1.Šta je amonijačni dušik?
Amonijačni dušik se odnosi na amonijak u obliku slobodnog amonijaka (ili nejonskog amonijaka, NH3) ili ionskog amonijaka (NH4+).Viši pH i veći udio slobodnog amonijaka;Naprotiv, udio amonijum soli je visok.
Amonijačni dušik je nutrijent u vodi, koji može dovesti do eutrofikacije vode, i glavni je zagađivač vode koji troši kisik, a koji je toksičan za ribe i neke vodene organizme.
Glavni štetni učinak amonijačnog dušika na vodene organizme je slobodni amonijak, čija je toksičnost desetine puta veća od amonijeve soli, a raste s povećanjem alkalnosti.Toksičnost amonijačnog dušika usko je povezana s pH vrijednošću i temperaturom vode u bazenu, općenito, što su pH vrijednost i temperatura vode veća, to je toksičnost jača.
Dvije približne kolorimetrijske metode osjetljivosti koje se obično koriste za određivanje amonijaka su klasična metoda Nesslerovih reagensa i metoda fenol-hipoklorita.Titracije i električne metode se također obično koriste za određivanje amonijaka;Kada je sadržaj amonijačnog dušika visok, može se koristiti i metoda destilacijske titracije.(Nacionalni standardi uključuju Nathovu metodu reagensa, spektrofotometriju salicilne kiseline, destilaciju – titracionu metodu)
2. Fizički i hemijski proces uklanjanja dušika
① Metoda hemijskog taloženja
Metoda kemijske precipitacije, također poznata kao MAP metoda precipitacije, je dodavanje magnezija i fosforne kiseline ili hidrogen fosfata u otpadnu vodu koja sadrži amonijačni dušik, tako da NH4+ u otpadnoj vodi reagira s Mg+ i PO4- u vodenoj otopini kako bi se stvorio amonijum precipitacijski fosfat. , molekularna formula je MgNH4P04.6H20, kako bi se postigla svrha uklanjanja amonijačnog dušika.Magnezijum amonijum fosfat, poznatiji kao struvit, može se koristiti kao kompost, aditiv za zemlju ili sredstvo za usporavanje požara za građevinske konstrukcijske proizvode.Jednačina reakcije je sljedeća:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Glavni faktori koji utiču na efekat tretmana hemijske precipitacije su pH vrednost, temperatura, koncentracija amonijačnog azota i molarni odnos (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Rezultati pokazuju da kada je pH vrijednost 10 i molarni odnos magnezijuma, dušika i fosfora 1,2:1:1,2, učinak tretmana je bolji.
Korišćenjem magnezijum hlorida i dinatrijum hidrogen fosfata kao taložnika, rezultati pokazuju da je efekat tretmana bolji kada je pH vrednost 9,5 i molarni odnos magnezijuma, azota i fosfora 1,2:1:1.
Rezultati pokazuju da je MgC12+Na3PO4.12H20 superiorniji u odnosu na druge kombinacije agenasa za taloženje.Kada je pH vrijednost 10,0, temperatura je 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, masena koncentracija amonijačnog dušika u otpadnoj vodi nakon miješanja od 30 minuta se smanjuje sa 222mg/L prije tretmana na 17mg/L, a stopa uklanjanja je 92,3%.
Metoda kemijske precipitacije i metoda tekuće membrane kombinirani su za tretman otpadnih voda visoke koncentracije industrijskog amonijačnog dušika.U uslovima optimizacije procesa taloženja, brzina uklanjanja amonijačnog azota dostigla je 98,1%, a zatim je dalji tretman metodom tečnog filma smanjio koncentraciju amonijačnog azota na 0,005g/L, dostigavši nacionalni prvoklasni emisioni standard.
Istražen je učinak uklanjanja jona dvovalentnih metala (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) osim Mg+ na amonijačni dušik pod djelovanjem fosfata.Predložen je novi proces precipitacije CaSO4-MAP precipitacije za otpadne vode amonijum sulfata.Rezultati pokazuju da se tradicionalni regulator NaOH može zamijeniti vapnom.
