Kemikalie og proces til fjernelse af ammoniaknitrogen fra vand

1. Hvad er ammoniaknitrogen?

Ammoniaknitrogen refererer til ammoniak i form af fri ammoniak (eller ikke-ionisk ammoniak, NH3) eller ionisk ammoniak (NH4+). Højere pH og højere andel af fri ammoniak; Tværtimod er andelen af ​​ammoniumsalt høj.

Ammoniaknitrogen er et næringsstof i vand, som kan føre til eutrofiering af vand, og er det primære iltforbrugende forurenende stof i vand, som er giftigt for fisk og nogle vandlevende organismer.

Den primære skadelige virkning af ammoniaknitrogen på vandlevende organismer er fri ammoniak, hvis toksicitet er snesevis gange større end ammoniumsaltets, og stiger med stigende alkalinitet. Ammoniaknitrogens toksicitet er tæt forbundet med pH-værdien og vandtemperaturen i bassinvandet. Generelt gælder det, at jo højere pH-værdien og vandtemperaturen er, desto stærkere er toksiciteten.

To kolorimetriske metoder med omtrentlig følsomhed, der almindeligvis anvendes til at bestemme ammoniak, er den klassiske Nessler-reagensmetode og phenol-hypochlorit-metoden. Titreringer og elektriske metoder anvendes også almindeligvis til at bestemme ammoniak. Når ammoniaknitrogenindholdet er højt, kan destillations-titreringsmetoden også anvendes. (Nationale standarder omfatter Nath's reagensmetode, salicylsyrespektrofotometri og destillations-titreringsmetoden)

2. Fysisk og kemisk kvælstoffjernelsesproces

① Kemisk udfældningsmetode

Kemisk udfældningsmetode, også kendt som MAP-udfældningsmetode, går ud på at tilsætte magnesium og fosforsyre eller hydrogenphosphat til spildevand, der indeholder ammoniaknitrogen, således at NH4+ i spildevandet reagerer med Mg+ og PO4- i en vandig opløsning for at generere ammoniummagnesiumphosphatudfældning. Molekylformlen er MgNH4P04.6H20 for at opnå formålet med at fjerne ammoniaknitrogen. Magnesiumammoniumphosphat, almindeligvis kendt som struvit, kan bruges som kompost, jordtilsætningsstof eller brandhæmmende middel til byggekonstruktioner. Reaktionsligningen er som følger:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

De vigtigste faktorer, der påvirker behandlingseffekten af ​​kemisk udfældning, er pH-værdi, temperatur, ammoniak-nitrogenkoncentration og molforhold (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Resultaterne viser, at når pH-værdien er 10, og molforholdet mellem magnesium, nitrogen og fosfor er 1,2:1:1,2, er behandlingseffekten bedre.

Ved brug af magnesiumchlorid og dinatriumhydrogenphosphat som fældningsmidler viser resultaterne, at behandlingseffekten er bedre, når pH-værdien er 9,5, og molforholdet mellem magnesium, nitrogen og fosfor er 1,2:1:1.

Resultaterne viser, at MgC12+Na3PO4.12H20 er bedre end andre kombinationer af fældningsmidler. Når pH-værdien er 10,0, temperaturen er 30 ℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-) = 1:1:1, reduceres massekoncentrationen af ​​ammoniaknitrogen i spildevandet efter omrøring i 30 minutter fra 222 mg/L før behandling til 17 mg/L, og fjernelsesraten er 92,3%.

Den kemiske fældningsmetode og den flydende membranmetode blev kombineret til behandling af industrielt spildevand med høj koncentration af ammoniaknitrogen. Under optimering af fældningsprocessen nåede fjernelse af ammoniaknitrogen 98,1%, og yderligere behandling med den flydende filmmetode reducerede ammoniaknitrogenkoncentrationen til 0,005 g/L, hvilket nåede den nationale emissionsstandard af højeste kvalitet.

Fjernelseseffekten af ​​divalente metalioner (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) udover Mg+ på ammoniaknitrogen under påvirkning af fosfat blev undersøgt. En ny proces med CaSO4-udfældning-MAP-udfældning blev foreslået til ammoniumsulfatspildevand. Resultaterne viser, at den traditionelle NaOH-regulator kan erstattes af kalk.

