1. Što je amonijačni dušik?
Amonijačni dušik odnosi se na amonijak u obliku slobodnog amonijaka (ili neionskog amonijaka, NH3) ili ionskog amonijaka (NH4+).Viši pH i veći udio slobodnog amonijaka;Naprotiv, udio amonijeve soli je visok.
Amonijačni dušik je hranjiva tvar u vodi koja može dovesti do eutrofikacije vode i glavni je onečišćivač koji troši kisik u vodi, a koji je toksičan za ribe i neke vodene organizme.
Glavni štetni učinak amonijskog dušika na vodene organizme je slobodni amonijak, čija je toksičnost više desetaka puta veća od amonijeve soli, a povećava se s povećanjem lužnatosti.Toksičnost amonijačnog dušika usko je povezana s pH vrijednošću i temperaturom vode u bazenu; općenito, što su pH vrijednost i temperatura vode viši, to je toksičnost jača.
Dvije kolorimetrijske metode približne osjetljivosti koje se obično koriste za određivanje amonijaka su klasična Nesslerova reagens metoda i fenol-hipokloritna metoda.Titracije i električne metode također se često koriste za određivanje amonijaka;Kada je sadržaj dušika u amonijaku visok, također se može koristiti metoda destilacijske titracije.(Nacionalni standardi uključuju metodu Nathovog reagensa, spektrofotometriju salicilne kiseline, metodu destilacije – titracije)
2. Fizički i kemijski postupak uklanjanja dušika
① Metoda kemijskog taloženja
Metoda kemijskog taloženja, također poznata kao metoda MAP taloženja, sastoji se u dodavanju magnezija i fosforne kiseline ili hidrogenfosfata u otpadnu vodu koja sadrži amonijačni dušik, tako da NH4+ u otpadnoj vodi reagira s Mg+ i PO4- u vodenoj otopini da bi se stvorilo taloženje amonijevog magnezijevog fosfata , molekularna formula je MgNH4P04.6H20, kako bi se postigla svrha uklanjanja dušika iz amonijaka.Magnezijev amonijev fosfat, obično poznat kao struvit, može se koristiti kao kompost, aditiv tlu ili usporivač vatre za građevinske strukturne proizvode.Jednadžba reakcije je sljedeća:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Glavni čimbenici koji utječu na učinak obrade kemijskim taloženjem su pH vrijednost, temperatura, koncentracija dušika u amonijaku i molarni omjer (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Rezultati pokazuju da kada je pH vrijednost 10 i molarni omjer magnezija, dušika i fosfora 1,2:1:1,2, učinak tretmana je bolji.
Korištenjem magnezijevog klorida i dinatrijevog hidrogenfosfata kao sredstava za taloženje, rezultati pokazuju da je učinak tretmana bolji kada je pH vrijednost 9,5, a molarni omjer magnezija, dušika i fosfora 1,2:1:1.
Rezultati pokazuju da je MgC12+Na3PO4.12H20 superiorniji u odnosu na druge kombinacije sredstava za taloženje.Kada je pH vrijednost 10,0, temperatura 30 ℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, masena koncentracija amonijačnog dušika u otpadnoj vodi nakon miješanja od 30 minuta se smanjuje s 222 mg/L prije tretmana na 17 mg/L, a stopa uklanjanja je 92,3%.
Metoda kemijskog taloženja i metoda tekuće membrane kombinirane su za pročišćavanje industrijske otpadne vode visoke koncentracije amonijačnog dušika.U uvjetima optimizacije procesa taloženja, stopa uklanjanja dušika iz amonijaka dosegla je 98,1%, a zatim je daljnji tretman metodom tekućeg filma smanjio koncentraciju dušika iz amonijaka na 0,005 g/L, dostigavši nacionalni standard emisije prve klase.
Istraživan je učinak uklanjanja iona dvovalentnih metala (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) osim Mg+ na amonijačni dušik pod djelovanjem fosfata.Za otpadne vode amonijevim sulfatom predložen je novi proces taloženja CaSO4 - MAP taloženja.Rezultati pokazuju da se tradicionalni regulator NaOH može zamijeniti vapnom.
