一種處理高濃度氨氮廢水的除氨氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氨氮廢水處理方法，尤其是將超聲吹脫法和生物脫氮法相結(jié)合，降低 了處理氨氮廢水濃度的局限，提高了氨氮去除效率。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的生物脫氮法是目前應(yīng)用最為廣泛氨氮廢水處理方法，主要應(yīng)用于處理中低 濃度的氨氮廢水。一般將微生物去除水中氨氮的過程分為氨化階段、硝化階段和反硝化階 段3個階段，其基本流程為：
[0003]含氮有機物-氨氮(氨化)-亞硝酸鹽氮（亞硝化)-硝酸鹽氮（硝化)-亞硝酸鹽 氮(反亞硝化)-氮氣
[0004]氨化階段，經(jīng)由異氧型氨化菌的作用，廢水中的含氮有機物脫除氨基，生成氨氮， 氨化階段反應(yīng)迅速，生物脫氮法的限速步驟為硝化和反硝化過程；
[0005]硝化階段(好氧階段），這一部分由硝化菌(包括亞硝酸菌和硝酸菌)完成的，先后 包括兩個過程，亞硝酸菌先將水體中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，硝酸菌進而將亞硝酸鹽氮 氧化為硝酸鹽氮。
[0006]其反應(yīng)方程式為：
[0007]亞硝化：2NH4++3〇2-2N〇2-+2H20+4H+
[0008]硝化：2N〇2-+〇2-2N〇3-
[0009]反硝化階段(厭氧階段），這一階段由硝化菌將上一階段生成的硝酸鹽氮和亞硝酸 鹽氮還原為氮氣或一氧化二氮。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物(碳源）。 [0010]其反應(yīng)方程式為：
[0011] 6N〇3-+2CH3OH-6N〇2-+2C〇2+4H2〇
[0012] 6NO2-+3CH3OH-3N2+3C〇2+3H2〇+60H-
[0013] 生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達70%~95%，二次污染小且 比較經(jīng)濟，因此在國內(nèi)外運用最多。
[0014]廢水中的氨氮以游離氨和銨根離子的形式存在著，而且保持著如下的動態(tài)平衡關(guān) 系：
[0016]吹脫法就是利用廢水中的氨氮存在著的動態(tài)平衡關(guān)系，通過在反應(yīng)中打破平衡關(guān) 系，達到去除氨氮的目的。例如，在堿性條件下，使其向左移動，增多廢水中的游離氨，同時 用吹脫法，使液相中的氨氮不斷的轉(zhuǎn)移到氣相中。工程工藝簡單、基建和運行費用較低、處 理效果穩(wěn)定，反應(yīng)過程不對環(huán)境造成二次污染。
[0017] 傳統(tǒng)的空氣吹脫法的氨氮去除率僅為40%-50%，對于中高濃度的氨氮廢水，經(jīng)過 傳統(tǒng)的空氣吹脫法處理后，尚不能達標排放。
[0018]隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提高，氨氮成為眾多水體污染物中來源廣，而且降解困難的 一種物質(zhì)。目前，國內(nèi)主要采用的去除方法有傳統(tǒng)生物脫氮法和物化脫氮法。傳統(tǒng)的生物脫 氮法主要應(yīng)用于處理中低濃度的氨氮廢水二，而對于處理濃度大于500mg/L的高濃度氨氮 廢水，傳統(tǒng)生物脫氮法存在著游離氨抑制微生物活性和增加供氧量等問題;而物化脫氮法 中應(yīng)用最為廣泛的空氣吹脫法雖然能處理高濃度的氨氮廢水，但存在著氨氮去除效率低的 問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明目的是，提出一種工業(yè)廢水中含有高濃度的氨氮的有效的去除方法，去除 廢水中的氨氮，本發(fā)明工藝是將超聲吹脫法和生物脫氮法結(jié)合起來的方法。