Fordelen ved kemisk udfældningsmetoden er, at når koncentrationen af ​​ammoniak-nitrogen-spildevand er høj, er anvendelsen af ​​andre metoder begrænset, såsom biologiske metoder, brudpunktskloreringsmetode, membranseparationsmetode, ionbytningsmetode osv. På nuværende tidspunkt kan kemisk udfældningsmetoden anvendes til forbehandling. Fjernelseseffektiviteten ved kemisk udfældningsmetoden er bedre, og den er ikke begrænset af temperatur, og operationen er enkel. Det udfældede slam indeholdende magnesiumammoniumphosphat kan bruges som en sammensat gødning for at realisere affaldsudnyttelse og dermed udligne en del af omkostningerne. Hvis det kan kombineres med nogle industrivirksomheder, der producerer fosfatspildevand, og virksomheder, der producerer saltlage, kan det spare farmaceutiske omkostninger og lette storstilet anvendelse.

Ulempen ved kemisk udfældning er, at på grund af begrænsningen i opløselighedsproduktet af ammoniummagnesiumphosphat, er fjernelseseffekten ikke tydelig, når ammoniaknitrogenet i spildevandet når en vis koncentration, og inputomkostningerne øges betydeligt. Derfor bør kemisk udfældning anvendes i kombination med andre metoder, der er egnede til avanceret behandling. Mængden af ​​anvendt reagens er stor, det producerede slam er stort, og behandlingsomkostningerne er høje. Tilførsel af kloridioner og resterende fosfor under dosering af kemikalier kan let forårsage sekundær forurening.

Engrosproducent og leverandør af aluminiumsulfat | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Engrosproducent og leverandør af dibasisk natriumfosfat | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②afblæsningsmetode

Fjernelse af ammoniaknitrogen ved hjælp af blæsemetoden går ud på at justere pH-værdien til alkalisk, således at ammoniakionen i spildevandet omdannes til ammoniak, så den hovedsageligt eksisterer i form af fri ammoniak. Derefter fjernes den frie ammoniak fra spildevandet gennem bæregassen for at opnå formålet med at fjerne ammoniaknitrogen. De vigtigste faktorer, der påvirker blæseeffektiviteten, er pH-værdi, temperatur, gas-væske-forhold, gasstrømningshastighed, startkoncentration osv. I øjeblikket anvendes blæsemetoden i vid udstrækning til behandling af spildevand med høj koncentration af ammoniaknitrogen.

Fjernelse af ammoniaknitrogen fra lossepladsperkolat ved hjælp af blow-off-metoden blev undersøgt. Det blev konstateret, at de vigtigste faktorer, der kontrollerede blow-off-effektiviteten, var temperatur, gas-væske-forhold og pH-værdi. Når vandtemperaturen er højere end 2590, gas-væske-forholdet er omkring 3500, og pH-værdien er omkring 10,5, kan fjernelseshastigheden nå mere end 90% for lossepladsperkolat med en ammoniaknitrogenkoncentration på så højt som 2000-4000 mg/L. Resultaterne viser, at når pH = 11,5, stripningstemperaturen er 80°C og stripningstiden er 120 minutter, kan fjernelseshastigheden for ammoniaknitrogen i spildevand nå 99,2%.

Udblæsningseffektiviteten af ​​spildevand med høj koncentration af ammoniaknitrogen blev målt med et modstrømsudblæsningstårn. Resultaterne viste, at udblæsningseffektiviteten steg med stigende pH-værdi. Jo større gas-væske-forholdet er, desto større er drivkraften bag masseoverførslen af ​​ammoniakstripping, og stripningseffektiviteten øges også.

Fjernelse af ammoniaknitrogen ved blæsemetoden er effektiv, nem at betjene og nem at kontrollere. Den blæste ammoniaknitrogen kan bruges som en absorber med svovlsyre, og den genererede svovlsyre kan bruges som gødning. Blow-off-metoden er en almindeligt anvendt teknologi til fysisk og kemisk kvælstoffjernelse i øjeblikket. Blow-off-metoden har dog nogle ulemper, såsom hyppig aflejring i blow-off-tårnet, lav ammoniaknitrogenfjernelseseffektivitet ved lav temperatur og sekundær forurening forårsaget af blow-off-gassen. Blow-off-metoden kombineres generelt med andre ammoniaknitrogen-spildevandsbehandlingsmetoder for at forbehandle ammoniaknitrogen-spildevand med høj koncentration.