Prednost metode kemijskog taloženja je u tome što kada je koncentracija amonijskog dušika u otpadnoj vodi visoka, primjena drugih metoda je ograničena, kao što su biološka metoda, metoda kloriranja s prekidnom točkom, metoda membranskog odvajanja, metoda ionske izmjene itd. U ovom trenutku, metoda kemijskog taloženja može se koristiti za prethodnu obradu.Učinkovitost uklanjanja metode kemijskog taloženja je bolja, nije ograničena temperaturom, a operacija je jednostavna.Istaloženi mulj koji sadrži magnezijev amonijev fosfat može se koristiti kao kompozitno gnojivo za iskorištavanje otpada, čime se nadoknađuje dio troškova;Ako se može kombinirati s nekim industrijskim poduzećima koja proizvode fosfatne otpadne vode i poduzećima koja proizvode slanu otopinu, može uštedjeti farmaceutske troškove i olakšati široku primjenu.
Nedostatak metode kemijskog taloženja je taj što zbog ograničenja produkta topljivosti amonijevog magnezijevog fosfata, nakon što amonijačni dušik u otpadnoj vodi dosegne određenu koncentraciju, učinak uklanjanja nije očit i ulazni trošak se znatno povećava.Stoga se metoda kemijskog taloženja treba koristiti u kombinaciji s drugim metodama prikladnim za naprednu obradu.Količina korištenog reagensa je velika, proizvedeni mulj je velik, a troškovi obrade su visoki.Unošenje kloridnih iona i zaostalog fosfora tijekom doziranja kemikalija može lako uzrokovati sekundarno onečišćenje.
Veleprodajni proizvođač i dobavljač aluminijeva sulfata |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Proizvođač i dobavljač dvobazičnog natrijevog fosfata na veliko |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
②blow off metoda
Uklanjanje amonijačnog dušika metodom upuhivanja je podešavanje pH vrijednosti na alkalnu, tako da se ion amonijaka u otpadnoj vodi pretvara u amonijak, tako da uglavnom postoji u obliku slobodnog amonijaka, a zatim se slobodni amonijak uklanja otpadne vode kroz plin nosač, kako bi se postigla svrha uklanjanja dušika iz amonijaka.Glavni čimbenici koji utječu na učinkovitost puhanja su pH vrijednost, temperatura, omjer plina i tekućine, brzina protoka plina, početna koncentracija i tako dalje.Trenutno se metoda ispuhivanja naširoko koristi u pročišćavanju otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika.
Proučavano je uklanjanje amonijačnog dušika iz procjednih voda odlagališta metodom ispuhivanja.Utvrđeno je da su ključni čimbenici koji kontroliraju učinkovitost blow-offa temperatura, omjer plina i tekućine i pH vrijednost.Kada je temperatura vode veća od 2590, omjer plina i tekućine je oko 3500, a pH je oko 10,5, stopa uklanjanja može doseći više od 90% za procjedne vode s odlagališta s koncentracijom amonijskog dušika od čak 2000-4000 mg/ L.Rezultati pokazuju da kada je pH=11,5, temperatura izolacije 80cC i vrijeme izolacije 120min, stopa uklanjanja dušika iz amonijaka u otpadnoj vodi može doseći 99,2%.
Učinkovitost ispuhivanja otpadnih voda visoke koncentracije amonijačnog dušika provedena je protustrujnim tornjem za ispuhivanje.Rezultati su pokazali da se učinkovitost ispuhivanja povećava s porastom pH vrijednosti.Što je veći omjer plin-tekućina, to je veća pokretačka snaga prijenosa mase pri uklanjanju amonijaka, a povećava se i učinkovitost uklanjanja.
Uklanjanje amonijačnog dušika metodom upuhivanja je učinkovito, jednostavno za rukovanje i kontrolu.Upuhani dušik iz amonijaka može se koristiti kao apsorber sa sumpornom kiselinom, a stvoreni novac sumporne kiseline može se koristiti kao gnojivo.Metoda ispuhivanja trenutno je često korištena tehnologija za fizičko i kemijsko uklanjanje dušika.Međutim, metoda ispuhivanja ima neke nedostatke, kao što je često stvaranje kamenca u tornju za ispuhivanje, niska učinkovitost uklanjanja dušika iz amonijaka pri niskoj temperaturi i sekundarno onečišćenje uzrokovano plinom za ispuhivanje.Metoda ispuhivanja općenito se kombinira s drugim metodama obrade otpadnih voda s amonijskim dušikom za prethodnu obradu otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijskog dušika.
