Kjemikalie og prosess for fjerning av ammoniakknitrogen fra vann

1. Hva er ammoniakknitrogen?

Ammoniaknitrogen refererer til ammoniakk i form av fri ammoniakk (eller ikke-ionisk ammoniakk, NH3) eller ionisk ammoniakk (NH4+). Høyere pH og høyere andel fri ammoniakk; Tvert imot er andelen ammoniumsalt høy.

Ammoniakknitrogen er et næringsstoff i vann, som kan føre til eutrofiering av vann, og er det viktigste oksygenforbrukende forurensningsstoffet i vann, som er giftig for fisk og noen vannlevende organismer.

Den viktigste skadelige effekten av ammoniakknitrogen på vannlevende organismer er fri ammoniakk, hvis giftighet er dusinvis av ganger større enn ammoniumsalt, og øker med økende alkalinitet. Ammoniakknitrogentoksisitet er nært knyttet til pH-verdien og vanntemperaturen i bassengvannet. Generelt sett er giftigheten sterkere jo høyere pH-verdi og vanntemperatur.

To kolorimetriske metoder med omtrentlig følsomhet som vanligvis brukes til å bestemme ammoniakk er den klassiske Nessler-reagensmetoden og fenol-hypoklorittmetoden. Titreringer og elektriske metoder brukes også ofte til å bestemme ammoniakk. Når ammoniakknitrogeninnholdet er høyt, kan destillasjonstitreringsmetoden også brukes. (Nasjonale standarder inkluderer Naths reagensmetode, salisylsyrespektrofotometri, destillasjons-titreringsmetoden)

2. Fysisk og kjemisk nitrogenfjerningsprosess

① Kjemisk utfellingsmetode

Kjemisk utfellingsmetode, også kjent som MAP-utfellingsmetode, går ut på å tilsette magnesium og fosforsyre eller hydrogenfosfat til avløpsvann som inneholder ammoniakknitrogen, slik at NH4+ i avløpsvannet reagerer med Mg+ og PO4- i en vandig løsning for å generere ammoniummagnesiumfosfatutfelling. Molekylformelen er MgNH4P04.6H20 for å oppnå formålet med å fjerne ammoniakknitrogen. Magnesiumammoniumfosfat, ofte kjent som struvitt, kan brukes som kompost, jordtilsetningsstoff eller brannhemmende middel for konstruksjonsprodukter. Reaksjonsligningen er som følger:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Hovedfaktorene som påvirker behandlingseffekten av kjemisk utfelling er pH-verdi, temperatur, ammoniakk-nitrogenkonsentrasjon og molforhold (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Resultatene viser at når pH-verdien er 10 og molforholdet mellom magnesium, nitrogen og fosfor er 1,2:1:1,2, er behandlingseffekten bedre.

Ved bruk av magnesiumklorid og dinatriumhydrogenfosfat som utfellingsmidler viser resultatene at behandlingseffekten er bedre når pH-verdien er 9,5 og molforholdet mellom magnesium, nitrogen og fosfor er 1,2:1:1.

Resultatene viser at MgC12+Na3PO4.12H20 er bedre enn andre kombinasjoner av utfellingsmidler. Når pH-verdien er 10,0, temperaturen er 30 ℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-) = 1:1:1, reduseres massekonsentrasjonen av ammoniakknitrogen i avløpsvannet etter omrøring i 30 minutter fra 222 mg/L før behandling til 17 mg/L, og fjerningsgraden er 92,3 %.

Kjemisk utfellingsmetoden og flytende membranmetoden ble kombinert for behandling av industrielt ammoniakknitrogenavløpsvann med høy konsentrasjon. Under optimalisering av utfellingsprosessen nådde fjerningsgraden for ammoniakknitrogen 98,1 %, og videre behandling med flytende filmmetode reduserte ammoniakknitrogenkonsentrasjonen til 0,005 g/L, noe som nådde den nasjonale utslippsstandarden av første klasse.

Fjerningseffekten av toverdige metallioner (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) andre enn Mg+ på ammoniakknitrogen under påvirkning av fosfat ble undersøkt. En ny prosess med CaSO4-utfelling-MAP-utfelling ble foreslått for ammoniumsulfat-avløpsvann. Resultatene viser at den tradisjonelle NaOH-regulatoren kan erstattes med kalk.