③Klorering ved brudpunkt

Mekanismen for ammoniakfjernelse ved brudpunktsklorering er, at klorgas reagerer med ammoniak og producerer uskadelig nitrogengas, og N2 slipper ud i atmosfæren, hvilket får reaktionskilden til at fortsætte mod højre. Reaktionsformlen er:

HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)

Når klorgas overføres til spildevandet til et vist punkt, er indholdet af frit klor i vandet lavt, og ammoniakkoncentrationen er nul. Når mængden af ​​klorgas passerer punktet, vil mængden af ​​frit klor i vandet stige, derfor kaldes punktet brudpunktet, og kloreringen i denne tilstand kaldes brudpunktsklorering.

Knækpunktskloreringsmetoden anvendes til at behandle borespildevand efter ammoniaknitrogenblæsning, og behandlingseffekten påvirkes direkte af forbehandlingen af ​​ammoniaknitrogenblæsningsprocessen. Når 70% af ammoniaknitrogenet i spildevandet fjernes ved blæsningsprocessen og derefter behandles ved knækpunktsklorering, er massekoncentrationen af ​​ammoniaknitrogen i spildevandet mindre end 15 mg/L. Zhang Shengli et al. tog simuleret ammoniaknitrogenspildevand med en massekoncentration på 100 mg/L som forskningsobjekt, og forskningsresultaterne viste, at de primære og sekundære faktorer, der påvirker fjernelsen af ​​ammoniaknitrogen ved oxidation af natriumhypochlorit, var mængdeforholdet mellem klor og ammoniaknitrogen, reaktionstid og pH-værdi.

Kloreringsmetoden med brudpunkt har en høj kvælstoffjernelseseffektivitet, fjernelseshastigheden kan nå 100%, og ammoniakkoncentrationen i spildevand kan reduceres til nul. Effekten er stabil og påvirkes ikke af temperatur; Mindre investeringsudstyr, hurtig og fuldstændig respons; Den har en steriliserende og desinfektionseffekt på vandmasser. Anvendelsesområdet for kloreringsmetoden med brudpunkt er, at koncentrationen af ​​ammoniaknitrogenspildevand er mindre end 40 mg/L, så kloreringsmetoden med brudpunkt bruges mest til avanceret behandling af ammoniaknitrogenspildevand. Kravet om sikker brug og opbevaring er højt, behandlingsomkostningerne er høje, og biprodukterne kloraminer og klorerede organiske stoffer vil forårsage sekundær forurening.

④katalytisk oxidationsmetode

Katalytisk oxidationsmetode er en metode, hvor organisk materiale og ammoniak i spildevand kan oxideres og nedbrydes til harmløse stoffer som CO2, N2 og H2O ved hjælp af en katalysator under en bestemt temperatur og tryk, og dermed opnås rensning.

Faktorer, der påvirker effekten af ​​katalytisk oxidation, er katalysatoregenskaber, temperatur, reaktionstid, pH-værdi, ammoniaknitrogenkoncentration, tryk, omrøringsintensitet og så videre.

Nedbrydningsprocessen for ozoniseret ammoniaknitrogen blev undersøgt. Resultaterne viste, at når pH-værdien steg, blev der produceret en slags HO-radikal med stærk oxidationsevne, og oxidationshastigheden blev betydeligt accelereret. Undersøgelser viser, at ozon kan oxidere ammoniaknitrogen til nitrit og nitrit til nitrat. Koncentrationen af ​​ammoniaknitrogen i vand falder med tiden, og fjernelseshastigheden for ammoniaknitrogen er omkring 82%. CuO-Mn02-Ce02 blev brugt som en kompositkatalysator til behandling af ammoniaknitrogenspildevand. De eksperimentelle resultater viser, at oxidationsaktiviteten af ​​den nyfremstillede kompositkatalysator forbedres betydeligt, og de egnede procesbetingelser er 255 ℃, 4,2 MPa og pH = 10,8. Ved behandling af ammoniaknitrogenspildevand med en initialkoncentration på 1023 mg/L kan fjernelseshastigheden for ammoniaknitrogen nå 98% inden for 150 minutter, hvilket når den nationale sekundære udledningsstandard (50 mg/L).