③Kloriranje prijelomne točke
Mehanizam uklanjanja amonijaka kloriranjem na prekidnoj točki je taj da plinoviti klor reagira s amonijakom i proizvodi bezopasni plin dušik, a N2 izlazi u atmosferu, čineći da se izvor reakcije nastavlja udesno.Formula reakcije je:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Kada se plinoviti klor prenese u otpadnu vodu do određene točke, sadržaj slobodnog klora u vodi je nizak, a koncentracija amonijaka jednaka je nuli.Kada količina plinovitog klora prijeđe točku, količina slobodnog klora u vodi će se povećati, stoga se točka naziva prijelomna točka, a kloriranje u tom stanju naziva se kloriranje prijelomne točke.
Metoda kloriranja s prekidnom točkom koristi se za obradu otpadne vode iz bušenja nakon upuhivanja amonijačnim dušikom, a na učinak obrade izravno utječe postupak predtretmana upuhivanja amonijačnim dušikom.Kada se 70% amonijačnog dušika u otpadnoj vodi ukloni postupkom ispuhivanja i zatim obradi kloriranjem s prekidnom točkom, masena koncentracija amonijačnog dušika u efluentu manja je od 15 mg/L.Zhang Shengli i sur.kao predmet istraživanja uzeo je simuliranu otpadnu vodu s amonijačnim dušikom s masenom koncentracijom od 100 mg/L, a rezultati istraživanja su pokazali da su glavni i sekundarni čimbenici koji utječu na uklanjanje amonijačnog dušika oksidacijom natrijevog hipoklorita količinski omjer klora i amonijačnog dušika, vrijeme reakcije i pH vrijednost.
Metoda kloriranja s prekidnom točkom ima visoku učinkovitost uklanjanja dušika, stopa uklanjanja može doseći 100%, a koncentracija amonijaka u otpadnoj vodi može se smanjiti na nulu.Učinak je stabilan i na njega ne utječe temperatura;Manje investicijske opreme, brz i potpun odgovor;Ima učinak sterilizacije i dezinfekcije vodenog tijela.Opseg primjene metode kloriranja s prekidnom točkom je da je koncentracija otpadne vode s amonijačnim dušikom manja od 40 mg/L, pa se metoda kloriranja s prekidnom točkom uglavnom koristi za naprednu obradu otpadne vode s amonijačnim dušikom.Zahtjevi za sigurno korištenje i skladištenje su visoki, troškovi obrade su visoki, a nusproizvodi kloramini i klorirani organski spojevi uzrokovat će sekundarno onečišćenje.
④metoda katalitičke oksidacije
Metoda katalitičke oksidacije je djelovanjem katalizatora, pod određenom temperaturom i pritiskom, oksidacijom zraka, organska tvar i amonijak u kanalizaciji mogu se oksidirati i razgraditi u bezopasne tvari kao što su CO2, N2 i H2O, kako bi se postigla svrha pročišćavanja.
Čimbenici koji utječu na učinak katalitičke oksidacije su karakteristike katalizatora, temperatura, vrijeme reakcije, pH vrijednost, koncentracija amonijskog dušika, tlak, intenzitet miješanja i tako dalje.
Proučavan je proces razgradnje ozoniranog amonijačnog dušika.Rezultati su pokazali da se s povećanjem pH vrijednosti proizvodi neka vrsta HO radikala s jakom oksidacijskom sposobnošću, a brzina oksidacije se značajno ubrzava.Studije pokazuju da ozon može oksidirati amonijačni dušik u nitrit i nitrit u nitrat.Koncentracija amonijačnog dušika u vodi opada s povećanjem vremena, a stopa uklanjanja amonijačnog dušika je oko 82%.CuO-Mn02-Ce02 korišten je kao kompozitni katalizator za pročišćavanje otpadnih voda amonijačnog dušika.Eksperimentalni rezultati pokazuju da je oksidacijska aktivnost novopripremljenog kompozitnog katalizatora značajno poboljšana, a pogodni procesni uvjeti su 255 ℃, 4,2 MPa i pH=10,8.U obradi otpadne vode amonijačnog dušika s početnom koncentracijom od 1023 mg/L, stopa uklanjanja amonijačnog dušika može doseći 98% unutar 150 minuta, dostižući nacionalni standard sekundarnog ispuštanja (50 mg/L).