Fordelen med kjemisk utfellingsmetoden er at når konsentrasjonen av ammoniakknitrogenavløpsvann er høy, er bruken av andre metoder begrenset, som biologisk metode, kloreringsmetode ved bruddpunkt, membranseparasjonsmetode, ionebyttemetode, osv. For tiden kan kjemisk utfellingsmetoden brukes til forbehandling. Fjerningseffektiviteten til kjemisk utfellingsmetoden er bedre, den er ikke begrenset av temperatur, og operasjonen er enkel. Det utfelte slammet som inneholder magnesiumammoniumfosfat kan brukes som en komposittgjødsel for å realisere avfallsutnyttelse, og dermed utligne deler av kostnadene. Hvis det kan kombineres med noen industribedrifter som produserer fosfatavløpsvann og bedrifter som produserer saltlake, kan det spare farmasøytiske kostnader og legge til rette for storskala bruk.

Ulempen med kjemisk utfellingsmetoden er at på grunn av begrensningen i løselighetsproduktet til ammoniummagnesiumfosfat, er fjerningseffekten ikke åpenbar etter at ammoniakknitrogenet i avløpsvannet når en viss konsentrasjon, og innsatskostnadene øker betraktelig. Derfor bør kjemisk utfellingsmetoden brukes i kombinasjon med andre metoder som er egnet for avansert behandling. Mengden reagens som brukes er stor, slammet som produseres er stort, og behandlingskostnadene er høye. Tilførsel av kloridioner og gjenværende fosfor under dosering av kjemikalier kan lett forårsake sekundær forurensning.

Engrosprodusent og leverandør av aluminiumsulfat | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Engrosprodusent og leverandør av dibasisk natriumfosfat | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②avblåsningsmetode

Fjerning av ammoniakknitrogen ved hjelp av blåsemetoden går ut på å justere pH-verdien til alkalisk, slik at ammoniakkionene i avløpsvannet omdannes til ammoniakk, slik at det hovedsakelig finnes i form av fri ammoniakk. Deretter tas den frie ammoniakken ut av avløpsvannet gjennom bærergassen for å oppnå formålet med å fjerne ammoniakknitrogen. Hovedfaktorene som påvirker blåseeffektiviteten er pH-verdi, temperatur, gass-væske-forhold, gassstrømningshastighet, initial konsentrasjon og så videre. For tiden er avblåsingsmetoden mye brukt i behandling av avløpsvann med høy konsentrasjon av ammoniakknitrogen.

Fjerning av ammoniakknitrogen fra sigevann fra deponier ved hjelp av avblåsningsmetoden ble studert. Det ble funnet at nøkkelfaktorene som styrte effektiviteten til avblåsningen var temperatur, gass-væske-forhold og pH-verdi. Når vanntemperaturen er høyere enn 2590, gass-væske-forholdet er omtrent 3500, og pH-verdien er omtrent 10,5, kan fjerningshastigheten nå mer enn 90 % for sigevann fra deponier med en ammoniakknitrogenkonsentrasjon så høy som 2000–4000 mg/L. Resultatene viser at når pH = 11,5, strippetemperaturen er 80 °C og strippetiden er 120 minutter, kan fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen i avløpsvann nå 99,2 %.

Utblåsningseffektiviteten til avløpsvann med høy konsentrasjon av ammoniakknitrogen ble målt med et motstrøms utblåsningstårn. Resultatene viste at utblåsningseffektiviteten økte med økende pH-verdi. Jo større gass-væske-forholdet er, desto større er drivkraften bak ammoniakkstrippingens masseoverføring, og strippingeffektiviteten øker også.

Fjerning av ammoniakknitrogen ved hjelp av blåsemetoden er effektiv, enkel å betjene og enkel å kontrollere. Den blåste ammoniakknitrogenen kan brukes som et absorber med svovelsyre, og den genererte svovelsyren kan brukes som gjødsel. Avblåsingsmetoden er en vanlig teknologi for fysisk og kjemisk nitrogenfjerning i dag. Avblåsingsmetoden har imidlertid noen ulemper, som hyppig avskalling i avblåsingstårnet, lav effektivitet for fjerning av ammoniakknitrogen ved lav temperatur og sekundær forurensning forårsaket av avblåsingsgassen. Avblåsingsmetoden kombineres vanligvis med andre ammoniakknitrogen-avløpsvannbehandlingsmetoder for å forbehandle ammoniakknitrogen-avløpsvann med høy konsentrasjon.