Prednost metode hemijske precipitacije je u tome što kada je koncentracija otpadne vode amonijačnog dušika visoka, primjena drugih metoda je ograničena, kao što su biološka metoda, metoda hloriranja tačke prekida, metoda membranske separacije, metoda ionske izmjene itd. Metoda hemijske precipitacije može se koristiti za predtretman.Efikasnost uklanjanja hemijske precipitacije je bolja, nije ograničena temperaturom, a operacija je jednostavna.Taloženi mulj koji sadrži magnezijum amonijum fosfat može se koristiti kao kompozitno đubrivo za realizaciju iskorišćavanja otpada, čime se nadoknađuje deo 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 primjenu velikih razmjera.
Nedostatak metode kemijske precipitacije je u tome što zbog ograničenja produkta topljivosti amonijum magnezijevog fosfata, nakon što amonijačni dušik u otpadnoj vodi dostigne određenu koncentraciju, efekat uklanjanja nije očigledan, a ulazni trošak se znatno povećava.Stoga, metodu hemijske precipitacije treba koristiti u kombinaciji sa drugim metodama pogodnim za napredni tretman.Količina upotrijebljenog reagensa je velika, proizvedeni mulj je velik, a cijena tretmana je visoka.Unošenje hloridnih jona i zaostalog fosfora tokom doziranja hemikalija može lako izazvati sekundarno zagađenje.
Veleprodaja Aluminium Sulfate Manufacturer and Supplier |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Veleprodaja proizvođača i dobavljača dvobaznog natrijum fosfata |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
②Blow off metoda
Uklanjanje amonijačnog dušika metodom puhanja je da se pH vrijednost podesi 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 izvlači. otpadnih voda kroz plin-nosač, kako bi se postigla svrha uklanjanja amonijačnog dušika.Glavni faktori koji utiču na efikasnost duvanja su pH vrednost, temperatura, odnos gas-tečnost, brzina protoka gasa, početna koncentracija i tako dalje.Trenutno se metoda ispuhivanja široko koristi u tretmanu otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika.
Proučavano je uklanjanje amonijačnog dušika iz procjednih voda deponije metodom blow-off.Utvrđeno je da su ključni faktori koji kontrolišu efikasnost ispuhavanja temperatura, odnos gas-tečnost i pH vrednost.Kada je temperatura vode veća od 2590, omjer plin-tečnost je oko 3500, a pH je oko 10,5, brzina uklanjanja može doseći više od 90% za procjednu vodu sa deponije sa koncentracijom amonijačnog dušika do 2000-4000 mg/ L.Rezultati pokazuju da kada je pH=11,5, temperatura odstranjivanja je 80cC, a vrijeme uklanjanja 120min, brzina uklanjanja amonijačnog dušika u otpadnoj vodi može doseći 99,2%.
Efikasnost ispuhavanja otpadnih voda visoke koncentracije amonijačnog azota izvedena je pomoću protustrujnog tornja za ispuhivanje.Rezultati su pokazali da se efikasnost ispuhavanja povećava s povećanjem pH vrijednosti.Što je veći omjer gas-tečnost, veća je pokretačka sila prijenosa mase uklanjanja amonijaka, a povećava se i efikasnost uklanjanja.
Uklanjanje amonijačnog azota metodom puhanja je efikasno, lako za rukovanje i lako za kontrolu.Puhani amonijačni azot se može koristiti kao apsorber sa sumpornom kiselinom, a generisani novac sumporne kiseline može se koristiti kao đubrivo.Blow-off metoda je trenutno uobičajena tehnologija za fizičko i hemijsko uklanjanje dušika.Međutim, metoda ispuhivanja ima neke nedostatke, kao što su često stvaranje kamenca u tornju za ispuhivanje, niska efikasnost uklanjanja amonijačnog azota pri niskoj temperaturi i sekundarno zagađenje uzrokovano gasom za ispuhivanje.Metoda ispuhivanja općenito se kombinira s drugim metodama tretmana otpadnih voda amonijačnim dušikom za prethodnu obradu otpadnih voda visoke koncentracije amonijačnog dušika.
