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低成本高浓度氨氮废水处理

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人气:-发表时间:2018-07-04 15:21【

我国钢铁、炼油、化肥、石油化工、化学冶金等行业的氨氮排放量占全国工业氨氮排放总量的85.9%,氨氮去除率不到68%。为了彻底治理污染,除改善现有工艺条件、降低成本外,必须寻找经济有效的氨氮废水处理技术,在污染治理的同时节能降耗、避免二次污染。而微波技术作为一种新兴的加热技术日益受到关注,并已成功应用于废水、废气、固体废弃物处理等污染控制领域。笔者比较了氨氮的主要处理方法,总结了微波技术在高浓度氨氮废水处理中的研究应用,讨论了进一步的研究方向。

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1、氨氮的主要处理方法

根据浓度的不同,工业氨氮废水可划分为3类:

(1)高浓度氨氮废水:NH3-N>500 mg/L;

(2)中等浓度氨氮废水:NH3-N为50~500 mg/L;

(3)低浓度氨氮废水:NH3-N<50 mg/L。

其中高氨氮浓度废水一般来源于焦炭、铁合金、煤的气化、湿法冶金、炼油、畜牧业、化肥、人造纤维和白炽灯等生产过程。

目前,常用的脱氮方法包括氨吹脱法(空气吹脱与蒸汽汽提)、生化法、折点氯化法、离子交换法和化学沉淀法。这些方法普遍具有工艺简单、脱氮效果稳定可靠等特点,但也存在一定的局限性。

传统生物脱氮技术是目前应用zui广泛的脱氮方法,但存在流程长、占地面积大、处理成本高等问题。随着人们对生物脱氮过程认识的深入,新的生物脱氮理论不断涌现,包括同时硝化/反硝化、亚硝酸型(短程)硝化/反硝化、厌氧氨氧化等,但目前这些理论应用于高浓度氨氮废水处理的研究还很少。氨吹脱法常用于高浓度氨氮废水的预处理,但能耗大、运行成本高、出水氨氮仍偏高。折点氯化法理论上可以完全去除废水中的氨氮,但由于加氯量大、处理成本高、产物存在危害性等问题,不适合处理大量的高浓度氨氮废水。离子交换法由于吸附剂用量大、再生难,一般协同其他工艺处理高氨氮废水。化学沉淀法用药量大、成本高,需要进一步开发廉价沉淀剂。

近年来随着国家对氨氮排放要求越来越严格,高浓度氨氮废水处理日益受到研究者重视。在原有处理方法基础上的改进工艺不断涌现。赵贤广等针对工业上高浓度氨氮废水吹脱法处理存在的缺点,通过改进和优化氨氮吹脱塔的结构和填料,开发了一种新型循环再生复合酸氨吸收溶液,实现废水中氨的资源化。中国科学院过程工程所、天津大学等单位合作开发出高浓度氨氮废水资源化处理的全过程工艺和工业化应用装置。该技术通过精馏脱氨工艺量化设计,实现了工业高浓度氨氮废水的资源化处理。此外,还有电化学法、催化湿式氧化法、反渗透法以及物化法与生化法联用等技术,但由于处理成本高,多数用于高氨氮废水的深度处理。

作为高浓度氨氮废水处理的一种新方法,微波技术受到广泛重视。然而目前绝大多数研究还停留在实验室阶段,较少进行放大性中试研究,要实现工业化应用有些问题还有待进一步研究:

(1)微波作用机理仍需深入研究。从目前的研究结果来看,研究者重视的多是处理效果,而对微波作用机理研究较少,以致相关研究结论缺乏科学指导意义。微波的非热效应存在与否是目前研究者争论的焦点,如何有效验证非热效应,以及如何得到更均匀的微波场都需要进一步探究。

(2)高效廉价催化剂的制备。目前选用的催化剂大多是活性炭和过渡金属氧化物,存在催化效率低和损耗等问题,亟待寻求高效廉价的催化剂,以降低处理成本,提高处理效率。很多采用微波技术去除难降解有机污染物的研究成果值得参考借鉴。

(3)微波处理设备的研制。目前研究采用的微波发生装置大部分是将家用微波炉加以改装,反应腔体多采用现有的玻璃仪器,缺少高效、稳定、安全的专用微波设备。应在充分分析微波技术优势的基础上,借鉴相关领域设计经验,合理创新设计微波设备的反应腔体,提高设备反应过程的自动控制水平,研发能够连续运行、可组合的微波设备。

 (4)完善氨回收装置。微波脱氮的机理是通过微波的热效应将废水中的氨氮迅速以氨的形态蒸发去除,如果能回收利用,可以实现变废为宝。因此,在研发微波处理设备的同时,也要配套设计专门的氨气回收装置,降低微波处理的运行成本,更好地实现工业化应用。


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