1. Què és el nitrogen amoníac?
L’amoníac nitrogen es refereix a l’amoníac en forma d’amoníac lliure (o amoníac no iònic, NH3) o amoníac iònic (NH4+). PH més elevat i proporció més gran d’amoníac lliure; Per contra, la proporció de sal d'amoni és alta.
El nitrogen de l’amoníac és un nutrient en l’aigua, que pot provocar eutrofització d’aigua i és el principal contaminant que consumeix oxigen a l’aigua, que és tòxic per als peixos i alguns organismes aquàtics.
L’efecte nociu principal del nitrogen d’amoníac sobre els organismes aquàtics és l’amoníac lliure, la toxicitat del qual és desenes de vegades més gran que la de la sal d’amoni i augmenta amb l’augment de l’alcalinitat. La toxicitat del nitrogen d’amoníac està estretament relacionada amb el valor de pH i la temperatura de l’aigua de l’aigua de la piscina, en general, més gran és el valor de pH i la temperatura de l’aigua, més forta serà la toxicitat.
Dos mètodes colorimètrics de sensibilitat aproximada que s’utilitzen habitualment per determinar l’amoníac són el mètode clàssic de reactiu Nessler i el mètode de fenol-hipoclorit. Les titulacions i els mètodes elèctrics també s’utilitzen habitualment per determinar l’amoníac; Quan el contingut de nitrogen d’amoníac és alt, també es pot utilitzar el mètode de destil·lació. (Els estàndards nacionals inclouen el mètode de reactiu de Nath, l'espectrofotometria de l'àcid salicílic, el mètode de destil·lació - titulació)
2. Procés d’eliminació de nitrogen físic i químic
① Mètode de precipitació química
El mètode de precipitació química, també conegut com a mètode de precipitació del mapa, és afegir magnesi i àcid fosfòric o fosfat d’hidrogen a les aigües residuals que contenen nitrogen amoníac, de manera que NH4+ a la residència residual MGNH4P04.6H20, per aconseguir l'objectiu d'eliminar el nitrogen d'amoníac. El fosfat d’amoni de magnesi, comunament conegut com Struvite, es pot utilitzar com a compost, additiu del sòl o retardant d’incendis per a la construcció de productes estructurals. L’equació de reacció és la següent:
Mg ++ NH4 + + PO4 - = MGNH4P04
Els principals factors que afecten l'efecte del tractament de la precipitació química són el valor de pH, la temperatura, la concentració de nitrogen d'amoníac i la relació molar (N (mg+): N (NH4+): N (p04-)). Els resultats mostren que quan el valor de pH és de 10 i la proporció molar de magnesi, nitrogen i fòsfor és de 1,2: 1: 1,2, l'efecte del tractament és millor.
Utilitzant el clorur de magnesi i el fosfat d’hidrogen de disodi com a agents precipitants, els resultats mostren que l’efecte del tractament és millor quan el valor de pH és de 9,5 i la relació molar de magnesi, nitrogen i fòsfor és de 1,2: 1: 1.
Els resultats mostren que MGC12+NA3PO4.12H20 és superior a altres combinacions d’agents precipitables. Quan el valor de pH és de 10,0, la temperatura és de 30 ℃, N (mg+): N (NH4+): N (p04-) = 1: 1: 1, la concentració de massa de nitrogen d’amoníac a les aigües residuals després d’agitar durant 30min es redueix de 222mg/L abans del tractament a 17mg/L, i la velocitat d’eliminació és del 92,3%.
El mètode de precipitació química i el mètode de la membrana líquida es van combinar per al tractament de les aigües residuals de nitrogen industrial d’amoníac industrial d’alta concentració. En les condicions d’optimització del procés de precipitació, la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac va arribar al 98,1%i, després, el tractament amb el mètode de pel·lícula líquida va reduir la concentració de nitrogen d’amoníac a 0,005g/L, arribant a l’estàndard nacional d’emissions de primera classe.
Es va investigar l'efecte d'eliminació dels ions metàl·lics divalents (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) que no sigui Mg+sobre el nitrogen d'amoníac sota l'acció del fosfat. Es va proposar un nou procés de precipitació de precipitació de CASO4 per a les aigües residuals de sulfat d'amoni. Els resultats mostren que el regulador tradicional de NaOH pot ser substituït per la calç.