③Kloriranje tačke prekida
Mehanizam uklanjanja amonijaka kloriranjem na tački prekida je da plinoviti hlor reaguje sa amonijakom kako bi se proizveo bezopasni gas azota, a N2 izlazi u atmosferu, čineći da se izvor reakcije nastavlja udesno.Reakciona formula je:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Kada se plinoviti hlor prenese u otpadnu vodu do određene tačke, sadržaj slobodnog hlora u vodi je nizak, a koncentracija amonijaka nula.Kada količina plinovitog klora prijeđe tačku, količina slobodnog hlora u vodi će se povećati, stoga se tačka naziva tačka loma, a hlorisanje u ovom stanju naziva se tačka loma hlorisanje.
Metoda hloriranja tačke prekida se koristi za prečišćavanje otpadnih voda iz bušotina nakon upuhivanja amonijačnim azotom, a na efekat tretmana direktno utiče proces predtretmana upuhivanje amonijačnim azotom.Kada se 70% amonijačnog azota iz otpadne vode ukloni postupkom puhanja i zatim tretira hlorisanjem tačke prekida, masena koncentracija amonijačnog azota u efluentu je manja od 15mg/L.Zhang Shengli i dr.Za predmet istraživanja uzeta je simulirana otpadna voda amonijačnog dušika masene koncentracije 100mg/L, a rezultati istraživanja su pokazali da su glavni i sekundarni faktori koji utiču na uklanjanje amonijačnog dušika oksidacijom natrijum hipoklorita količinski odnos klora i amonijačnog dušika, vrijeme reakcije i pH vrijednost.
Metoda hloriranja tačke prekida ima visoku efikasnost uklanjanja dušika, brzina uklanjanja može doseći 100%, a koncentracija amonijaka u otpadnoj vodi može se smanjiti na nulu.Efekat je stabilan i na njega ne utiče temperatura;Manje ulaganja u opremu, brz i potpun odgovor;Ima učinak sterilizacije i dezinfekcije na vodno tijelo.Opseg primjene metode hloriranja granične tačke je da je koncentracija otpadne vode amonijačnog dušika manja od 40 mg/L, tako da se metoda hloriranja tačke prekida uglavnom koristi za napredni tretman otpadnih voda amonijačnog dušika.Zahtjevi za bezbednu upotrebu i skladištenje su visoki, troškovi tretmana su visoki, a nusproizvodi hloramini i klorirane organske tvari uzrokovat će sekundarno zagađenje.
④metoda katalitičke oksidacije
Metoda katalitičke oksidacije je djelovanjem katalizatora, pod određenom temperaturom i pritiskom, kroz oksidaciju zraka, organske tvari i amonijak u kanalizaciji mogu se oksidirati i razložiti u bezopasne tvari kao što su CO2, N2 i H2O, kako bi se postigla svrha pročišćavanja.
Faktori koji utiču na efekat katalitičke oksidacije su karakteristike katalizatora, temperatura, vreme reakcije, pH vrednost, koncentracija amonijačnog azota, pritisak, intenzitet mešanja i tako dalje.