Katalitički učinak TiO2 fotokatalizatora na zeolitnoj podlozi ispitan je proučavanjem brzine razgradnje amonijačnog dušika u otopini sumporne kiseline.Rezultati pokazuju da je optimalna doza fotokatalizatora Ti02/zeolit 1,5g/L, a vrijeme reakcije 4h pod ultraljubičastim zračenjem.Stopa uklanjanja amonijačnog dušika iz otpadne vode može doseći 98,92%.Proučavao se učinak uklanjanja visokog sadržaja željeza i nano-bradnog dioksida pod ultraljubičastim svjetlom na fenol i amonijačni dušik.Rezultati pokazuju da je stopa uklanjanja dušika iz amonijaka 97,5% kada se pH=9,0 primijeni na otopinu dušika iz amonijaka s koncentracijom od 50mg/L, što je 7,8% i 22,5% više od stope samo s visokim udjelom željeza ili Kina dioksida.
Metoda katalitičke oksidacije ima prednosti visoke učinkovitosti pročišćavanja, jednostavnog postupka, male površine dna, itd., i često se koristi za obradu otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika.Poteškoća primjene je kako spriječiti gubitak katalizatora i zaštitu opreme od korozije.
⑤metoda elektrokemijske oksidacije
Metoda elektrokemijske oksidacije odnosi se na metodu uklanjanja onečišćujućih tvari u vodi korištenjem elektrooksidacije s katalitičkom aktivnošću.Utjecajni čimbenici su gustoća struje, ulazni protok, vrijeme izlaza i vrijeme rješenja točke.
Proučavana je elektrokemijska oksidacija otpadne vode amonijak-dušik u cirkulirajućoj elektrolitičkoj ćeliji, gdje je pozitivna struja mreže Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2, a negativna struja mreže Ti/Ru02-TiO2-SnO2.Rezultati pokazuju da kada je koncentracija kloridnih iona 400 mg/L, početna koncentracija dušika u amonijaku je 40 mg/L, brzina protoka je 600 mL/min, gustoća struje je 20 mA/cm, a vrijeme elektrolize je 90 minuta, amonijak stopa uklanjanja dušika je 99,37%.To pokazuje da elektrolitička oksidacija otpadnih voda amonijaka i dušika ima dobre izglede za primjenu.
3. Biokemijski postupak uklanjanja dušika
①cijela nitrifikacija i denitrifikacija
Cijeli proces nitrifikacije i denitrifikacije vrsta je biološke metode koja se već dugo koristi u širokoj upotrebi.Pretvara amonijačni dušik u otpadnoj vodi u dušik nizom reakcija kao što su nitrifikacija i denitrifikacija pod djelovanjem raznih mikroorganizama, kako bi se postigla svrha pročišćavanja otpadnih voda.Proces nitrifikacije i denitrifikacije za uklanjanje dušika iz amonijaka mora proći kroz dvije faze:
Reakcija nitrifikacije: Reakciju nitrifikacije dovršavaju aerobni autotrofni mikroorganizmi.U aerobnom stanju, anorganski dušik se koristi kao izvor dušika za pretvaranje NH4+ u NO2-, a zatim se oksidira u NO3-.Proces nitrifikacije može se podijeliti u dvije faze.U drugoj fazi, nitrit se pretvara u nitrat (NO3-) pomoću nitrifikacijskih bakterija, a nitrit se pretvara u nitrat (NO3-) pomoću nitrifikacijskih bakterija.
Reakcija denitrifikacije: Reakcija denitrifikacije je proces u kojem denitrifikacijske bakterije reduciraju nitritni dušik i nitratni dušik u plinoviti dušik (N2) u stanju hipoksije.Denitrifikacijske bakterije su heterotrofni mikroorganizmi, od kojih većina pripada amfiktičkim bakterijama.U stanju hipoksije koriste kisik u nitratu kao akceptor elektrona i organsku tvar (BPK komponentu u kanalizaciji) kao donor elektrona za dobivanje energije te oksidaciju i stabilizaciju.