③Klorering ved bruddpunkt

Mekanismen for fjerning av ammoniakk ved klorering ved bruddpunkt er at klorgass reagerer med ammoniakk og produserer ufarlig nitrogengass, og N2 slipper ut i atmosfæren, slik at reaksjonskilden fortsetter mot høyre. Reaksjonsformelen er:

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

Når klorgass overføres til avløpsvannet til et visst punkt, er innholdet av fritt klor i vannet lavt, og ammoniakkkonsentrasjonen er null. Når mengden klorgass passerer punktet, vil mengden fritt klor i vannet øke, derfor kalles punktet knekkpunktet, og kloreringen i denne tilstanden kalles knekkpunktklorering.

Kloreringsmetoden med bruddpunkt brukes til å behandle boreavløpsvann etter ammoniakknitrogenblåsing, og behandlingseffekten påvirkes direkte av forbehandlingsprosessen med ammoniakknitrogenblåsing. Når 70 % av ammoniakknitrogenet i avløpsvannet fjernes ved blåseprosessen og deretter behandles ved bruddpunktklorering, er massekonsentrasjonen av ammoniakknitrogen i avløpsvannet mindre enn 15 mg/L. Zhang Shengli et al. tok simulert ammoniakknitrogenavløpsvann med en massekonsentrasjon på 100 mg/L som forskningsobjekt, og forskningsresultatene viste at hoved- og sekundærfaktorene som påvirker fjerningen av ammoniakknitrogen ved oksidasjon av natriumhypokloritt var mengdeforholdet mellom klor og ammoniakknitrogen, reaksjonstid og pH-verdi.

Kloreringsmetoden med bruddpunkt har høy effektivitet for fjerning av nitrogen, fjerningshastigheten kan nå 100 %, og ammoniakkkonsentrasjonen i avløpsvann kan reduseres til null. Effekten er stabil og påvirkes ikke av temperatur; Mindre investeringsutstyr, rask og fullstendig respons; Den har en steriliserings- og desinfiseringseffekt på vannforekomsten. Bruksområdet for kloreringsmetoden med bruddpunkt er at konsentrasjonen av ammoniakknitrogen i avløpsvann er mindre enn 40 mg/L, så kloreringsmetoden med bruddpunkt brukes hovedsakelig til avansert behandling av ammoniakknitrogen i avløpsvann. Kravet til sikker bruk og lagring er høyt, behandlingskostnadene er høye, og biproduktene kloraminer og klorerte organiske stoffer vil forårsake sekundær forurensning.

④katalytisk oksidasjonsmetode

Katalytisk oksidasjonsmetode er gjennom katalysatorens virkning. Under en viss temperatur og trykk kan organisk materiale og ammoniakk i kloakk oksideres og spaltes til ufarlige stoffer som CO2, N2 og H2O gjennom luftoksidasjon for å oppnå renseformålet.

Faktorene som påvirker effekten av katalytisk oksidasjon er katalysatoregenskaper, temperatur, reaksjonstid, pH-verdi, ammoniakknitrogenkonsentrasjon, trykk, omrøringsintensitet og så videre.

Nedbrytningsprosessen til ozonert ammoniakknitrogen ble studert. Resultatene viste at når pH-verdien økte, ble det produsert en type HO-radikal med sterk oksidasjonsevne, og oksidasjonshastigheten ble betydelig akselerert. Studier viser at ozon kan oksidere ammoniakknitrogen til nitritt og nitritt til nitrat. Konsentrasjonen av ammoniakknitrogen i vann avtar med tiden, og fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen er omtrent 82 %. CuO-Mn02-Ce02 ble brukt som en komposittkatalysator for å behandle ammoniakknitrogen-avløpsvann. De eksperimentelle resultatene viser at oksidasjonsaktiviteten til den nyfremstilte komposittkatalysatoren forbedres betydelig, og de passende prosessbetingelsene er 255 ℃, 4,2 MPa og pH = 10,8. Ved behandling av ammoniakknitrogen-avløpsvann med en startkonsentrasjon på 1023 mg/L, kan fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen nå 98 % innen 150 minutter, og dermed nå den nasjonale sekundærutslippsstandarden (50 mg/L).