Den katalytiske ydeevne af zeolit-båret TiO2-fotokatalysator blev undersøgt ved at studere nedbrydningshastigheden af ​​ammoniaknitrogen i svovlsyreopløsning. Resultaterne viser, at den optimale dosering af Ti02/zeolit-fotokatalysator er 1,5 g/L, og reaktionstiden er 4 timer under ultraviolet bestråling. Fjernelseshastigheden af ​​ammoniaknitrogen fra spildevand kan nå 98,92%. Fjernelseseffekten af ​​højjern- og nano-chindioxid under ultraviolet lys på phenol- og ammoniaknitrogen blev undersøgt. Resultaterne viser, at fjernelseshastigheden af ​​ammoniaknitrogen er 97,5%, når pH = 9,0 påføres ammoniaknitrogenopløsningen med en koncentration på 50 mg/L, hvilket er 7,8% og 22,5% højere end for højjern- eller chindioxid alene.

Katalytisk oxidationsmetode har fordelene ved høj rensningseffektivitet, enkel proces, lille bundareal osv. og bruges ofte til at behandle spildevand med høj koncentration af ammoniaknitrogen. Anvendelsesproblemet er, hvordan man forhindrer tab af katalysator og korrosionsbeskyttelse af udstyr.

⑤elektrokemisk oxidationsmetode

Elektrokemisk oxidationsmetode refererer til metoden til fjernelse af forurenende stoffer i vand ved hjælp af elektrooxidation med katalytisk aktivitet. De påvirkende faktorer er strømtæthed, indløbsstrømningshastighed, udløbstid og punktopløsningstid.

Den elektrokemiske oxidation af ammoniak-nitrogen-spildevand i en cirkulerende elektrolytisk celle blev undersøgt, hvor den positive er Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2-netværkselektricitet, og den negative er Ti-netværkselektricitet. Resultaterne viser, at når kloridionkoncentrationen er 400 mg/L, er den indledende ammoniak-nitrogenkoncentration 40 mg/L, den indkommende strømningshastighed er 600 ml/min, strømtætheden er 20 mA/cm², og den elektrolysetid er 90 min., og ammoniak-nitrogenfjernelseshastigheden er 99,37%. Det viser, at elektrolytisk oxidation af ammoniak-nitrogen-spildevand har gode anvendelsesmuligheder.

3. Biokemisk kvælstoffjernelsesproces

①hele nitrifikationen og denitrifikationen

Helproces-nitrifikation og denitrifikation er en slags biologisk metode, der har været udbredt i lang tid i dag. Den omdanner ammoniaknitrogen i spildevand til nitrogen gennem en række reaktioner, såsom nitrifikation og denitrifikation, under påvirkning af forskellige mikroorganismer, for at opnå formålet med spildevandsbehandling. Nitrifikations- og denitrifikationsprocessen for at fjerne ammoniaknitrogen skal gennemgå to faser:

Nitrifikationsreaktion: Nitrifikationsreaktionen udføres af aerobe autotrofe mikroorganismer. I den aerobe tilstand anvendes uorganisk nitrogen som nitrogenkilde til at omdanne NH4+ til NO2-, og derefter oxideres det til NO3-. Nitrifikationsprocessen kan opdeles i to faser. I det andet trin omdannes nitrit til nitrat (NO3-) af nitrificerende bakterier, og nitrit omdannes til nitrat (NO3-) af nitrificerende bakterier.

Denitrifikationsreaktion: Denitrifikationsreaktion er den proces, hvor denitrificerende bakterier reducerer nitritnitrogen og nitratnitrogen til gasformigt nitrogen (N2) i hypoksisk tilstand. Denitrificerende bakterier er heterotrofe mikroorganismer, hvoraf de fleste tilhører amfitiske bakterier. I hypoksisk tilstand bruger de ilt i nitrat som elektronacceptor og organisk materiale (BOD-komponent i spildevand) som elektrondonor til at levere energi og blive oxideret og stabiliseret.