L’avantatge del mètode de precipitació química és que quan la concentració d’aigües residuals de nitrogen d’amoníac és alta, l’aplicació d’altres mètodes és limitada, com el mètode biològic, el mètode de cloració del punt de ruptura, el mètode de separació de membrana, el mètode d’intercanvi d’ions, etc. En aquest moment, es pot utilitzar un mètode de precipitació química per al pre-tractament. L’eficiència d’eliminació del mètode de precipitació química és millor i no es limita a la temperatura i l’operació és senzilla. Els fangs precipitats que contenen fosfat d'amoni de magnesi es poden utilitzar com a fertilitzant compost per realitzar la utilització de residus, compensant així una part del cost; Si es pot combinar amb algunes empreses industrials que produeixen aigües residuals de fosfat i empreses que produeixen salmorra de sal, pot estalviar costos farmacèutics i facilitar una aplicació a gran escala.
El desavantatge del mètode de precipitació química és que a causa de la restricció del producte de solubilitat del fosfat de magnesi d’amoni, després que el nitrogen d’amoníac a les aigües residuals arribi a una certa concentració, l’efecte d’eliminació no és evident i el cost d’entrada augmenta molt. Per tant, el mètode de precipitació química s’ha d’utilitzar en combinació amb altres mètodes adequats per a un tractament avançat. La quantitat de reactiu que s’utilitza és gran, els fangs produïts és gran i el cost del tractament és elevat. La introducció d’ions de clorur i fòsfor residual durant la dosificació de productes químics pot causar fàcilment la contaminació secundària.
Fabricant i proveïdor de sulfat d'alumini a l'engròs | Everbright (cnchemist.com)
Fabricant i proveïdor de fosfat de sodi a l'engròs Dibasic | Everbright (cnchemist.com)
Mètode de desemmotllament
L’eliminació del nitrogen d’amoníac mitjançant el mètode que bufa és ajustar el valor de pH a l’alcalina, de manera que l’ió amoníac de les aigües residuals es converteix en amoníac, de manera que existeix principalment en forma d’amonia lliure i, a continuació, l’amoníac lliure es treu de les aigües residuals a través del gas del portador, per aconseguir l’objectiu d’eliminar l’amonia nitrogen. Els principals factors que afecten l'eficiència del bufat són el valor de pH, la temperatura, la relació de gas-líquid, el cabal de gas, la concentració inicial, etc. Actualment, el mètode de cop s’utilitza àmpliament en el tractament de les aigües residuals amb una alta concentració de nitrogen d’amoníac.
Es va estudiar l'eliminació de nitrogen d'amoníac del lixiviat d'abocament mitjançant un mètode de bufada. Es va trobar que els factors clau que controlaven l'eficiència del cop de cop eren la temperatura, la relació de gas-líquid i el valor de pH. Quan la temperatura de l’aigua és superior a 2590, la proporció de gas-líquid és d’uns 3500 i el pH és d’uns 10,5, la taxa d’eliminació pot arribar a més del 90% per al lixiviat d’abocador amb la concentració de nitrogen d’amoníac fins a 2000-4000mg/L. Els resultats mostren que quan pH = 11,5, la temperatura de desplaçament és de 80cc i el temps de despesa és de 120 minuts, la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac a les aigües residuals pot arribar al 99,2%.
L’eficiència del bufat de les aigües residuals de nitrogen d’amoníac d’alta concentració es va dur a terme per la torre contra el sobrecorrent. Els resultats van demostrar que l'eficiència del bufat augmentava amb l'augment del valor de pH. Com més gran sigui la proporció de gas-líquid, més gran és la força motriu de la transferència de massa de despullament d’amoníac, i l’eficiència de despesa també augmenta.
L’eliminació del nitrogen d’amoníac mitjançant el mètode de bufat és eficaç, fàcil d’operar i fàcil de controlar. El nitrogen amoníac bufat es pot utilitzar com a absorbent amb àcid sulfúric i els diners generats per l’àcid sulfúric es poden utilitzar com a fertilitzants. Actualment, el mètode de bufat és una tecnologia d'ús habitual per a l'eliminació de nitrogen físic i químic. Tot i això, el mètode de cop té alguns desavantatges, com ara un escalat freqüent a la torre de bufat, una baixa eficiència d’eliminació de nitrogen d’amoníac a baixa temperatura i la contaminació secundària causada pel gas de bufat. El mètode de cop es combina generalment amb altres mètodes de tractament d’aigües residuals de nitrogen d’amoníac per pretractar aigües residuals de nitrogen d’amoníac d’alta concentració.
