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    一般生化工艺技术概况

       目前氨氮废水的处理方法有物理法、化学法和生物法等。物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉;化学法有离子交换法、空气吹脱、化学沉淀法、折点氯化法、电渗析、电化学处理、催化裂解;生物方法有多种形式。生物处理法有厌氧生物处理和好氧生物处理,主要工艺有:A/SBR法、A/O法、氧化沟法、SBR法、接触氧化法、曝气生物滤池等。


    1.物理化学法

    (1)空气吹脱法

       空气吹脱法是使水作为不连续相与空气接触,利用水中组分的实际浓度与平衡浓度之间的差异,使氨氮转移至气相而去除。废水中的氨氮通常以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)的状态保持平衡而存在(NH4++OH-→NH3+H2O)。将废水pH值调节至碱性时,离子态铵转化为分子态氨,然后通入空气将氨吹脱出。 该法适合于高氨氮废水的预处理,脱氮率高、操作灵活、占地小,但NH3仅从溶解状态转化为气态,并没有彻底除去。当温度降低时,脱氮率急剧下降,因此不适合在寒冷的冬季使用;同时容易受吹脱装置大小及长径比例、气液接触效率的影响;装置及管道时间长久易产生CaCO3沉淀。该法需不断鼓气、加碱,出水需再加酸调低pH。因此,投资和处理费用比较高,对周围环境有一定的污染,目前该方法在实际应用(尤其在较大处理水量的工程上)很少。

    (2)化学沉淀法

        化学沉淀法是通过向废水中投加某种化学药剂,使之与废水中的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。整个反应pH值的适宜范围为9-11。此法可去除氨氮、重金属及某些大分子有机物,常与其它处理技术组合,既适用于反渗透、活性炭吸附等深度处理的预处理,也可用于生化处理的深度处理。絮凝剂常用FeCl3、Al2(SO4)3和阴阳非离子型聚合物。 此法对氨氮的去除率高,可达90%以上,但费用比吹脱法高,产生的污泥对环境造成二次污染,但当其用于脱氮预处理时,也可采用PO43-类物质,污泥可作肥料使用,故有很大的灵活性,但药剂费用比较贵。


    2.生物法

    (1)传统硝化反硝化

       传统硝化反硝化工艺脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。在将有机氮转化为氨氮的基础上,硝化阶段是将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮或硝酸盐氮的过程;反硝化阶段是将硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。只有当废水中的氮以亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的形态存在时,仅需反硝化一个阶段。A/O法、SBR法、氧化沟等工艺就属于传统脱氮工艺,都可实现生物硝化和反硝化。

    (2)短程硝化反硝化

       短程硝化反硝化又称亚硝化反硝化,把硝化反应过程控制在氨氧化产生NO2-的阶段,阻止NO2-进一步氧化,直接以NO2-作为菌体呼吸链氢受体进行反硝化。此过程减少了亚硝酸盐氧化成硝酸盐,然后硝酸盐再还原成亚硝酸盐两个反应的发生,降低了需氧量、反硝化过程中有机碳的投入量,降低了能耗和运行费用。短程硝化反硝化与传统的生物脱氮相比具有以下优点:①对于活性污泥法,可以节省25%的供氧量,降低能耗;②节省反硝化所需碳源40%,在C/N一定的情况下可提高总氮(TN)的去除率;③减少污泥量可达50%;④减少碱耗;⑤提高反应速率,缩短反应时间,减少反应器容积。实现短程硝化与反硝化的关键是抑制硝化菌的活性而使NO2-得到累积。影响硝化菌活性及NO2-累积的因素有自由氨、pH、DO、温度等。

    (3)曝气生物滤池(Gaia-BAF)生物处理工艺

       该工艺是固定化微生物与曝气生物滤池结合发展而成的一种新型污水处理工艺。在Gaia-BAF反应器中投加占曝气池有效容积的从10%-60%的微生物载体,微生物大量的附着并固定于其上,通过附着的微生物来降解污水中的污染物。各级Gaia-BAF反应器中,通过培养不同的特效菌种,来达到降解污染物的目的;载体材料表面所生长的生物量通常为18-25g/L。Gaia-BAF的曝气器位于反应器下部,系统在曝气运行过程中,进入载体内部的氧气逐渐减少直至氧气消耗完毕,这样使每一个载体内部生成良好的缺氧区、兼氧区和好氧区,使得载体的内部形成无数个微型的硝化和反硝化反应器,因而可在同一个反应器中同时发生氨氧化、硝化和反硝化联合作用(可能存在短程硝化/反硝化和厌氧氨氧化,详尽的机理目前有关科研单位正在研究中),从而达到对氨氮去除目的。。