Hele processen med nitrifikation og denitrifikation omfatter primært AO, A2O, oxidationsgrøft osv., som er en mere moden metode, der anvendes i den biologiske nitrogenfjernelsesindustri.

Hele nitrifikations- og denitrifikationsmetoden har fordelene ved stabil effekt, enkel betjening, ingen sekundær forurening og lave omkostninger. Denne metode har også nogle ulemper, såsom at kulstofkilden skal tilsættes, når C/N-forholdet i spildevandet er lavt, temperaturkravene er relativt strenge, effektiviteten er lav ved lav temperatur, arealet er stort, iltbehovet er stort, og nogle skadelige stoffer såsom tungmetalioner har en presserende effekt på mikroorganismer, som skal fjernes, før den biologiske metode udføres. Derudover har den høje koncentration af ammoniaknitrogen i spildevandet også en hæmmende effekt på nitrifikationsprocessen. Derfor bør forbehandling udføres før behandling af ammoniaknitrogenspildevand med høj koncentration, så koncentrationen af ​​ammoniaknitrogenspildevand er mindre end 500 mg/L. Den traditionelle biologiske metode er egnet til behandling af ammoniaknitrogenspildevand med lav koncentration, der indeholder organisk materiale, såsom husholdningsspildevand, kemisk spildevand osv.

②Samtidig nitrifikation og denitrifikation (SND)

Når nitrifikation og denitrifikation udføres sammen i den samme reaktor, kaldes det samtidig nedbrydningsdenitrifikation (SND). Den opløste ilt i spildevand begrænses af diffusionshastigheden til at producere en gradient af opløst ilt i mikromiljøområdet på den mikrobielle flokkulering eller biofilm, hvilket gør den opløste iltgradient på den ydre overflade af den mikrobielle flokkulering eller biofilm befordrende for vækst og udbredelse af aerobe nitrificerende bakterier og ammoniakbakterier. Jo dybere nede i flokkuleringen eller membranen, desto lavere er koncentrationen af ​​opløst ilt, hvilket resulterer i en anoxisk zone, hvor denitrificerende bakterier dominerer. Dermed dannes en samtidig nedbrydnings- og denitrifikationsproces. De faktorer, der påvirker samtidig nedbrydning og denitrifikation, er pH-værdi, temperatur, alkalinitet, organisk kulstofkilde, opløst ilt og slammalder.

Samtidig nitrifikation/denitrifikation fandt sted i Carrousel-oxidationsgrøften, og koncentrationen af ​​opløst ilt mellem det beluftede impeller i Carrousel-oxidationsgrøften faldt gradvist, og den opløste ilt i den nedre del af Carrousel-oxidationsgrøften var lavere end i den øvre del. Dannelses- og forbrugsraterne for nitratnitrogen i hver del af kanalen er næsten ens, og koncentrationen af ​​ammoniaknitrogen i kanalen er altid meget lav, hvilket indikerer, at nitrifikations- og denitrifikationsreaktionerne forekommer samtidigt i Carrousel-oxidationskanalen.

Undersøgelsen af ​​behandling af husholdningsspildevand viser, at jo højere CODCr er, desto mere fuldstændig er denitrifikationen og desto bedre er fjernelsen af ​​nitrogen (TN). Effekten af ​​opløst ilt på samtidig nitrifikation og denitrifikation er stor. Når den opløste ilt kontrolleres til 0,5~2 mg/L, er den samlede kvælstoffjernelseseffekt god. Samtidig sparer nitrifikations- og denitrifikationsmetoden reaktoren, forkorter reaktionstiden, har lavt energiforbrug, sparer investeringer og er nem at holde pH-værdien stabil.

③Kortsigtet nedbrydning og denitrifikation

I den samme reaktor anvendes ammoniakoxiderende bakterier til at oxidere ammoniak til nitrit under aerobe forhold, og derefter denitrificeres nitrit direkte for at producere nitrogen med organisk materiale eller en ekstern kulstofkilde som elektrondonor under hypoxiaforhold. De faktorer, der påvirker kortsigtet nitrifikation og denitrifikation, er temperatur, fri ammoniak, pH-værdi og opløst ilt.

