,运行稳定,用于某化肥厂商浓度氨氮废水的处理,效果良好,有望在实际废水处理中得以应用。

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

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第二章高浓度氨氮废水处理流程

2.I处理流程

本文设计氨氮废水处理流程坚持以下几个原则:

(1)处理出水能够达标排放:

(2)提高氨氮去除效率;

(3)减少二次污染;

(4)节约处理成本;

(5)工艺适用范围广,尽量满足不同行业高浓度氨氮废水的处理。

依据以上原则并结合理论分析和初步试验结果,提出运用电化学氧化、活性炭吸附和化学沉淀三个处理单元来共同完成废水中氨氮的处理。

电化学氧化刹用直接氧化和阊接氧化将废水中的氨氮最终降解为无二次污染的氮气。在此处理单元中,通过大量试验发现:在电极周围填充一定质量的斜发沸石,可有效提高废水中氨氮去除率,同时也降低了处理能耗,这对电化学氧化法处理高浓度氨氮来说,是一项非常有益的探索。

为更好地降低废水中氨氮的浓度,试验还在电解液中投加NaCI,试验证明:NaCI的加入,在很大程度上强化了电极对氨氮的降解作用(间接氧化)。

电解除氨主要靠电极的直接氧化和加入NaCl后电解产生的HClO对氨氮进行的间接氧化,不受废水水质的限制,也无苛刻的操作条件,从而扩大了工艺的适用范围。

由于在电化学处理单元中产生了氯氧化剂,在电解出水中就不可避免地存在残余余氯,余氯是处理过程中产生的二次污染,排入水体之前必须处理。本工艺在电解后的出水中投加活性炭,利用活性炭的还原性去除残液中的余氯。,

由初步试验可知:电解~定时间后,氨氮浓度降低,降解速度明显减小,要使废水中氨氮在电解处理过程降至规定的排放浓度以下,就必须有足够的电解时间,这样会造成能耗大量增加,固电解时间不宜太长。而缩短电解时间,又会导致电解出水中氨氮浓度达不到规定的要求。所以在缩短电解时间的同时,为最终出水能达标排放,本工艺引入氨氮去除率较高的化学沉

经济有效地控制氨氮废水污染是环境领域当前面临的重大课题。氨氮浓度过,成为废水处理的难点。本文简述了高浓度氨氮废水的危害及来源,介绍了高度氨氮废水的处理方法和目前国内外的研究现状。本文针对目前国内外高浓度氮废水处理中存在的问题,提出了采用电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀的合处理工艺,并对工艺中的参数进行优化研究

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淀法作为电化学氧化法的后续处理单元.以MgCl2 6H:O和Na2I-IP04 12H20为沉淀剂,将氨氮转化为MgNHaP04 6H20沉淀除去,最终将原废水中的氨氮浓度降至国家标准排放浓度以下。

本试验在NaCI及斜发沸石的参与下,在电解槽中,将废水中氨氮直接氧化和间接氧化,出水用活性炭处理,可除去电解过程中产生的余氯。残余氨氮再通过化学沉淀法降至国家规定排放浓度以下。工艺将电化学氧化,活性炭吸附以及化学沉淀三个处理单元有机地结合为一体,从而建立了电化学氧化一活性炭吸附一化学沉淀组合工艺处理高浓度氨氮废水的新方法,该法通过灵活优化各处理单元的操作条件,尽可能地提高氨氮去除效率,降低处I嘬成本。试验采用静态间歇式,试验安排为单因素优化试验。高浓度氨氮废水处理工艺流程见图2,l。

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图21高浓度氨氮废水处理工艺流程

Fig21FlowsheetofhighlyeoncentrNionammonium—nitrogen

wastewatertreatment

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