Proučavan je proces razgradnje ozoniranog amonijačnog dušika.Rezultati su pokazali da je povećanjem pH vrijednosti nastala neka vrsta HO radikala sa jakom oksidacijskom sposobnošću, a brzina oksidacije je značajno ubrzana.Istraživanja pokazuju da ozon može oksidirati amonijačni dušik u nitrit i nitrit u nitrat.Koncentracija amonijačnog dušika u vodi opada s vremenom, a brzina uklanjanja amonijačnog dušika je oko 82%.CuO-Mn02-Ce02 je korišten kao kompozitni katalizator za tretman otpadnih voda amonijačnog dušika.Eksperimentalni rezultati pokazuju da je oksidaciona aktivnost novopripremljenog kompozitnog katalizatora značajno poboljšana, a pogodni procesni uslovi su 255℃, 4,2MPa i pH=10,8.U tretmanu otpadnih voda amonijačnog dušika s početnom koncentracijom od 1023 mg/L, brzina uklanjanja amonijačnog dušika može doseći 98% u roku od 150 minuta, dostižući nacionalni standard za sekundarno ispuštanje (50 mg/L).
Katalitičke performanse TiO2 fotokatalizatora na bazi zeolita istražene su proučavanjem brzine razgradnje amonijačnog dušika u otopini sumporne kiseline.Rezultati pokazuju da je optimalna doza fotokatalizatora Ti02/zeolita 1,5g/L i da je vrijeme reakcije 4h pod ultraljubičastim zračenjem.Stopa uklanjanja amonijačnog azota iz otpadnih voda može dostići 98,92%.Proučavan je učinak uklanjanja visokog sadržaja željeza i nano-chin dioksida pod ultraljubičastim svjetlom na fenol i amonijačni dušik.Rezultati pokazuju da je brzina uklanjanja amonijačnog azota 97,5% kada se pH=9,0 primeni na rastvor amonijačnog azota sa koncentracijom od 50mg/L, što je za 7,8% i 22,5% više od one sa visokim sadržajem gvožđa ili samo kineskog dioksida.
Metoda katalitičke oksidacije ima prednosti visoke efikasnosti prečišćavanja, jednostavnog procesa, male površine dna, itd., i često se koristi za tretiranje otpadnih voda visoke koncentracije amonijačnog dušika.Teškoća primjene je kako spriječiti gubitak katalizatora i zaštitu opreme od korozije.
⑤elektrohemijska metoda oksidacije
Metoda elektrohemijske oksidacije odnosi se na metodu uklanjanja zagađivača u vodi korišćenjem elektrooksidacije sa katalitičkom aktivnošću.Faktori koji utiču na to su gustina struje, ulazna brzina protoka, izlazno vreme i vreme rešenja tačke.
Proučavana je elektrohemijska oksidacija otpadne vode amonijak-azot u cirkulacionoj protočnoj elektrolitičkoj ćeliji, pri čemu je pozitivna Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 električna energija, a negativna Ti mrežna električna energija.Rezultati pokazuju da kada je koncentracija hloridnih jona 400mg/L, početna koncentracija amonijačnog azota je 40mg/L, brzina protoka je 600mL/min, gustina struje je 20mA/cm, a elektrolitičko vrijeme je 90min, amonijak Brzina uklanjanja azota je 99,37%.To pokazuje da elektrolitička oksidacija otpadnih voda amonijaka i dušika ima dobre izglede za primjenu.
3. Biohemijski proces uklanjanja azota
①cijela nitrifikacija i denitrifikacija
Cjeloprocesna nitrifikacija i denitrifikacija je vrsta biološke metode koja se danas već dugo koristi.Konvertuje amonijačni dušik iz otpadnih voda u dušik nizom reakcija kao što su nitrifikacija i denitrifikacija pod djelovanjem različitih mikroorganizama, kako bi se postigla svrha tretmana otpadnih voda.Proces nitrifikacije i denitrifikacije za uklanjanje amonijačnog dušika treba proći kroz dvije faze:
Reakcija nitrifikacije: Reakciju nitrifikacije završavaju 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-) nitrifikujućim bakterijama, a nitrit se pretvara u nitrat (NO3-) nitrifikujućim bakterijama.
Reakcija denitrifikacije: Reakcija denitrifikacije je proces u kojem denitrificirajuće bakterije reduciraju nitritni dušik i nitratni dušik u plinoviti dušik (N2) u stanju hipoksije.Denitrificirajuće bakterije su heterotrofni mikroorganizmi, od kojih većina pripada amfiktičkim bakterijama.U stanju hipoksije koriste kiseonik u nitratu kao akceptor elektrona i organsku materiju (komponenta BPK u kanalizaciji) kao donor elektrona da obezbede energiju i oksidiraju i stabilizuju.