Temperaturens effekt på kortsigtet nitrifikation af kommunalt spildevand uden havvand og kommunalt spildevand med 30% havvand. De eksperimentelle resultater viser, at: for kommunalt spildevand uden havvand er en forøgelse af temperaturen befordrende for at opnå kortsigtet nitrifikation. Når andelen af ​​havvand i husholdningsspildevand er 30%, kan kortsigtet nitrifikation bedre opnås under middeltemperaturforhold. Delft University of Technology udviklede SHARON-processen, hvor brugen af ​​høj temperatur (ca. 30-40°C) er befordrende for spredning af nitritbakterier, således at nitritbakterier mister konkurrence, mens nitritbakterier elimineres ved at kontrollere slammets alder, så nitrifikationsreaktionen finder sted i nitritstadiet.

Baseret på forskellen i ilt-affinitet mellem nitritbakterier og nitritbakterier udviklede Gent Microbial Ecology Laboratory OLAND-processen for at opnå akkumulering af nitritnitrogen ved at kontrollere opløst ilt for at eliminere nitritbakterier.

Resultaterne af pilottesten af ​​behandlingen af ​​koksningsspildevand ved korttrækkende nitrifikation og denitrifikation viser, at når koncentrationerne af COD, ammoniaknitrogen, TN og phenol i indløbet er 1201,6, 510,4, 540,1 og 110,4 mg/L, er de gennemsnitlige koncentrationer af COD, ammoniaknitrogen, TN og phenol i spildevandet henholdsvis 197,1, 14,2, 181,5 og 0,4 mg/L. De tilsvarende fjernelsesrater var henholdsvis 83,6 %, 97,2 %, 66,4 % og 99,6 %.

Kortsigtet nitrifikation og denitrifikation går ikke gennem nitratstadiet, hvilket sparer den kulstofkilde, der kræves til biologisk kvælstoffjernelse. Det har visse fordele for ammoniaknitrogenspildevand med lavt C/N-forhold. Kortsigtet nitrifikation og denitrifikation har fordelene ved mindre slam, kort reaktionstid og besparelse af reaktorvolumen. Kortsigtet nitrifikation og denitrifikation kræver imidlertid stabil og vedvarende akkumulering af nitrit, så det bliver nøglen til, hvordan man effektivt hæmmer aktiviteten af ​​nitrificerende bakterier.

④ Anaerob ammoniakoxidation

Anaerob ammoxidation er en proces med direkte oxidation af ammoniakkvælstof til kvælstof af autotrofe bakterier under hypoxi, med nitrogen eller nitrogenkvælstof som elektronacceptor.

Effekterne af temperatur og pH på den biologiske aktivitet af anammoX blev undersøgt. Resultaterne viste, at den optimale reaktionstemperatur var 30 ℃, og pH-værdien var 7,8. Muligheden for en anaerob ammoX-reaktor til behandling af spildevand med højt saltindhold og høj koncentration af nitrogen blev undersøgt. Resultaterne viste, at højt saltindhold signifikant hæmmede anammoX-aktiviteten, og denne hæmning var reversibel. Den anaerobe ammox-aktivitet i det ikke-akklimatiserede slam var 67,5 % lavere end i kontrolslammet under en saltindhold på 30 g.L-1 (NaC1). AnammoX-aktiviteten i det akklimatiserede slam var 45,1 % lavere end i kontrolslammet. Da det akklimatiserede slam blev overført fra et miljø med højt saltindhold til et miljø med lavt saltindhold (uden saltlage), steg den anaerobe ammoX-aktivitet med 43,1 %. Reaktoren er dog tilbøjelig til at forringe sin funktion, når den kører i højt saltindhold i lang tid.

Sammenlignet med den traditionelle biologiske proces er anaerob ammoX en mere økonomisk biologisk nitrogenfjernelsesteknologi uden yderligere kulstofkilde, lavt iltforbrug, intet behov for reagenser til neutralisering og mindre slamproduktion. Ulemperne ved anaerob ammox er, at reaktionshastigheden er langsom, reaktorvolumenet er stort, og kulstofkilden er ugunstig for anaerob amMOX, hvilket har praktisk betydning for at løse ammoniak-nitrogenspildevand med dårlig bionedbrydelighed.

