高浓度氨氮废水(>500mg/L)是工业废水中较难处理的一种,其来源广且排放量大,在冶金、化工、化肥、石化、炼焦、制药、食品等生产部门和垃圾填埋场均有产生。近年来,随着经济的发展,由此而产生的高浓度氨氮废水也成为相关行业发展的制约因素之一。

大量高浓度氨氮废水排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他微生物大量繁殖,形成富营养化污染,造成水体黑臭、质量下降,被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物,甚至人类的健康。因此,经济有效地治理高浓度氨氮废水污染已经成为当前环保工作者研究的重要课题,受到业内人士的高度重视。目前,国内外对氨氮废水处理技术开展了较多研究,国内多采用生物稳定塘法、A/O法(即Anoxic/Oxic法,系将厌氧水解技术应用于氨氮废水的前处理)、催化湿式氧化法、吹脱法及汽提法处理高浓度氨氮废水。附表列举了几种典型的氨氮废水处理工艺的特点。

以上所述几种处理高浓度氨氮废水工艺均存在建设费用大、处理成本高、运行条件苛刻,且脱氮效果不理想等缺点。国内外科技工作者一直在寻求一种低廉的、高效的高浓度氨氮废水处理方法,强化絮凝工艺能高效处理浓度500mg/L左右的氨氮废水,但对超过500mg/L的高浓度氨氮废水则无能为力。

本研究采用有机复合脱氮剂处理高浓度氨氮废水,对脱氮剂的脱氮原理进行了分析,且对所设计的高浓度氨氮废水处理工艺进行工程实际运用和运行成本分析。

脱氮剂的脱氮原理

氨在水中主要以铵盐和游离氨的形式存在,如下式所示:

NH3+H2O??NH+4+OH-

NH+4和NH3之间的平衡关系受pH值和温度的影响,如图1所示。高pH值和较高的温度有利于平衡左移,使液相中的NH3所占比例增大。因而在不同pH值和水温条件下,NH+

4和NH3所占的比例不同。当pH值为7时,氨氮多以NH+4的形式存在,但pH值超过7以后,随着pH值的提高,氨氮多以NH3的形式存在。

既然在较高pH值条件下NH3??N主要以NH3形态存在,那就应该有很高的吹脱效率,但实际上传统的吹脱工艺,氨氮的去除率很难达到90%以上,其原因从理论上分析主要是在不同温度范围内,氨在水中有相应的平衡溶解度。

同时,溶解于水中的NH3和水分子之间存在一种氢键的相互作用,大大增加了分子间的结合力,所以此溶解度范围内的氨不可能用传统吹脱法去除。本研究研制的脱氮剂1号是一种以羟甲基纤维钠盐、丁二醇脱氨酶为主剂,并以多种活化剂为辅的复合化学药剂,含有大量的O、H、OH、CH、CH2等自由基和活性基团,能破坏水分子与NH3分子间的结合力,使NH3分子彻底摆脱水分子的结合力,从而几乎全部地从水中分离出来。

脱氮剂2号是在脱氮剂1号基础上研制的改进型复合制剂,适用于处理氨氮浓度较低的废水和含有机氨氮的废水。脱氮剂2号具有很强的氧化还原作用,在脱氮过程中,含氮有机物和有机氰化物、硫氰化物、硝酸盐等含氮无机物中的氮先转化为NH3、NH2、NH,然后再转化为NO、NO2,最终还原为N2。脱氮剂2号的脱氮过程和最终结果类似于生物脱氮过程[12]。经2号脱氮剂脱氮之后,不但出水中的NH3??N浓度可降到15mg/L以下,而且还可同时去除90%左右的酚、氰以及40%~80%的COD物质。

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