Čitav proces nitrifikacije i denitrifikacije inženjerske aplikacije 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 zagađenja i niske cijene.Ova metoda također ima neke nedostatke, kao što je izvor ugljika mora biti dodat kada je odnos C/N u otpadnoj vodi nizak, zahtjevi za temperaturom su relativno strogi, efikasnost je niska na niskoj temperaturi, površina je velika, potreba za kisikom je velika, a neke štetne tvari poput jona teških metala djeluju pritiskajuće na mikroorganizme, koje je potrebno ukloniti prije nego što se provede biološka metoda.Osim toga, visoka koncentracija amonijačnog dušika u otpadnoj vodi također ima inhibitorni učinak na proces nitrifikacije.Stoga, pre tretmana otpadne vode visoke koncentracije amonijačnog dušika treba izvršiti predtretman tako da koncentracija otpadne vode amonijačnog dušika bude manja od 500 mg/L.Tradicionalna biološka metoda je pogodna za tretman otpadnih voda niske koncentracije amonijačnog dušika koje sadrže organske tvari, kao što su kućna kanalizacija, kemijske otpadne vode itd.
②Istovremena nitrifikacija i denitrifikacija (SND)
Kada se nitrifikacija i denitrifikacija provode zajedno u istom reaktoru, to se naziva denitrifikacija simultane digestije (SND).Otopljeni kisik u otpadnoj vodi ograničen je brzinom difuzije kako bi se proizveo gradijent otopljenog kisika u području mikrookruženja na mikrobnoj flokuli ili biofilmu, što čini gradijent otopljenog kisika na vanjskoj površini mikrobnog gruša ili biofilma pogodnim za rast i razmnožavanje aerobnih nitrificirajućih bakterija i amonijskih bakterija.Što je dublje u flokulu ili membranu, to je niža koncentracija otopljenog kisika, što rezultira anoksičnom zonom u kojoj dominiraju denitrifikacijske bakterije.Tako se formira istovremeni proces varenja i denitrifikacije.Faktori koji utiču na istovremenu probavu i denitrifikaciju su PH vrijednost, temperatura, alkalnost, izvor organskog ugljika, otopljeni kisik i starost mulja.
Istovremena nitrifikacija/denitrifikacija postojala je u Carrousel oksidacionom jarku, a koncentracija rastvorenog kiseonika između aeriranog impelera u Carrousel oksidacionom jarku postepeno je opadala, a otopljeni kiseonik u donjem delu Carrousel oksidacionog jarka je bio niži od onog u gornjem delu. .Brzine stvaranja i potrošnje nitratnog dušika u svakom dijelu kanala su gotovo jednake, a koncentracija amonijačnog dušika u kanalu je uvijek vrlo niska, što ukazuje da se reakcije nitrifikacije i denitrifikacije odvijaju istovremeno u Carrousel oksidacionom kanalu.
Studija o tretmanu kućne kanalizacije pokazuje da što je veći CODCr, to je potpunija denitrifikacija i bolje uklanjanje TN.Efekat rastvorenog kiseonika na istovremenu nitrifikaciju i denitrifikaciju je veliki.Kada se rastvoreni kiseonik kontroliše na 0,5~2mg/L, efekat uklanjanja ukupnog azota 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.
③Kratkog dometa digestija i denitrifikacija
U istom reaktoru, bakterije koje oksidiraju amonijak koriste se za oksidaciju amonijaka u nitrit u aerobnim uvjetima, a zatim se nitrit direktno denitrifikuje kako bi se proizveo dušik s organskom tvari ili vanjskim izvorom ugljika kao donor elektrona u uvjetima hipoksije.Faktori uticaja nitrifikacije i denitrifikacije kratkog dometa su temperatura, slobodni amonijak, pH vrednost i rastvoreni kiseonik.