4. separation og adsorption af kvælstoffjernelsesproces

① membranseparationsmetode

Membranseparationsmetoden bruger membranens selektive permeabilitet til selektivt at adskille komponenterne i væsken for at opnå formålet med fjernelse af ammoniaknitrogen. Dette omfatter omvendt osmose, nanofiltrering, deammonieringsmembran og elektrodialyse. Faktorer, der påvirker membranseparationen, er membranens egenskaber, tryk eller spænding, pH-værdi, temperatur og ammoniaknitrogenkoncentration.

I henhold til vandkvaliteten af ​​ammoniak-nitrogen-spildevand udledt fra sjældne jordartssmelteværker blev der udført et omvendt osmose-eksperiment med NH4C1- og NaCI-simuleret spildevand. Det blev konstateret, at omvendt osmose under de samme forhold har en højere fjernelsesrate for NaCI, mens NHCl har en højere vandproduktionsrate. Fjernelsesraten for NH4C1 er 77,3% efter omvendt osmosebehandling, som kan bruges som forbehandling af ammoniak-nitrogen-spildevand. Omvendt osmose-teknologi kan spare energi, har god termisk stabilitet, men er dårlig til at modstå klor og forureningsproblemer.

En biokemisk nanofiltreringsmembranseparationsproces blev anvendt til at behandle lossepladsperkoladet, således at 85%~90% af den permeable væske blev udledt i henhold til standarden, og kun 0%~15% af den koncentrerede spildevandsvæske og mudder blev returneret til affaldstanken. Ozturki et al. behandlede lossepladsperkoladet fra Odayeri i Tyrkiet med en nanofiltreringsmembran, og fjernelse af ammoniaknitrogen var omkring 72%. Nanofiltreringsmembranen kræver lavere tryk end omvendt osmosemembraner og er nemme at betjene.

Ammoniakfjernende membransystemer anvendes generelt til behandling af spildevand med højt ammoniaknitrogenindhold. Ammoniaknitrogenet i vandet har følgende balance: NH4- + OH- = NH3 + H2O. Under drift strømmer det ammoniakholdige spildevand ind i membranmodulets skal, og den syreabsorberende væske strømmer ind i membranmodulets rør. Når spildevandets pH-værdi stiger, eller temperaturen stiger, vil ligevægten forskydes til højre, og ammoniumionen NH4- bliver til den frie gasformige NH3. På dette tidspunkt kan gasformig NH3 trænge ind i den syreabsorberende flydende fase i røret fra spildevandsfasen i skallen gennem mikroporerne på overfladen af ​​den hule fiber, som absorberes af syreopløsningen og straks bliver til ionisk NH4-. Spildevandets pH-værdi holdes over 10, og temperaturen over 35 °C (under 50 °C), således at NH4 i spildevandsfasen kontinuerligt bliver til NH3, der migrerer til den absorberende flydende fase. Som et resultat falder koncentrationen af ​​ammoniaknitrogen i spildevandssiden kontinuerligt. Den syreabsorberende flydende fase, fordi der kun er syre og NH4-, danner et meget rent ammoniumsalt, og når en vis koncentration efter kontinuerlig cirkulation, som kan genbruges. På den ene side kan brugen af ​​denne teknologi forbedre fjernelse af ammoniaknitrogen i spildevand betydeligt, og på den anden side kan den reducere de samlede driftsomkostninger for spildevandsbehandlingssystemet.

②elektrodialysemetode

Elektrodialyse er en metode til at fjerne opløste faste stoffer fra vandige opløsninger ved at påføre en spænding mellem membranparrene. Under påvirkning af spændingen beriges ammoniakionerne og andre ioner i ammoniak-nitrogen-spildevandet gennem membranen i det ammoniakholdige koncentrerede vand for at opnå formålet med fjernelsen.

Elektrodialysemetoden blev anvendt til at behandle uorganisk spildevand med høj koncentration af ammoniaknitrogen og opnåede gode resultater. For 2000-3000 mg/L ammoniaknitrogenspildevand kan fjernelse af ammoniaknitrogen være mere end 85%, og det koncentrerede ammoniakvand kan opnås med 8,9%. Mængden af ​​elektricitet, der forbruges under elektrodialyse, er proportional med mængden af ​​ammoniaknitrogen i spildevandet. Elektrodialysebehandling af spildevand er ikke begrænset af pH-værdi, temperatur og tryk, og den er nem at betjene.