Den katalytiske ytelsen til zeolittstøttet TiO2-fotokatalysator ble undersøkt ved å studere nedbrytningshastigheten til ammoniakknitrogen i svovelsyreløsning. Resultatene viser at den optimale doseringen av Ti02/zeolittfotokatalysator er 1,5 g/L, og reaksjonstiden er 4 timer under ultrafiolett bestråling. Fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen fra avløpsvann kan nå 98,92 %. Fjerningseffekten av høyt jerninnhold og nano-kine-dioksid under ultrafiolett lys på fenol- og ammoniakknitrogen ble studert. Resultatene viser at fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen er 97,5 % når pH = 9,0 påføres ammoniakknitrogenløsningen med en konsentrasjon på 50 mg/L, som er 7,8 % og 22,5 % høyere enn for høyt jerninnhold eller kine-dioksid alene.

Katalytisk oksidasjonsmetode har fordelene med høy renseeffektivitet, enkel prosess, lite bunnareal, etc., og brukes ofte til å behandle ammoniakknitrogenavløpsvann med høy konsentrasjon. Vanskeligheten med bruken er hvordan man kan forhindre tap av katalysator og korrosjonsbeskyttelse av utstyr.

⑤elektrokjemisk oksidasjonsmetode

Elektrokjemisk oksidasjonsmetode refererer til metoden for å fjerne forurensninger i vann ved hjelp av elektrooksidasjon med katalytisk aktivitet. De påvirkende faktorene er strømtetthet, innløpsstrømningshastighet, utløpstid og punktløsningstid.

Elektrokjemisk oksidasjon av ammoniakk-nitrogen-avløpsvann i en sirkulerende elektrolysecelle ble studert, hvor den positive er Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2-nettverkselektrisitet og den negative er Ti-nettverkselektrisitet. Resultatene viser at når kloridionkonsentrasjonen er 400 mg/L, er den initiale ammoniakknitrogenkonsentrasjonen 40 mg/L, innløpsstrømningshastigheten er 600 ml/min, strømtettheten er 20 mA/cm², og den elektrolysetiden er 90 min, og fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen er 99,37 %. Det viser at elektrolytisk oksidasjon av ammoniakk-nitrogen-avløpsvann har gode anvendelsesmuligheter.

3. Biokjemisk nitrogenfjerningsprosess

①hele nitrifikasjonen og denitrifikasjonen

Helprosess nitrifikasjon og denitrifikasjon er en type biologisk metode som har vært mye brukt i lang tid i dag. Den omdanner ammoniakknitrogen i avløpsvann til nitrogen gjennom en rekke reaksjoner som nitrifikasjon og denitrifikasjon under påvirkning av forskjellige mikroorganismer, for å oppnå formålet med avløpsrensing. Nitrifikasjons- og denitrifikasjonsprosessen for å fjerne ammoniakknitrogen må gå gjennom to trinn:

Nitrifikasjonsreaksjon: Nitrifikasjonsreaksjonen fullføres av aerobe autotrofe mikroorganismer. I aerob tilstand brukes uorganisk nitrogen som nitrogenkilde for å omdanne NH4+ til NO2-, og deretter oksideres det til NO3-. Nitrifikasjonsprosessen kan deles inn i to trinn. I det andre trinnet omdannes nitritt til nitrat (NO3-) av nitrifiserende bakterier, og nitritt omdannes til nitrat (NO3-) av nitrifiserende bakterier.

Denitrifikasjonsreaksjon: Denitrifikasjonsreaksjon er prosessen der denitrifiserende bakterier reduserer nitrittnitrogen og nitratnitrogen til gassformig nitrogen (N2) i hypoksisk tilstand. Denitrifiserende bakterier er heterotrofe mikroorganismer, hvorav de fleste tilhører amfitiske bakterier. I hypoksisk tilstand bruker de oksygen i nitrat som elektronakseptor og organisk materiale (BOD-komponent i kloakk) som elektrondonor for å gi energi og bli oksidert og stabilisert.

Hele prosessen med nitrifikasjon og denitrifikasjon inkluderer hovedsakelig AO, A2O og oksidasjonsgrøfter, etc., som er en mer moden metode som brukes i den biologiske nitrogenfjerningsindustrien.