Utjecaj temperature na kratkotrajnu nitrifikaciju komunalne kanalizacije bez morske vode i komunalne kanalizacije sa 30% morske vode.Eksperimentalni rezultati pokazuju da: za komunalnu kanalizaciju bez morske vode, povećanje temperature pogoduje postizanju kratkotrajne nitrifikacije.Kada je udio morske vode u kućnoj kanalizaciji 30%, nitrifikacija kratkog dometa može se postići bolje u uvjetima srednje temperature.Tehnološki univerzitet u Delftu je razvio SHARON proces, upotreba visoke temperature (oko 30-4090) pogoduje proliferaciji nitritnih bakterija, tako da nitritne bakterije gube konkurenciju, dok se kontrolom starosti mulja eliminišu nitritne bakterije, tako da da je reakcija nitrifikacije u nitritnoj fazi.
Na osnovu razlike u afinitetu prema kisiku između nitritnih bakterija i nitritnih bakterija, laboratorija za mikrobiološko ekologiju Gent razvila je OLAND proces za postizanje akumulacije nitritnog dušika kontroliranjem otopljenog kisika kako bi se eliminirale nitritne bakterije.
Rezultati pilot ispitivanja tretmana otpadnih voda od koksovanja nitrifikacijom i denitrifikacijom kratkog dometa pokazuju da kada su ulazne koncentracije COD, amonijačnog azota, TN i fenola 1201,6,510,4,540,1 i 110,4mg/L, prosječni efluent COD, amonijačni dušik Koncentracije ,TN i fenola su 197,1, 14,2, 181,5 i 0,4 mg/L, respektivno.Odgovarajuće stope uklanjanja bile su 83,6%, 97,2%, 66,4% i 99,6%.
Proces nitrifikacije i denitrifikacije kratkog dometa ne prolazi kroz fazu nitrata, štedeći izvor ugljika potreban za biološko uklanjanje dušika.Ima određene prednosti za otpadne vode amonijačnog azota sa niskim odnosom C/N.Nitrifikacija i denitrifikacija kratkog dometa ima prednosti manjeg mulja, kratkog vremena reakcije i uštede volumena reaktora.Međutim, nitrifikacija i denitrifikacija kratkog dometa zahtijevaju stabilnu i trajnu akumulaciju nitrita, pa kako efikasno inhibirati aktivnost nitrificirajućih bakterija postaje ključ.
④ Anaerobna oksidacija amonijaka
Anaerobna amooksidacija je proces direktne oksidacije amonijačnog azota u azot od strane autotrofnih bakterija u uslovima hipoksije, sa azotnim azotom ili azotnim azotom kao akceptorom elektrona.
Proučavani su efekti temperature i PH na biološku aktivnost anammoX-a.Rezultati su pokazali da je optimalna temperatura reakcije bila 30℃, a pH vrijednost 7,8.Proučavana je izvodljivost anaerobnog ammoX reaktora za tretman otpadnih voda visokog saliniteta i visoke koncentracije dušika.Rezultati su pokazali da visok salinitet značajno inhibira anammoX aktivnost, a ova inhibicija je bila reverzibilna.Anaerobna amoks aktivnost neaklimatizovanog mulja bila je 67,5% niža od one kontrolnog mulja pod salinitetom od 30g.L-1(NaC1).Aktivnost anammoX aklimatizovanog mulja bila je 45,1% niža od kontrolne.Kada je aklimatizovani mulj prebačen iz okruženja sa visokim salinitetom u okruženje sa niskim salinitetom (bez salamure), aktivnost anaerobnog amoX-a je povećana za 43,1%.Međutim, reaktor je sklon opadanju funkcije kada dugo radi u visokom salinitetu.