③ Break Point cloració
El mecanisme d’eliminació d’amoníac per cloració del punt de ruptura és que el gas de clor reacciona amb l’amoníac per produir gas de nitrogen inofensiu i N2 s’escapa a l’atmosfera, fent que la font de reacció continuï a la dreta. La fórmula de reacció és:
HOCL NH4 + + 1,5 -> 0,5 N2 H20 H ++ Cl - 1,5 + 2,5 + 1,5)
Quan el gas de clor es transfereix a les aigües residuals a un cert punt, el contingut de clor lliure a l’aigua és baix i la concentració d’amoníac és zero. Quan la quantitat de gas de clor passa el punt, la quantitat de clor lliure a l’aigua augmentarà, per tant, el punt s’anomena punt de ruptura i la cloració en aquest estat s’anomena cloració del punt de ruptura.
El mètode de cloració del punt de ruptura s’utilitza per tractar les aigües residuals de perforació després de bufar el nitrogen de l’amoníac i l’efecte del tractament es veu directament afectat pel procés de bufatge de nitrogen d’amoníac. Quan el 70% del nitrogen d'amoníac a les aigües residuals s'elimina mitjançant un procés de bufat i després es tracta per cloració del punt de ruptura, la concentració de massa de nitrogen d'amoníac a l'efluent és inferior a 15 mg/L. Zhang Shengli et al. Les aigües residuals de nitrogen amoníac simulades amb una concentració de massa de 100 mg/L com a objecte de recerca, i els resultats de la investigació van demostrar que els principals i secundaris factors que afecten l’eliminació del nitrogen d’amoníac mitjançant l’oxidació de l’hipoclorit de sodi eren la proporció de quantitat de cloro a nitrogen amoníac, temps de reacció i valor de pH.
El mètode de cloració del punt de ruptura té una alta eficiència d’eliminació de nitrogen, la taxa d’eliminació pot arribar al 100%i la concentració d’amoníac a les aigües residuals es pot reduir a zero. L’efecte és estable i no està afectat per la temperatura; Menys equips d’inversió, resposta ràpida i completa; Té l’efecte de l’esterilització i la desinfecció sobre el cos d’aigua. L’abast d’aplicació del mètode de cloració del punt de ruptura és que la concentració d’aigües residuals de nitrogen d’amoníac és inferior a 40mg/L, de manera que el mètode de cloració del punt de ruptura s’utilitza principalment per al tractament avançat de les aigües residuals de nitrogen amoníac. El requisit d’ús i emmagatzematge segur és elevat, el cost del tractament és elevat i els subproductes cloramines i orgànics clorats provocaran contaminació secundària.
④ Mètode d’oxidació catalítica
El mètode d’oxidació catalítica es produeix a través de l’acció del catalitzador, sota una determinada temperatura i pressió, a través de l’oxidació de l’aire, la matèria orgànica i l’amoníac en les aigües residuals es poden oxidar i descompondre en substàncies inofensives com CO2, N2 i H2O, per aconseguir el propòsit de la purificació.
Els factors que afecten l'efecte de l'oxidació catalítica són les característiques del catalitzador, la temperatura, el temps de reacció, el valor de pH, la concentració de nitrogen d'amoníac, la pressió, la intensitat de l'agitació, etc.
Es va estudiar el procés de degradació del nitrogen amoníac ozonat. Els resultats van mostrar que quan va augmentar el valor de pH, es va produir una mena de radical HO amb una forta capacitat d’oxidació i la velocitat d’oxidació es va accelerar significativament. Els estudis demostren que l’ozó pot oxidar el nitrogen d’amoníac a nitrit i nitrit al nitrat. La concentració de nitrogen d’amoníac a l’aigua disminueix amb l’augment del temps i la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac és d’uns 82%. Cuo-Mn02-CE02 es va utilitzar com a catalitzador compost per tractar les aigües residuals de nitrogen d'amoníac. Els resultats experimentals mostren que l’activitat d’oxidació del catalitzador compost recentment preparat es millora significativament i que les condicions del procés adequades són de 255 ℃, 4.2MPa i pH = 10,8. En el tractament de les aigües residuals de nitrogen d’amoníac amb una concentració inicial de 1023mg/L, la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac pot arribar al 98% en 150 minuts, arribant a l’estàndard de descàrrega secundària (50mg/L) nacional.