[0020] 本發(fā)明技術(shù)方案是:一種處理高濃度氨氮廢水的除氨氮方法，在處理高濃度氨氮 廢水時，采用兩個階段來進行對氨氮廢水的處理;第一個階段:物化預(yù)處理階段，采用超聲 吹脫法將高濃度氨氮廢水的濃度降低，超聲吹脫法的水溫溫度65 ± 6°C、時間120 ± 20min; 以達到生物脫氮法對氨氮廢水的濃度要求;第二個階段，采用傳統(tǒng)的生物脫氮法，去除廢水 中的剩余氨氮，以達到最后的排放標準。同時經(jīng)過兩步處理，提高了氨氮的處理效率，更降 低了出水中氨氮的含量。
[0021] 所述超聲吹脫法去除氨氮，是基于超聲波的空化作用，將超聲波與傳統(tǒng)空氣吹脫 法結(jié)合在一起，大大提高了氨氮的去除效率。
[0022] 所述超聲吹脫法去除氨氮，水溫溫度65±6°C、時間120±20min、pH為10-13和聲能 密度為0.02W/mL以上，此時氨氮的去除率為82%以上，最佳可以達到85.69%。
[0023]研究表明，在采用超聲吹脫法處理印染廢水中的氨氮，一定范圍內(nèi)廢水的氨氮去 除率隨初始PH、超聲功率和溫度的升高而增大。廢水中氨氮的初始濃度為280mg/L，pH為13， 當超聲功率為100W，溫度為30°C，吹脫時間為150min時，氨氮的去除率為90.78%，比單獨采 用空氣吹脫方法提高了40%。此時，聲能密度為0.lW/mL。
[0024] 超聲吹脫法脫除氨氮的主要路徑是高溫超聲熱解反應(yīng)生成犯和出，以及空氣吹脫 出NH3。超聲吹脫法的氨氮去除率隨pH、溫度、聲能密度和時間等因素的水平值的升高而增 大，對于不同初始濃度的氨氮溶液，超聲吹脫法具有很好的適應(yīng)性;正交實驗確定的各因素 的主次關(guān)系依次為：溫度、時間、pH和超聲波聲能密度，最佳水平值為溫度65°C、時間 120min、pH為12和聲能密度為0.02W/mL，此時氨氮的去除率為85.69%。
[0025]另外，比較超聲吹脫法、單獨超聲法和單獨吹脫法這三種處理方法去除水中高濃 度氨氮的情況，在15min時，這三種方法的單位時間去除氨氮量都達到最大值，超聲吹脫法 為3.39mg/min，是單獨超聲法的1.12倍，單獨吹脫法的1.43倍，該點超聲吹脫法去除單位質(zhì) 量氨氮的能耗最小，為162.10kW·h·kg-l(NH4+-N)。
[0026]因此，為獲得較高的氨氮去除量和降低的能耗，超聲吹脫方法較適合較高初始濃 度的氨氮溶液在短時間內(nèi)的氨氮去除反應(yīng)。
[0027]本發(fā)明有益效果:在物化預(yù)處理階段，利用超聲吹脫法將高濃度氨氮廢水中的氨 氮去除。試驗表明：在較低初始氨氮濃度下，利用超聲吹脫法去除氨氮的效果不佳;而在較 高初始氨氮濃度的條件下，氨氮的去除率明顯上升，甚至可達到90%，且隨著初始濃度的提 高，氨氮的去除率呈上升趨勢，吹脫后氨氮在lOOmg/l以內(nèi)。這樣的氨氮比例就可能用生化 方法處理;經(jīng)銨交換處理的更好，在生化處理階段，采用生物脫氮法，經(jīng)過超聲吹脫法處理 后的氨氮濃度剛好符合生物脫氮法對氨氮濃度的要求。
[0028]由于超聲波具有加速和控制化學反應(yīng)速率和提高反應(yīng)物的產(chǎn)率等優(yōu)點，超聲吹脫 法是在傳統(tǒng)空氣吹脫法的基礎(chǔ)上，將超聲波降解技術(shù)和吹脫技術(shù)聯(lián)用而衍生出來的一種新 型、高效的高濃度氨氮廢水處理技術(shù)。該技術(shù)的氨氮去除率可達90%，且隨著氨氮濃度的提 高，氨氮去除率呈現(xiàn)上升趨勢。剛好彌補了傳統(tǒng)工藝在氨氮廢水濃度上的局限性。
【附圖說明】
[0029]圖1為超聲脫氮法裝置流程圖。