Hele nitrifikasjons- og denitrifikasjonsmetoden har fordelene med stabil effekt, enkel drift, ingen sekundær forurensning og lave kostnader. Denne metoden har også noen ulemper, for eksempel må karbonkilden tilsettes når C/N-forholdet i avløpsvannet er lavt, temperaturkravet er relativt strengt, effektiviteten er lav ved lav temperatur, arealet er stort, oksygenbehovet er stort, og noen skadelige stoffer som tungmetallioner har en pressende effekt på mikroorganismer, som må fjernes før den biologiske metoden utføres. I tillegg har den høye konsentrasjonen av ammoniakknitrogen i avløpsvannet også en hemmende effekt på nitrifikasjonsprosessen. Derfor bør forbehandling utføres før behandling av høykonsentrert ammoniakknitrogen-avløpsvann, slik at konsentrasjonen av ammoniakknitrogen-avløpsvann er mindre enn 500 mg/L. Den tradisjonelle biologiske metoden er egnet for behandling av lavkonsentrert ammoniakknitrogen-avløpsvann som inneholder organisk materiale, for eksempel husholdningsavløp, kjemisk avløpsvann, etc.

②Samtidig nitrifikasjon og denitrifikasjon (SND)

Når nitrifikasjon og denitrifikasjon utføres samtidig i samme reaktor, kalles det samtidig nedbrytningsdenitrifikasjon (SND). Det oppløste oksygenet i avløpsvannet er begrenset av diffusjonshastigheten for å produsere en gradient av oppløst oksygen i mikromiljøområdet på den mikrobielle flokken eller biofilmen, noe som gjør at gradienten av oppløst oksygen på den ytre overflaten av den mikrobielle flokken eller biofilmen bidrar til vekst og forplantning av aerobe nitrifiserende bakterier og ammoniakbakterier. Jo dypere inn i flokken eller membranen, desto lavere er konsentrasjonen av oppløst oksygen, noe som resulterer i en anoksisk sone der denitrifiserende bakterier dominerer. Dermed dannes en samtidig nedbrytnings- og denitrifikasjonsprosess. Faktorene som påvirker samtidig nedbrytning og denitrifikasjon er pH-verdi, temperatur, alkalinitet, organisk karbonkilde, oppløst oksygen og slammalder.

Samtidig nitrifikasjon/denitrifikasjon eksisterte i Carrousel-oksidasjonsgrøften, og konsentrasjonen av oppløst oksygen mellom det luftede impelleret i Carrousel-oksidasjonsgrøften minket gradvis, og det oppløste oksygenet i den nedre delen av Carrousel-oksidasjonsgrøften var lavere enn i den øvre delen. Dannelses- og forbruksratene for nitratnitrogen i hver del av kanalen er nesten like, og konsentrasjonen av ammoniakknitrogen i kanalen er alltid svært lav, noe som indikerer at nitrifikasjons- og denitrifikasjonsreaksjonene skjer samtidig i Carrousel-oksidasjonskanalen.

Studien av behandling av husholdningsavløp viser at jo høyere CODCr, desto mer fullstendig er denitrifikasjonen og desto bedre er TN-fjerningen. Effekten av oppløst oksygen på samtidig nitrifikasjon og denitrifikasjon er stor. Når det oppløste oksygenet kontrolleres til 0,5~2 mg/L, er den totale nitrogenfjerningseffekten god. Samtidig sparer nitrifikasjons- og denitrifikasjonsmetoden reaktoren, forkorter reaksjonstiden, har lavt energiforbruk, sparer investeringer og er enkel å holde pH-verdien stabil.

③Kortsiktig nedbrytning og denitrifikasjon

I samme reaktor brukes ammoniakkoksiderende bakterier til å oksidere ammoniakk til nitritt under aerobe forhold, og deretter denitrifiseres nitritt direkte for å produsere nitrogen med organisk materiale eller ekstern karbonkilde som elektrondonor under hypoksiforhold. Påvirkningsfaktorene for korttrekkende nitrifikasjon og denitrifikasjon er temperatur, fri ammoniakk, pH-verdi og oppløst oksygen.