Es va investigar el rendiment catalític de la zeolita recolzada en el fotocatalitzador de TiO2 estudiant la taxa de degradació del nitrogen d'amoníac en solució d'àcid sulfúric. Els resultats mostren que la dosi òptima del fotocatalitzador de Ti02/ Zeolita és de 1,5g/ L i el temps de reacció és de 4h sota irradiació ultraviolada. La taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac de les aigües residuals pot arribar al 98,92%. Es va estudiar l'efecte d'eliminació del diòxid de ferro i nano-xin amb llum ultraviolada sobre fenol i nitrogen d'amoníac. Els resultats mostren que la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac és del 97,5% quan el pH = 9,0 s’aplica a la solució de nitrogen d’amoníac amb la concentració de 50mg/L, que és del 7,8% i el 22,5% superior a la del diòxid de ferro alt o xinès sol.
El mètode d’oxidació catalítica té els avantatges d’una alta eficiència de purificació, procés senzill, àrea inferior petita, etc., i sovint s’utilitza per tractar les aigües residuals de nitrogen d’amoníac d’alta concentració. La dificultat de l’aplicació és com evitar la pèrdua de protecció de catalitzador i corrosió dels equips.
⑤ Mètode d'oxidació electroquímica
El mètode d’oxidació electroquímica fa referència al mètode d’eliminar els contaminants a l’aigua mitjançant l’electrooxidació amb l’activitat catalítica. Els factors influents són la densitat actual, el cabal d’entrada, el temps de sortida i el temps de solució puntual.
Es va estudiar l’oxidació electroquímica de les aigües residuals d’amoníac-nitrogen en una cèl·lula electrolítica de flux circulant, on el positiu és l’electricitat de xarxa Ti/Ru02-TiO2-IR02-SNO2 i el negatiu és l’electricitat de xarxa Ti. Els resultats mostren que quan la concentració d’ions de clorur és de 400mg/L, la concentració inicial de nitrogen d’amoníac és de 40 mg/L, el cabal influent és de 600 ml/min, la densitat actual és de 20mA/cm i el temps electrolític és de 90 minuts, la taxa d’eliminació de nitrogen de l’amoníac és del 99,37%. Demostra que l’oxidació electrolítica de les aigües residuals d’amoníac-nitrogen té una bona perspectiva d’aplicació.
3. Procés bioquímic d’eliminació de nitrogen
① La nitrificació i desnitrificació sencera
La nitrificació i la desnitrificació del procés sencer és una mena de mètode biològic que s'ha utilitzat àmpliament durant molt de temps. Converteix el nitrogen d'amoníac en aigües residuals en nitrogen mitjançant una sèrie de reaccions com la nitrificació i la desnitrificació sota l'acció de diversos microorganismes, per aconseguir el propòsit del tractament d'aigües residuals. El procés de nitrificació i desnitrificació per eliminar l’amoníac nitrogen ha de passar per dues etapes:
Reacció de nitrificació: la reacció de nitrificació es completa mitjançant microorganismes autòtrofs aeròbics. En estat aeròbic, el nitrogen inorgànic s'utilitza com a font de nitrogen per convertir NH4+ en NO2-, i després s'oxida a No3-. El procés de nitrificació es pot dividir en dues etapes. A la segona etapa, el nitrit es converteix en nitrat (NO3-) per bacteris nitrificants, i el nitrit es converteix en nitrat (NO3-) per bacteris nitrificants.
Reacció de desnitrificació: la reacció de desnitrificació és el procés en què els bacteris denitrificants redueixen el nitrogen nitrit nitrit de nitrit i nitrogen al nitrogen gasós (N2) en estat de la hipòxia. Els bacteris denitrificants són microorganismes heteròtrofs, la majoria dels quals pertanyen a bacteris amfictics. En l’estat de la hipòxia, utilitzen oxigen en nitrat com a acceptor d’electrons i matèria orgànica (component BOD en aigües residuals) com a donant d’electrons per proporcionar energia i ser oxidat i estabilitzat.