Inženjerske aplikacije cijelog procesa nitrifikacije i denitrifikacije uglavnom uključuju AO, A2O, oksidacijski jarak itd., što je zrelija metoda koja se koristi u industriji biološkog uklanjanja dušika.
Cijela metoda nitrifikacije i denitrifikacije ima prednosti stabilnog učinka, jednostavnog rada, bez sekundarnog onečišćenja i niske cijene.Ova metoda također ima neke nedostatke, kao što je izvor ugljika koji se mora dodati kada je omjer C/N u otpadnoj vodi nizak, zahtjevi za temperaturu su relativno strogi, učinkovitost je niska na niskim temperaturama, područje je veliko, potreba za kisikom velik, a neke štetne tvari poput iona teških metala imaju pritisak na mikroorganizme koje je potrebno ukloniti prije provođenja biološke metode.Osim toga, visoka koncentracija amonijačnog dušika u otpadnoj vodi također ima inhibitorni učinak na proces nitrifikacije.Stoga, prethodnu obradu treba provesti prije obrade otpadne vode s visokom koncentracijom amonijskog dušika tako da koncentracija otpadne vode s amonijačnim dušikom bude manja od 500 mg/L.Tradicionalna biološka metoda prikladna je za pročišćavanje otpadnih voda niske koncentracije amonijskog dušika koje sadrže organske tvari, kao što je kućna kanalizacija, kemijska otpadna voda itd.
②Istovremena nitrifikacija i denitrifikacija (SND)
Kada se nitrifikacija i denitrifikacija provode zajedno u istom reaktoru, to se naziva simultana digestivna denitrifikacija (SND).Otopljeni kisik u otpadnoj vodi ograničen je brzinom difuzije kako bi se proizveo gradijent otopljenog kisika u području mikrookruženja na mikrobnom flokulu ili biofilmu, što čini gradijent otopljenog kisika na vanjskoj površini mikrobnog flokula ili biofilma pogodnim za rast i širenje aerobnih nitrifikacijskih bakterija i amonijačnih bakterija.Što je dublje u flokulu ili membranu, niža je koncentracija otopljenog kisika, što rezultira anoksičnom zonom u kojoj dominiraju denitrifikacijske bakterije.Tako se stvaraju istodobni procesi probave i denitrifikacije.Čimbenici koji utječu na istodobnu probavu i denitrifikaciju su PH vrijednost, temperatura, lužnatost, izvor organskog ugljika, otopljeni kisik i starost mulja.
Istodobna nitrifikacija/denitrifikacija postojala je u oksidacijskom jarku Carrousel, a koncentracija otopljenog kisika između prozračenog rotora u oksidacijskom jarku Carrousel postupno se smanjivala, a otopljeni kisik u donjem dijelu oksidacijskog jarka Carrousel bio je niži od onog u gornjem dijelu .Stope stvaranja i potrošnje nitratnog dušika u svakom dijelu kanala su gotovo jednake, a koncentracija amonijačnog dušika u kanalu uvijek je vrlo niska, što ukazuje da se reakcije nitrifikacije i denitrifikacije odvijaju istovremeno u oksidacijskom kanalu Carrousel.
Studija o pročišćavanju kućne kanalizacije pokazuje da što je veći CODCr, to je potpunija denitrifikacija i bolje uklanjanje TN.Utjecaj otopljenog kisika na istodobnu nitrifikaciju i denitrifikaciju je velik.Kada se otopljeni kisik kontrolira na 0,5~2mg/L, ukupni učinak uklanjanja dušika je dobar.U isto vrijeme, metoda nitrifikacije i denitrifikacije štedi reaktor, skraćuje vrijeme reakcije, ima nisku potrošnju energije, štedi ulaganja i lako održava pH vrijednost stabilnom.
③Probava i denitrifikacija kratkog dometa
U istom reaktoru, bakterije koje oksidiraju amonijak koriste se za oksidaciju amonijaka u nitrit u aerobnim uvjetima, a zatim se nitrit izravno denitrificira za proizvodnju dušika s organskom tvari ili vanjskim izvorom ugljika kao donorom elektrona u uvjetima hipoksije.Čimbenici utjecaja nitrifikacije i denitrifikacije kratkog dometa su temperatura, slobodni amonijak, pH vrijednost i otopljeni kisik.