Effekt av temperatur på korttrekkende nitrifikasjon av kommunalt avløpsvann uten sjøvann og kommunalt avløpsvann med 30 % sjøvann. De eksperimentelle resultatene viser at: for kommunalt avløpsvann uten sjøvann bidrar det til å oppnå korttrekkende nitrifikasjon. Når andelen sjøvann i husholdningsavløp er 30 %, kan korttrekkende nitrifikasjon oppnås bedre under middels temperaturforhold. Delft teknologiske universitet utviklet SHARON-prosessen. Bruk av høy temperatur (ca. 30–40°C) bidrar til spredning av nitrittbakterier, slik at nitrittbakterier mister konkurranse, samtidig som nitrittbakterier elimineres ved å kontrollere slammets alder, slik at nitrifikasjonsreaksjonen skjer i nitrittstadiet.

Basert på forskjellen i oksygenaffinitet mellom nitrittbakterier og nitrittbakterier, utviklet Gent Microbial Ecology Laboratory OLAND-prosessen for å oppnå akkumulering av nitrittnitrogen ved å kontrollere oppløst oksygen for å eliminere nitrittbakterier.

Resultatene fra pilottesten for behandling av koksavløpsvann ved korttrekkende nitrifikasjon og denitrifikasjon viser at når konsentrasjonene av COD, ammoniakknitrogen, TN og fenol i innløpet er 1201,6, 510,4, 540,1 og 110,4 mg/L, er de gjennomsnittlige konsentrasjonene av COD, ammoniakknitrogen, TN og fenol i avløpet henholdsvis 197,1, 14,2, 181,5 og 0,4 mg/L. De tilsvarende fjerningsratene var henholdsvis 83,6 %, 97,2 %, 66,4 % og 99,6 %.

Korttrekkende nitrifikasjon og denitrifikasjon går ikke gjennom nitratstadiet, noe som sparer karbonkilden som kreves for biologisk nitrogenfjerning. Det har visse fordeler for ammoniakknitrogenavløpsvann med lavt C/N-forhold. Korttrekkende nitrifikasjon og denitrifikasjon har fordelene med mindre slam, kort reaksjonstid og sparing av reaktorvolum. Korttrekkende nitrifikasjon og denitrifikasjon krever imidlertid stabil og varig akkumulering av nitritt, så hvordan man effektivt hemmer aktiviteten til nitrifikerende bakterier blir nøkkelen.

④ Anaerob ammoniakkoksidasjon

Anaerob ammoksidasjon er en prosess med direkte oksidasjon av ammoniakknitrogen til nitrogen av autotrofe bakterier under hypoksi, med lystholdig nitrogen eller lystholdig nitrogen som elektronakseptor.

Effektene av temperatur og pH på den biologiske aktiviteten til anammoX ble studert. Resultatene viste at den optimale reaksjonstemperaturen var 30 ℃ og pH-verdien var 7,8. Muligheten for en anaerob ammoX-reaktor for behandling av avløpsvann med høyt saltinnhold og høy nitrogenkonsentrasjon ble studert. Resultatene viste at høyt saltinnhold hemmet anammoX-aktiviteten betydelig, og denne hemmingen var reversibel. Den anaerobe ammox-aktiviteten til det uakklimatiserte slammet var 67,5 % lavere enn kontrollslammet under en saltinnhold på 30 g.L-1 (NaC1). AnammoX-aktiviteten til det akklimatiserte slammet var 45,1 % lavere enn kontrollslammet. Da det akklimatiserte slammet ble overført fra et miljø med høyt saltinnhold til et miljø med lavt saltinnhold (uten saltlake), økte den anaerobe ammoX-aktiviteten med 43,1 %. Reaktoren er imidlertid utsatt for funksjonsnedsettelse når den kjører i høyt saltinnhold over lengre tid.

Sammenlignet med den tradisjonelle biologiske prosessen er anaerob ammoX en mer økonomisk biologisk nitrogenfjerningsteknologi uten ekstra karbonkilde, lavt oksygenbehov, ikke behov for reagenser for å nøytralisere og mindre slamproduksjon. Ulempene med anaerob ammox er at reaksjonshastigheten er lav, reaktorvolumet er stort, og karbonkilden er ugunstig for anaerob amMOX, noe som har praktisk betydning for å løse ammoniakknitrogenavløpsvann med dårlig biologisk nedbrytbarhet.