Totes les aplicacions de nitrificació i enginyeria de desnitrificació del procés inclouen principalment AO, A2O, rasa d’oxidació, etc., que és un mètode més madur que s’utilitza en la indústria de l’eliminació de nitrogen biològic.
Tot el mètode de nitrificació i desnitrificació té els avantatges de l'efecte estable, el funcionament senzill, la contaminació secundària i el baix cost. Aquest mètode també té alguns inconvenients, com ara la font de carboni, cal afegir -hi quan la relació C/N de les aigües residuals és baixa, el requisit de temperatura és relativament estricta, l’eficiència és baixa a baixa temperatura, la zona és gran, la demanda d’oxigen és gran i algunes substàncies nocives com els ions de metall pesat tenen un efecte pressionant sobre els microorganismes, que cal eliminar abans que es produeixi el mètode biològic. A més, l’elevada concentració de nitrogen d’amoníac a les aigües residuals també té un efecte inhibidor sobre el procés de nitrificació. Per tant, el pretractament s’ha de dur a terme abans del tractament d’aigües residuals de nitrogen d’amoníac d’alta concentració de manera que la concentració d’aigües residuals de nitrogen d’amoníac sigui inferior a 500mg/L. El mètode biològic tradicional és adequat per al tractament de les aigües residuals de nitrogen d’amoníac de baixa concentració que contenen matèria orgànica, com ara aigües residuals domèstiques, aigües residuals químiques, etc.
② Nitrificació i desnitrificació (SND) immilltanis (SND)
Quan la nitrificació i la desnitrificació es realitzen junts al mateix reactor, s’anomena denitrificació de digestió simultània (SND). L’oxigen dissolt en les aigües residuals està limitada per la taxa de difusió per produir un gradient d’oxigen dissolt a la zona de microambient del floc microbià o biofilm, cosa que fa que el gradient d’oxigen dissolt a la superfície exterior del floc microbial o del biofilm sigui aduc al creixement i propagació de bacteris nitrificants aeròbics i bacteris ammonatitzants. Com més profundament en el floc o la membrana, més baixa és la concentració d’oxigen dissolt, donant lloc a una zona anòxica on dominen els bacteris desnitrificants. Formant així el procés de digestió i desnitrificació simultània. Els factors que afecten la digestió simultània i la desnitrificació són el valor de pH, la temperatura, l’alcalinitat, la font de carboni orgànic, l’oxigen dissolt i l’edat de fangs.
La nitrificació simultània/desnitrificació existia a la rasa d’oxidació de carrosel i la concentració d’oxigen dissolt entre l’impulsor airejat a la rasa d’oxidació de carrusel va disminuir gradualment i l’oxigen dissolt a la part inferior de la rasa d’oxidació del carrusel va ser inferior a la de la part superior. La formació i les taxes de consum de nitrogen de nitrat a cada part del canal són gairebé iguals, i la concentració de nitrogen d’amoníac al canal sempre és molt baixa, cosa que indica que les reaccions de nitrificació i desnitrificació es produeixen simultàniament al canal d’oxidació de carrusel.
L’estudi sobre el tractament de les aigües residuals domèstiques demostra que com més gran sigui el CODCR, més completa la desnitrificació i millor l’eliminació del TN. L’efecte de l’oxigen dissolt sobre la nitrificació simultània i la desnitrificació és gran. Quan l'oxigen dissolt es controla a 0,5 ~ 2mg/L, l'efecte d'eliminació de nitrogen total és bo. Al mateix temps, el mètode de nitrificació i desnitrificació estalvia el reactor, redueix el temps de reacció, té un baix consum d’energia, estalvia inversions i és fàcil mantenir el valor de pH estable.
③ Digestió i desnitrificació de la gamma de la gamma
En el mateix reactor, els bacteris oxidants d’amoníac s’utilitzen per oxidar l’amoníac al nitrit en condicions aeròbiques, i després el nitrit es denitrifica directament per produir nitrogen amb matèria orgànica o font de carboni extern com a donant d’electrons en condicions d’hipòxia. Els factors d’influència de la nitrificació i desnitrificació de curt abast són la temperatura, l’amoníac lliure, el valor de pH i l’oxigen dissolt.