Utjecaj temperature na nitrifikaciju kratkog dometa gradske kanalizacije bez morske vode i komunalne kanalizacije s 30% morske vode.Eksperimentalni rezultati pokazuju da: za gradsku kanalizaciju bez morske vode, povećanje temperature pogoduje postizanju nitrifikacije kratkog dometa.Kada je udio morske vode u kućnoj kanalizaciji 30%, nitrifikacija kratkog dometa može se bolje postići u uvjetima srednje temperature.Tehnološko sveučilište u Delftu razvilo je SHARON proces, korištenje visoke temperature (oko 30-4090) pogoduje proliferaciji nitritnih bakterija, tako da nitritne bakterije gube konkurenciju, dok kontroliranjem starosti mulja eliminiraju nitritne bakterije, tako da da reakcija nitrifikacije u nitritnom stadiju.
Na temelju razlike u afinitetu prema kisiku između nitritnih bakterija i nitritnih bakterija, Gent Microbial Ecology Laboratory razvio je OLAND proces za postizanje nakupljanja nitritnog dušika kontroliranjem otopljenog kisika kako bi se uklonile nitritne bakterije.
Rezultati pilot ispitivanja pročišćavanja otpadnih voda od koksiranja nitrifikacijom i denitrifikacijom kratkog dometa pokazuju da kada su ulazne koncentracije KPK, amonijačnog dušika, TN i fenola 1201,6,510,4,540,1 i 110,4 mg/L, prosječni KPK u efluentu, amonijski dušik Koncentracije TN i fenola su 197,1, 14,2, 181,5 odnosno 0,4 mg/L.Odgovarajuće stope uklanjanja bile su 83,6%, 97,2%, 66,4% odnosno 99,6%.
Proces nitrifikacije i denitrifikacije kratkog dometa ne prolazi kroz fazu nitrata, čime se štedi izvor ugljika potreban za biološko uklanjanje dušika.Ima određene prednosti za otpadne vode s amonijačnim dušikom s niskim omjerom C/N.Nitrifikacija i denitrifikacija kratkog dometa ima prednosti manje mulja, kratkog vremena reakcije i uštede volumena reaktora.Međutim, nitrifikacija i denitrifikacija kratkog dometa zahtijevaju stabilno i trajno nakupljanje nitrita, pa postaje ključ kako učinkovito inhibirati aktivnost nitrifikacijskih bakterija.
④ Anaerobna oksidacija amonijaka
Anaerobna amoksidacija je proces izravne oksidacije amonijačnog dušika u dušik pomoću autotrofnih bakterija u uvjetima hipoksije, s dušikovim dušikom ili dušikovim dušikom kao akceptorom elektrona.
Proučavani su učinci temperature i PH na biološku aktivnost anammoX-a.Rezultati su pokazali da je optimalna temperatura reakcije 30°C, a pH vrijednost 7,8.Proučavana je izvedivost anaerobnog ammoX reaktora za pročišćavanje otpadnih voda visokog saliniteta i visoke koncentracije dušika.Rezultati su pokazali da visoka slanost značajno inhibira aktivnost anammoXa, a ta je inhibicija bila reverzibilna.Anaerobna ammox aktivnost neklimatiziranog mulja bila je 67,5% manja od one kontrolnog mulja pri salinitetu od 30g.L-1(NaC1).AnammoX aktivnost aklimatiziranog mulja bila je 45,1% manja od one kontrole.Kada je aklimatizirani mulj prebačen iz okruženja visoke slanosti u okruženje niske slanosti (bez slane otopine), anaerobna ammoX aktivnost je povećana za 43,1%.Međutim, reaktor je sklon opadanju funkcije kada dulje vrijeme radi u visokom salinitetu.
U usporedbi s tradicionalnim biološkim procesom, anaerobni ammoX je ekonomičnija biološka tehnologija uklanjanja dušika bez dodatnog izvora ugljika, niske potrebe za kisikom, bez potrebe za reagensima za neutralizaciju i manje proizvodnje mulja.Nedostaci anaerobnog ammoxa su spora brzina reakcije, velik volumen reaktora i nepovoljan izvor ugljika za anaerobni amMOX, što ima praktično značenje za rješavanje otpadnih voda amonijačnog dušika slabe biorazgradljivosti.