4. separasjon og adsorpsjon av nitrogenfjerningsprosess

① membranseparasjonsmetode

Membranseparasjonsmetoden er å bruke membranens selektive permeabilitet til å selektivt separere komponentene i væsken, for å oppnå formålet med fjerning av ammoniakknitrogen. Dette inkluderer omvendt osmose, nanofiltrering, deammonieringsmembran og elektrodialyse. Faktorene som påvirker membranseparasjonen er membranegenskaper, trykk eller spenning, pH-verdi, temperatur og ammoniakknitrogenkonsentrasjon.

I henhold til vannkvaliteten til ammoniakknitrogenavløpsvann som slippes ut fra sjeldne jordartsmetaller, ble det utført et omvendt osmose-eksperiment med NH4C1- og NaCl-simulert avløpsvann. Det ble funnet at omvendt osmose under de samme forholdene har en høyere fjerningsgrad av NaCl, mens NHCl har en høyere vannproduksjonsrate. Fjerningsgraden av NH4C1 er 77,3 % etter omvendt osmosebehandling, som kan brukes som forbehandling av ammoniakknitrogenavløpsvann. Omvendt osmoseteknologi kan spare energi, har god termisk stabilitet, men er dårlig mot klor og forurensningsbestandig.

En biokjemisk nanofiltreringsmembranseparasjonsprosess ble brukt til å behandle sigevannet fra deponiet, slik at 85 %–90 % av den permeable væsken ble tømt i henhold til standarden, og bare 0 %–15 % av den konsentrerte kloakkvæsken og slammet ble returnert til søppeltanken. Ozturki et al. behandlet sigevannet fra deponiet fra Odayeri i Tyrkia med nanofiltreringsmembran, og fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen var omtrent 72 %. Nanofiltreringsmembranen krever lavere trykk enn omvendt osmosemembran, og er enkel å betjene.

Ammoniakfjerningsmembransystemer brukes vanligvis i behandling av avløpsvann med høyt ammoniakknitrogeninnhold. Ammoniakkkvoten i vannet har følgende balanse: NH4- + OH- = NH3 + H2O. Under drift strømmer ammoniakkholdig avløpsvann inn i skallet til membranmodulen, og den syreabsorberende væsken strømmer inn i røret til membranmodulen. Når pH-verdien i avløpsvannet øker eller temperaturen stiger, vil likevekten forskyves til høyre, og ammoniumionet NH4- blir til fritt gassformig NH3. På dette tidspunktet kan gassformig NH3 gå inn i den syreabsorberende flytende fasen i røret fra avløpsvannsfasen i skallet gjennom mikroporene på overflaten av hulfiberen, som absorberes av syreløsningen og umiddelbart blir til ionisk NH4-. Hold pH-verdien i avløpsvannet over 10, og temperaturen over 35 °C (under 50 °C), slik at NH4 i avløpsvannsfasen kontinuerlig blir til NH3 som migrerer til den absorberende flytende fasen. Som et resultat reduseres konsentrasjonen av ammoniakknitrogen i avløpsvannssiden kontinuerlig. Syreabsorpsjonsvæskefasen, fordi det bare er syre og NH4-, danner et svært rent ammoniumsalt, og når en viss konsentrasjon etter kontinuerlig sirkulasjon, som kan resirkuleres. På den ene siden kan bruken av denne teknologien forbedre fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen i avløpsvann betraktelig, og på den andre siden kan den redusere de totale driftskostnadene for avløpsrensesystemet.

②elektrodialysemetode

Elektrodialyse er en metode for å fjerne oppløste faste stoffer fra vandige løsninger ved å påføre en spenning mellom membranparene. Under påvirkning av spenningen blir ammoniakkioner og andre ioner i ammoniakk-nitrogen-avløpsvannet beriket gjennom membranen i det ammoniakkholdige konsentrerte vannet, for å oppnå formålet med fjerning.

Elektrodialysemetoden ble brukt til å behandle uorganisk avløpsvann med høy konsentrasjon av ammoniakknitrogen, og oppnådde gode resultater. For 2000–3000 mg/L ammoniakknitrogen-avløpsvann kan fjerningsgraden for ammoniakknitrogen være mer enn 85 %, og det konsentrerte ammoniakkvannet kan oppnås med 8,9 %. Mengden strøm som forbrukes under elektrodialysedriften er proporsjonal med mengden ammoniakknitrogen i avløpsvannet. Elektrodialysebehandling av avløpsvann er ikke begrenset av pH-verdi, temperatur og trykk, og den er enkel å betjene.