Efecte de la temperatura sobre la nitrificació de curt abast de les aigües residuals municipals sense aigua de mar i aigües residuals municipals amb un 30% d’aigua de mar. Els resultats experimentals mostren que: per a les aigües residuals municipals sense aigua de mar, augmentar la temperatura és propici per aconseguir una nitrificació de curt abast. Quan la proporció d’aigua de mar a les aigües residuals domèstiques és del 30%, la nitrificació de curt abast es pot aconseguir millor en condicions de temperatura mitjana. La Universitat de Tecnologia de Delft va desenvolupar el procés de Sharon, l’ús de temperatura alta (aproximadament 30-4090) és propici per a la proliferació de bacteris nitrits, de manera que els bacteris de nitrits perden la competència, mentre que controlant l’edat dels fangs per eliminar els bacteris de nitrits, de manera que la reacció de nitrificació en l’etapa del nitrit.
A partir de la diferència d’afinitat d’oxigen entre els bacteris nitrits i els bacteris de nitrit, el laboratori d’ecologia microbiana Gent va desenvolupar el procés Oland per aconseguir l’acumulació de nitrogen nitrit controlant l’oxigen dissolt per eliminar els bacteris nitrits.
Els resultats de les proves pilot del tractament de les aigües residuals de cocció per nitrificació i desnitrificació de curt abast mostren que quan el bac 197.1,14,2,181,5 i 0,4 mg/L, respectivament. Les taxes d’eliminació corresponents van ser del 83,6%, el 97,2%, el 66,4%i el 99,6%, respectivament.
El procés de nitrificació i desnitrificació de curt abast no passa per l’etapa de nitrat, estalviant la font de carboni necessària per a l’eliminació biològica de nitrogen. Té certs avantatges per a les aigües residuals de nitrogen d’amoníac amb una baixa proporció C/N. La nitrificació i la desnitrificació de curt abast té els avantatges de menys fangs, temps de reacció curt i volum de reactor. No obstant això, la nitrificació i desnitrificació de curt abast requereixen una acumulació estable i duradora de nitrit, de manera que la manera d’inhibir eficaçment l’activitat dels bacteris nitrificants es converteix en la clau.
④ Oxidació d'amoníac anaeròbic
L’ammoxidació anaeròbica és un procés d’oxidació directa del nitrogen d’amoníac al nitrogen per bacteris autòtrofs sota la condició d’hipòxia, amb nitrogen nitrós nitrós nitrous com a acceptor d’electrons.
Es van estudiar els efectes de la temperatura i el pH sobre l’activitat biològica d’Anammox. Els resultats van mostrar que la temperatura de reacció òptima era de 30 ℃ i el valor de pH 7,8. Es va estudiar la viabilitat del reactor ammox anaeròbic per tractar la salinitat elevada i les aigües residuals de nitrogen d’alta concentració. Els resultats van mostrar que l’alta salinitat inhibia significativament l’activitat anammox i aquesta inhibició va ser reversible. L’activitat ammox anaeròbica dels fangs no aclimatats va ser un 67,5% inferior a la dels fangs de control sota la salinitat de 30G.L-1 (NAC1). L’activitat anammox dels fangs aclimatats va ser un 45,1% inferior a la del control. Quan els fangs aclimatats es van transferir d’un entorn d’alta salinitat a un entorn baix de salinitat (sense salmorra), l’activitat ammox anaeròbica es va incrementar un 43,1%. Tot i això, el reactor és propens a la disminució de la funció quan funciona en alta salinitat durant molt de temps.
En comparació amb el procés biològic tradicional, Anaerobic Ammox és una tecnologia d’eliminació de nitrogen biològica més econòmica sense font de carboni addicional, baixa demanda d’oxigen, sense necessitat que els reactius es neutralitzin i menys producció de fangs. Els desavantatges de l’ammox anaeròbic són que la velocitat de reacció és lenta, el volum del reactor és gran i la font de carboni és desfavorable per a l’Anaerobic Ammox, que té una importància pràctica per resoldre l’aigües residuals de nitrogen d’amoníac amb una mala biodegradabilitat.
4. Procés d’eliminació de Nitrogen de Separation i Adsorció
① Mètode de separació de membranes
El mètode de separació de membranes és utilitzar la permeabilitat selectiva de la membrana per separar selectivament els components del líquid, per aconseguir el propòsit de l'eliminació de nitrogen d'amoníac. Inclosa l’osmosi inversa, la nanofiltració, la membrana de desemmotllament i l’electrodiàlisi. Els factors que afecten la separació de la membrana són les característiques de la membrana, la pressió o la tensió, el valor de pH, la temperatura i la concentració de nitrogen d’amoníac.