[0030]圖2為物化預(yù)處理階段流程圖。
[0031]圖3為生化處理階段流程圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合氨氮廢水處理流程圖，來具體敘述一下超聲吹脫法和生物脫氮法相結(jié)合 的高濃度氨氮廢水處理的一般流程。
[0033] 圖1所示，1-氣栗，2-出水管，3-溫度計，4-曝氣頭，5-燒杯，6-進水管，7-超聲波發(fā) 生器，8-尾氣管，9-吸收瓶。
[0034] 預(yù)處理階段:含高濃度的氨氮廢水進入調(diào)節(jié)池后，由栗提升至超聲水池，蒸汽加溫 且由于超聲發(fā)生器的空化作用，氨氮廢水在超聲處理下可將銨鹽最大限度地轉(zhuǎn)換成氣態(tài)氨 (游離氨），大大提高了后續(xù)氨氮吹脫處理效果。經(jīng)蒸汽加溫及超聲作用后再用栗將污水提 升至吹脫吸收塔處理出來的氨氮，吹脫出水流進入中間水池，由栗提升至雙介質(zhì)脫氮處理 器(銨交換），進一步去除污水中的氨氮。
[0035] 生化處理階段:經(jīng)過超聲吹脫法處理后的出水進入硝化濾池進行硝化反應(yīng)階段， 由硝化菌完成，先后包括兩個過程，反硝化和硝化過程，亞硝酸菌先將水體中的氨氮轉(zhuǎn)化為 亞硝酸鹽氮，硝酸菌進而將亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽氮，最后進行反硝化反應(yīng)階段，這一階 段由硝化菌將上一階段生成的硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原為氮氣或一氧化二氮，達到處理 氨氮的目的。
[0036]硝化池設(shè)有硝化液回流到反硝化池的管道。
【主權(quán)項】
1. 一種處理高濃度氨氮廢水的除氨氮方法，其特征是在處理高濃度氨氮廢水時，采用 兩個階段來進行對氨氮廢水的處理;第一個階段:物化預(yù)處理階段，采用超聲吹脫法將高濃 度氨氮廢水的濃度降低，超聲吹脫法的水溫溫度65 ± 6 °C、時間120 ± 20min;以達到生物 脫氮法對氨氮廢水的濃度要求;第二個階段，采用反硝化與硝化生物脫氮法，去除廢水中的 剩余氨氮。2. 如權(quán)利要求書1所述的除氨氮方法，其特征是所述超聲吹脫法去除氨氮，水溫溫度65 ±6 °C、時間120±20min、pH為10-13和聲能密度為0.02W/mL以上。3. 如權(quán)利要求書1所述的除氨氮方法，其特征是吹脫出水流進入中間水池，由栗提升至 雙介質(zhì)脫氮處理器即銨交換后再進入反硝化與硝化生物脫氮。
【專利摘要】一種處理高濃度氨氮廢水的除氨氮方法，采用兩個階段來進行對氨氮廢水的處理；第一個階段：物化預(yù)處理階段，即采用超聲吹脫法將高濃度氨氮廢水的濃度降低，超聲吹脫法的水溫溫度65±6℃、時間120±20min；以達到生物脫氮法對氨氮廢水的濃度要求；第二個階段，采用反硝化與硝化生物脫氮法，去除廢水中的剩余氨氮。由于超聲波具有加速和控制化學反應(yīng)速率和提高反應(yīng)物的產(chǎn)率等優(yōu)點，超聲吹脫法是在傳統(tǒng)空氣吹脫法的基礎(chǔ)上，將超聲波降解技術(shù)和吹脫技術(shù)聯(lián)用而衍生出來的一種新型、高效的高濃度氨氮廢水處理技術(shù)。氨氮去除率可達90％彌補了傳統(tǒng)工藝在氨氮廢水濃度上的局限性。
【IPC分類】C02F101/16, C02F9/14, C02F1/36, C02F1/40
【公開號】CN105461173
【申請?zhí)枴緾N201510947287
【發(fā)明人】朱士圣, 朱忠賢, 彭麗
【申請人】南京國能環(huán)保工程有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月16日