Fordelene ved membranseparation er høj genvinding af ammoniaknitrogen, enkel betjening, stabil behandlingseffekt og ingen sekundær forurening. Ved behandling af spildevand med høj koncentration af ammoniaknitrogen er andre membraner dog lette at tilstoppe og regenerere, og der forekommer hyppige tilbageskylninger, hvilket øger behandlingsomkostningerne. Derfor er denne metode mere egnet til forbehandling af spildevand med lav koncentration af ammoniaknitrogen.

③ Ionbytningsmetode

Ionbytningsmetoden er en metode til at fjerne ammoniaknitrogen fra spildevand ved hjælp af materialer med stærk selektiv adsorption af ammoniakioner. De almindeligt anvendte adsorptionsmaterialer er aktivt kul, zeolit, montmorillonit og ionbytningsharpiks. Zeolit ​​er en type silicoaluminat med tredimensionel rumlig struktur, regelmæssig porestruktur og huller, hvoraf clinoptilolit har en stærk selektiv adsorptionskapacitet for ammoniakioner og en lav pris, så det bruges almindeligvis som et adsorptionsmateriale til ammoniaknitrogenspildevand inden for teknik. Faktorer, der påvirker clinoptilolits behandlingseffekt, omfatter partikelstørrelse, indkommende ammoniaknitrogenkoncentration, kontakttid, pH-værdi og så videre.

Zeolittens adsorptionseffekt på ammoniaknitrogen er tydelig, efterfulgt af ranit, og effekten af ​​jord og ceramisit er dårlig. Den primære måde at fjerne ammoniaknitrogen fra zeolit ​​er ionbytning, og den fysiske adsorptionseffekt er meget lille. Ionbytningseffekten af ​​ceramit, jord og ranit ligner den fysiske adsorptionseffekt. Adsorptionskapaciteten af ​​de fire fyldstoffer faldt med stigende temperatur i området 15-35 ℃ og steg med stigende pH-værdi i området 3-9. Adsorptionsligevægten blev nået efter 6 timers oscillation.

Muligheden for at fjerne ammoniaknitrogen fra lossepladsperkolat ved zeolitadsorption blev undersøgt. De eksperimentelle resultater viser, at hvert gram zeolit ​​har et begrænset adsorptionspotentiale på 15,5 mg ammoniaknitrogen. Når zeolitpartikelstørrelsen er 30-16 mesh, når fjernelse af ammoniaknitrogen 78,5%, og under samme adsorptionstid, dosering og zeolitpartikelstørrelse gælder, at jo højere den indgående ammoniaknitrogenkoncentration er, desto højere er adsorptionshastigheden, og det er muligt for zeolit ​​som adsorbent at fjerne ammoniaknitrogen fra perkolat. Samtidig påpeges det, at adsorptionshastigheden for ammoniaknitrogen fra zeolit ​​er lav, og det er vanskeligt for zeolit ​​at opnå mætningsadsorptionskapacitet i praktisk drift.

Fjernelseseffekten af ​​biologisk zeolitlag på nitrogen, COD og andre forurenende stoffer i simuleret landsbyspildevand blev undersøgt. Resultaterne viser, at fjernelse af ammoniaknitrogen fra biologisk zeolitlag er mere end 95%, og at fjernelsen af ​​nitratnitrogen i høj grad påvirkes af den hydrauliske opholdstid.

Ionbytningsmetoden har fordelene ved en lille investering, en simpel proces, bekvem betjening, ufølsomhed over for gift og temperatur samt genbrug af zeolit ​​ved regenerering. Ved behandling af spildevand med høj koncentration af ammoniaknitrogen er regenereringen dog hyppig, hvilket medfører ulemper for driften, så den skal kombineres med andre ammoniaknitrogenbehandlingsmetoder eller bruges til at behandle spildevand med lav koncentration af ammoniaknitrogen.

Engros 4A Zeolit ​​Producent og Leverandør | EVERBRIGHT (cnchemist.com)