Segons la qualitat de l’aigua de les aigües residuals de nitrogen amoníac descarregades per la fosa de terra rara, es va realitzar l’experiment d’osmosi inversa amb les aigües residuals simulades NH4C1 i NACI. Es va trobar que en les mateixes condicions, l’osmosi inversa té una taxa d’eliminació més elevada de NACI, mentre que la NHCL té una taxa de producció d’aigua més elevada. La taxa d’eliminació de NH4C1 és del 77,3% després del tractament d’osmosi inversa, que es pot utilitzar com a pretractament d’aigües residuals de nitrogen d’amoníac. La tecnologia d'osmosi inversa pot estalviar energia, bona estabilitat tèrmica, però la resistència al clor, la resistència a la contaminació és pobra.
Es va utilitzar un procés de separació de membrana de nanofiltració bioquímica per tractar el lixiviat de l’abocador, de manera que el 85% ~ 90% del líquid permeable es va descarregar segons la norma, i només el 0% ~ 15% del líquid de les aigües residuals concentrades i el fang van ser retornats al dipòsit d’escombraries. Ozturki et al. Va tractar el lixiviat d’abocador d’Odayeri a Turquia amb membrana de nanofiltració i la taxa d’eliminació de nitrogen d’amoníac era d’uns 72%. La membrana de nanofiltració requereix una pressió inferior a la membrana d'osmosi inversa, fàcil d'operar.
El sistema de membrana removent per amoníac s’utilitza generalment en el tractament de les aigües residuals amb nitrogen d’amoníac alt. El nitrogen d’amoníac a l’aigua té el següent equilibri: NH4- +OH- = NH3 +H2O en funcionament, les aigües residuals que contenen amoníac flueixen a la closca del mòdul de membrana i el líquid que absorbeix l’àcid flueix a la pipa del mòdul de membrana. Quan el pH de les aigües residuals augmenta o augmenta la temperatura, l'equilibri es desplaçarà a la dreta i l'ió d'amoni NH4 es converteix en el NH3 gasós lliure. En aquest moment, NH3 gasós pot entrar a la fase líquida d’absorció d’àcids a la canonada de la fase d’aigua residual a la closca a través dels micropores a la superfície de la fibra buida, que s’absorbeix per la solució àcida i es converteix immediatament en NH4-. Manteniu el pH de les aigües residuals per sobre dels 10 i la temperatura per sobre dels 35 ° C (per sota dels 50 ° C), de manera que el NH4 en la fase d’aigües residuals es convertirà contínuament a NH3 a la migració de la fase líquida d’absorció. Com a resultat, la concentració de nitrogen d'amoníac al costat d'aigües residuals va disminuir contínuament. La fase líquida d’absorció d’àcid, perquè només hi ha àcid i NH4-, forma una sal d’amoni molt pura i arriba a una certa concentració després de la circulació contínua, que es pot reciclar. D’una banda, l’ús d’aquesta tecnologia pot millorar molt la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac a les aigües residuals i, d’altra banda, pot reduir el cost operatiu total del sistema de tractament d’aigües residuals.
② Mètode deelectrodialysis
L’electrodiàlisi és un mètode per eliminar els sòlids dissolts de solucions aquoses aplicant una tensió entre els parells de membrana. Sota l’acció de la tensió, els ions amoníacs i altres ions de les aigües residuals d’amoníac-nitrogen s’enriqueixen a través de la membrana a l’aigua concentrada que conté l’amoníac, per aconseguir el propòsit d’eliminació.
El mètode d’electrodiàlisi es va utilitzar per tractar les aigües residuals inorgàniques amb una alta concentració de nitrogen d’amoníac i va obtenir bons resultats. Per a les aigües residuals de nitrogen d’amoníac 2000-3000mg /L, la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac pot ser superior al 85%i l’aigua d’amoníac concentrada es pot obtenir un 8,9%. La quantitat d’electricitat consumida durant l’operació d’electrodiàlisi és proporcional a la quantitat de nitrogen d’amoníac a les aigües residuals. El tractament amb electrodialàlisi de les aigües residuals no està limitat pel valor de pH, la temperatura i la pressió, i és fàcil d’operar.