4.separacijski i adsorpcijski postupak uklanjanja dušika
① metoda odvajanja membrane
Metoda odvajanja membrane je korištenje selektivne propusnosti membrane za selektivno odvajanje komponenti u tekućini, kako bi se postigla svrha uklanjanja dušika iz amonijaka.Uključujući reverznu osmozu, nanofiltraciju, deamonizirajuću membranu i elektrodijalizu.Čimbenici koji utječu na odvajanje membrane su karakteristike membrane, tlak ili napon, pH vrijednost, temperatura i koncentracija dušika u amonijaku.
U skladu s kvalitetom vode otpadne vode koja sadrži amonijačni dušik ispuštene iz talionice rijetkih zemalja, eksperiment reverzne osmoze proveden je sa simuliranom otpadnom vodom NH4C1 i NaCl.Utvrđeno je da pod istim uvjetima reverzna osmoza ima veću stopu uklanjanja NaCl, dok NHCl ima veću stopu proizvodnje vode.Stopa uklanjanja NH4C1 je 77,3% nakon obrade reverznom osmozom, koja se može koristiti kao prethodna obrada otpadne vode amonijačnim dušikom.Tehnologija obrnute osmoze može uštedjeti energiju, dobra toplinska stabilnost, ali otpornost na klor, otpornost na zagađenje je loša.
Biokemijski nanofiltracijski membranski proces separacije korišten je za obradu procjednih voda odlagališta, tako da je 85%~90% propusne tekućine ispušteno u skladu sa standardom, a samo 0%~15% koncentrirane otpadne tekućine i mulja vraćeno je u spremnik za smeće.Ozturki i sur.tretirao je procjednu vodu s odlagališta Odayeri u Turskoj nanofiltracijskom membranom, a stopa uklanjanja dušika iz amonijaka bila je oko 72%.Nanofiltracijska membrana zahtijeva niži tlak od membrane za reverznu osmozu, jednostavna za rukovanje.
Membranski sustav za uklanjanje amonijaka općenito se koristi u obradi otpadnih voda s visokim sadržajem dušika u amonijaku.Dušik amonijaka u vodi ima sljedeću ravnotežu: NH4- +OH-= NH3+H2O tijekom rada, otpadna voda koja sadrži amonijak teče u ljusci membranskog modula, a tekućina koja apsorbira kiselinu teče u cijevi membrane. modul.Kada se PH otpadne vode poveća ili temperatura poraste, ravnoteža će se pomaknuti udesno, a amonijev ion NH4- postaje slobodni plinoviti NH3.U to vrijeme, plinoviti NH3 može ući u tekuću fazu apsorpcije kiseline u cijevi iz faze otpadne vode u ljusci kroz mikropore na površini šupljih vlakana, koje apsorbira otopina kiseline i odmah postaje ionski NH4-.Održavajte PH otpadne vode iznad 10, a temperaturu iznad 35 °C (ispod 50 °C), tako da će NH4 u fazi otpadne vode kontinuirano postati NH3 do migracije apsorpcijske tekuće faze.Kao rezultat toga, koncentracija amonijačnog dušika u otpadnoj vodi kontinuirano se smanjivala.Tekuća faza apsorpcije kiseline, budući da postoji samo kiselina i NH4-, tvori vrlo čistu amonijevu sol i postiže određenu koncentraciju nakon kontinuirane cirkulacije, koja se može reciklirati.S jedne strane, korištenje ove tehnologije može uvelike poboljšati brzinu uklanjanja amonijačnog dušika u otpadnoj vodi, as druge strane, može smanjiti ukupne operativne troškove sustava za pročišćavanje otpadnih voda.
②metoda elektrodijalize
Elektrodijaliza je metoda uklanjanja otopljenih krutih tvari iz vodenih otopina primjenom napona između parova membrana.Pod djelovanjem napona, ioni amonijaka i drugi ioni u otpadnoj vodi amonijak-dušik obogaćuju se kroz membranu u koncentriranoj vodi koja sadrži amonijak, kako bi se postigla svrha uklanjanja.