Fordelene med membranseparasjon er høy utvinning av ammoniakknitrogen, enkel drift, stabil behandlingseffekt og ingen sekundær forurensning. Ved behandling av avløpsvann med høy konsentrasjon av ammoniakknitrogen, bortsett fra den deammonierte membranen, er det imidlertid lett for andre membraner å skalere og tette seg, og regenerering og tilbakespyling er hyppig, noe som øker behandlingskostnadene. Derfor er denne metoden mer egnet for forbehandling av avløpsvann med lav konsentrasjon av ammoniakknitrogen.

③ Ionebyttermetode

Ionebyttemetoden er en metode for å fjerne ammoniakknitrogen fra avløpsvann ved å bruke materialer med sterk selektiv adsorpsjon av ammoniakkioner. De vanlig brukte adsorpsjonsmaterialene er aktivert karbon, zeolitt, montmorillonitt og ionbytterharpiks. Zeolitt er en type silikoaluminat med tredimensjonal romlig struktur, regelmessig porestruktur og hull, blant hvilke klinoptilolitt har en sterk selektiv adsorpsjonskapasitet for ammoniakkioner og lav pris, så det er ofte brukt som et adsorpsjonsmateriale for ammoniakknitrogen-avløpsvann i ingeniørfag. Faktorer som påvirker behandlingseffekten av klinoptilolitt inkluderer partikkelstørrelse, innkommende ammoniakknitrogenkonsentrasjon, kontakttid, pH-verdi og så videre.

Adsorpsjonseffekten av zeolitt på ammoniakknitrogen er tydelig, etterfulgt av ranitt, og effekten av jord og ceramisitt er dårlig. Hovedmåten å fjerne ammoniakknitrogen fra zeolitt er ionebytte, og den fysiske adsorpsjonseffekten er svært liten. Ionebytteeffekten av ceramitt, jord og ranitt ligner på den fysiske adsorpsjonseffekten. Adsorpsjonskapasiteten til de fire fyllstoffene minket med økning av temperaturen i området 15–35 ℃, og økte med økning av pH-verdien i området 3–9. Adsorpsjonslikevekten ble nådd etter 6 timers oscillasjon.

Muligheten for å fjerne ammoniakknitrogen fra sigevann fra deponier ved hjelp av zeolitt-adsorpsjon ble studert. De eksperimentelle resultatene viser at hvert gram zeolitt har et begrenset adsorpsjonspotensial på 15,5 mg ammoniakknitrogen. Når zeolittpartikkelstørrelsen er 30–16 mesh, når fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen 78,5 %, og under samme adsorpsjonstid, dosering og zeolittpartikkelstørrelse, jo høyere konsentrasjonen av innkommende ammoniakknitrogen er, desto høyere er adsorpsjonshastigheten. Det er mulig for zeolitt som adsorbent å fjerne ammoniakknitrogen fra sigevannet. Samtidig påpekes det at adsorpsjonshastigheten for ammoniakknitrogen fra zeolitt er lav, og det er vanskelig for zeolitt å oppnå metningsadsorpsjonskapasitet i praktisk drift.

Fjerningseffekten av biologisk zeolittlag på nitrogen, KOD og andre forurensende stoffer i simulert landsbyavløp ble studert. Resultatene viser at fjerningshastigheten for ammoniakknitrogen ved hjelp av biologisk zeolittlag er mer enn 95 %, og fjerningen av nitratnitrogen påvirkes i stor grad av den hydrauliske oppholdstiden.

Ionebyttemetoden har fordelene med liten investering, enkel prosess, praktisk drift, ufølsomhet for gift og temperatur, og gjenbruk av zeolitt ved regenerering. Ved behandling av høykonsentrert ammoniakknitrogenavløpsvann er regenereringen imidlertid hyppig, noe som medfører ulemper for driften, så den må kombineres med andre ammoniakknitrogenbehandlingsmetoder, eller brukes til å behandle lavkonsentrert ammoniakknitrogenavløpsvann.

Engros 4A Zeolitt Produsent og Leverandør | EVERBRIGHT (cnchemist.com)