Els avantatges de la separació de la membrana són la recuperació elevada del nitrogen d’amoníac, el funcionament senzill, l’efecte de tractament estable i la contaminació secundària. No obstant això, en el tractament de les aigües residuals de nitrogen d’amoníac d’alta concentració, tret de la membrana desamoniada, altres membranes són fàcils d’escalar i obstruir, i la regeneració i el rentat de fons són freqüents, augmentant el cost del tractament. Per tant, aquest mètode és més adequat per a les aigües residuals de nitrogen d’amoníac o de baixa concentració.
③ Mètode d’intercanvi d’ions
El mètode d’intercanvi d’ions és un mètode per eliminar el nitrogen d’amoníac de les aigües residuals mitjançant materials amb una forta adsorció selectiva d’ions d’amoníac. Els materials d’adsorció d’ús comú són carboni activat, zeolita, montmorillonita i resina d’intercanvi. La zeolita és una mena de silico-aluminat amb estructura espacial tridimensional, estructura de porus regular i forats, entre els quals Clinoptilolite té una forta capacitat d’adsorció selectiva per a ions d’amoníac i un preu baix, de manera que s’utilitza habitualment com a material d’adsorció per a les aigües residuals de nitrogen d’amoníac en enginyeria. Els factors que afecten l'efecte del tractament de la clinoptilolita inclouen la mida de les partícules, la concentració influent de nitrogen d'amoníac, el temps de contacte, el valor de pH, etc.
L’efecte d’adsorció de la zeolita sobre el nitrogen d’amoníac és evident, seguit de la ranita, i l’efecte del sòl i la ceramisita és pobre. La manera principal d’eliminar el nitrogen d’amoníac de la zeolita és l’intercanvi d’ions i l’efecte d’adsorció física és molt reduït. L’efecte d’intercanvi d’ions de ceramita, sòl i ranita és similar a l’efecte d’adsorció física. La capacitat d’adsorció dels quatre farcits va disminuir amb l’augment de la temperatura en un rang de 15-35 ℃ i va augmentar amb l’augment del valor de pH en el rang de 3-9. L’equilibri d’adsorció es va assolir després de l’oscil·lació de 6 hores.
Es va estudiar la viabilitat d’eliminar el nitrogen d’amoníac del lixiviat d’abocador per adsorció de zeolita. Els resultats experimentals mostren que cada gram de zeolita té un potencial d’adsorció limitat de 15,5 mg d’amoníac nitrogen, quan la mida de la partícula de zeolita és de 30-16 mall, la taxa d’eliminació de nitrogen d’amoníac arriba al 78,5%i sota la mateixa adsorció de temps, la dosi i la partícula de zeolita, la mida de l’amoníac del influent, la concentració de l’amoníac, la concentració de l’amoníac,, la concentració més alta, la concentració de l’amoníac del influent, la concentració de l’amoníac d’influent, la concentració d’amoníac d’influent, més gran, la mida de l’amonia del influent Taxa d’adsorció i és factible que la zeolita com a adsorbent elimini el nitrogen d’amoníac del lixiviat. Al mateix temps, s’assenyala que la taxa d’adsorció del nitrogen d’amoníac per zeolita és baixa i és difícil que la zeolita arribi a la capacitat d’adsorció de saturació en funcionament pràctic.
Es va estudiar l'efecte d'eliminació del llit de zeolita biològica sobre el nitrogen, el bacallà i altres contaminants a les aigües residuals simulades del poble. Els resultats mostren que la taxa d’eliminació del nitrogen d’amoníac mitjançant el llit biològic de zeolita és superior al 95%i l’eliminació del nitrogen de nitrat es veu molt afectada pel temps de residència hidràulica.
El mètode d’intercanvi d’ions presenta els avantatges de la petita inversió, el procés senzill, el funcionament convenient, la insensibilitat al verí i la temperatura i la reutilització de la zeolita per regeneració. No obstant això, quan es tracta de les aigües residuals de nitrogen d’amoníac d’alta concentració, la regeneració és freqüent, cosa que aporta molèsties a l’operació, de manera que s’ha de combinar amb altres mètodes de tractament amb nitrogen d’amoníac o s’utilitza per tractar les aigües residuals d’amoníac de baixa concentració.
Fabricant i proveïdor de zeolita a l'engròs 4A | Everbright (cnchemist.com)
Posada Posada: 10-2024 de juliol