Metodom elektrodijalize obrađena je anorganska otpadna voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika i postignuti su dobri rezultati.Za otpadnu vodu s 2000-3000 mg/L amonijačnog dušika, stopa uklanjanja amonijačnog dušika može biti veća od 85%, a koncentrirana amonijačna voda može se dobiti za 8,9%.Količina električne energije potrošene tijekom rada elektrodijalize proporcionalna je količini amonijačnog dušika u otpadnoj vodi.Elektrodijalizna obrada otpadnih voda nije ograničena pH vrijednošću, temperaturom i tlakom te je jednostavna za rukovanje.
Prednosti membranskog odvajanja su visok povrat amonijskog dušika, jednostavan rad, stabilan učinak tretmana i bez sekundarnog onečišćenja.Međutim, u pročišćavanju otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika, osim membrane bez amonijaka, druge membrane lako se nakupljaju i začepljuju, a regeneracija i ispiranje su česti, što povećava troškove obrade.Stoga je ova metoda prikladnija za prethodnu obradu ili otpadne vode niske koncentracije amonijačnog dušika.
③ Metoda ionske izmjene
Metoda ionske izmjene je metoda uklanjanja dušika iz amonijaka iz otpadnih voda korištenjem materijala sa jakom selektivnom adsorpcijom iona amonijaka.Najčešće korišteni adsorpcijski materijali su aktivni ugljen, zeolit, montmorilonit i izmjenjivačka smola.Zeolit je vrsta siliko-aluminata s trodimenzionalnom prostornom strukturom, pravilnom strukturom pora i rupama, među kojima klinoptilolit ima jaku selektivnu adsorpcijsku sposobnost za ione amonijaka i nisku cijenu, pa se obično koristi kao adsorpcijski materijal za otpadne vode amonijskog dušika u strojarstvu.Čimbenici koji utječu na učinak liječenja klinoptilolitom uključuju veličinu čestica, utjecajnu koncentraciju dušika u amonijaku, vrijeme kontakta, pH vrijednost i tako dalje.
Očit je adsorpcijski učinak zeolita na amonijačni dušik, zatim na ranit, a slab je učinak tla i keramizita.Glavni način uklanjanja amonijskog dušika iz zeolita je ionska izmjena, a učinak fizičke adsorpcije je vrlo mali.Učinak ionske izmjene keramita, tla i ranita sličan je učinku fizičke adsorpcije.Kapacitet adsorpcije četiriju punila smanjivao se s porastom temperature u rasponu od 15-35 ℃, a povećavao s porastom pH vrijednosti u rasponu od 3-9.Adsorpcijska ravnoteža postignuta je nakon 6 sati osciliranja.
Proučavana je izvedivost uklanjanja amonijačnog dušika iz procjednih voda odlagališta adsorpcijom zeolita.Eksperimentalni rezultati pokazuju da svaki gram zeolita ima ograničen adsorpcijski potencijal od 15,5 mg amonijskog dušika, kada je veličina čestica zeolita 30-16 mesh, stopa uklanjanja amonijačnog dušika doseže 78,5%, a pod istim vremenom adsorpcije, dozom i Veličina čestica zeolita, što je veća ulazna koncentracija amonijačnog dušika, veća je stopa adsorpcije, a zeolit kao adsorbent može ukloniti amonijačni dušik iz procjedne vode.Istodobno se ističe da je brzina adsorpcije amonijačnog dušika od strane zeolita niska, te je teško da zeolit u praktičnom radu postigne kapacitet adsorpcije zasićenja.
Proučavao se učinak uklanjanja sloja biološkog zeolita na dušik, KPK i druge zagađivače u simuliranoj seoskoj kanalizaciji.Rezultati pokazuju da je stopa uklanjanja dušika iz amonijaka slojem biološkog zeolita veća od 95%, a na uklanjanje nitratnog dušika uvelike utječe vrijeme hidrauličkog zadržavanja.
Metoda ionske izmjene ima prednosti malih ulaganja, jednostavnog postupka, praktičnog rada, neosjetljivosti na otrove i temperaturu te ponovne upotrebe zeolita regeneracijom.Međutim, kod obrade otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika regeneracija je česta, što dovodi do neugodnosti u radu, pa ju je potrebno kombinirati s drugim metodama obrade amonijskog dušika ili koristiti za pročišćavanje otpadnih voda s niskom koncentracijom amonijskog dušika.
Proizvođač i dobavljač zeolita 4A na veliko |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Vrijeme objave: 10. srpnja 2024