U poređenju sa tradicionalnim biološkim procesom, anaerobni ammoX je ekonomičnija tehnologija biološkog uklanjanja dušika bez dodatnog izvora ugljika, niske potražnje za kisikom, bez potrebe za reagensima za neutralizaciju i manje proizvodnje mulja.Nedostaci anaerobnog ammoxa su spora brzina reakcije, velika zapremina reaktora, a izvor ugljika je nepovoljan za anaerobni amMOX, što ima praktičan značaj za rješavanje otpadnih voda amonijačnog dušika sa slabom biorazgradljivošću.
4. proces odvajanja i adsorpcionog uklanjanja dušika
① metoda razdvajanja membrane
Metoda membranske separacije je korištenje selektivne propusnosti membrane za selektivno odvajanje komponenti u tekućini, kako bi se postigla svrha uklanjanja amonijačnog dušika.Uključujući reverznu osmozu, nanofiltraciju, deamonizirajuću membranu i elektrodijalizu.Faktori koji utiču na odvajanje membrane su karakteristike membrane, pritisak ili napon, pH vrednost, temperatura i koncentracija amonijačnog azota.
Prema kvaliteti vode otpadne vode amonijačnog dušika ispuštene iz topionice rijetkih zemalja, eksperiment reverzne osmoze je proveden sa NH4C1 i NaCI simuliranim otpadnim vodama.Utvrđeno je da pod istim uslovima reverzna osmoza ima veću brzinu uklanjanja NaCI, dok NHCl ima veću stopu proizvodnje vode.Brzina uklanjanja NH4C1 je 77,3% nakon tretmana reverznom osmozom, koji se može koristiti kao predtretman otpadnih voda amonijačnog dušika.Tehnologija reverzne osmoze može uštedjeti energiju, dobru termičku stabilnost, ali otpornost na hlor, otpornost na zagađenje je loša.
Biohemijski nanofiltracijski membranski proces separacije korišćen je za tretiranje procednih voda deponije, tako da je 85%~90% propusne tečnosti ispušteno prema standardu, a samo 0%~15% koncentrovane kanalizacione tečnosti i mulja je vraćeno u rezervoar za smeće.Ozturki i dr.tretirao procjednu vodu deponije Odyeri u Turskoj sa nanofiltracionom membranom, a stopa uklanjanja amonijačnog azota bila je oko 72%.Nanofiltraciona membrana zahteva niži pritisak od membrane reverzne osmoze, laka je za rukovanje.
Membranski sistem za uklanjanje amonijaka se općenito koristi u tretmanu otpadnih voda s visokim sadržajem amonijačnog dušika.Amonijačni dušik u vodi ima sljedeći balans: NH4- +OH-= NH3+H2O u radu, otpadna voda koja sadrži amonijak teče u omotaču membranskog modula, a tekućina koja upija kiselinu teče u cijevi membrane. modul.Kada se PH otpadne vode poveća ili temperatura poraste, ravnoteža će se pomjeriti udesno, a amonijum jon NH4- postaje slobodni plinoviti NH3.U tom trenutku gasoviti NH3 može ući u kiselinsku apsorpcionu tečnu fazu u cijevi iz faze otpadne vode u ljusci kroz mikropore na površini šupljeg vlakna, koji se apsorbira otopinom kiseline i odmah postaje jonski 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 apsorpcione tekuće faze.Kao rezultat toga, koncentracija amonijačnog dušika na strani otpadnih voda kontinuirano se smanjivala.Tekuća faza koja apsorbuje kiselinu, jer postoje samo kiselina i NH4-, formira vrlo čistu amonijumovu so, koja nakon kontinuirane cirkulacije dostiže određenu koncentraciju, koja se može reciklirati.S jedne strane, korištenje ove tehnologije može uvelike poboljšati brzinu uklanjanja amonijačnog dušika u otpadnim vodama, as druge strane može smanjiti ukupne troškove rada sistema za tretman otpadnih voda.
②metoda elektrodijalize
Elektrodijaliza je metoda uklanjanja otopljenih čvrstih tvari iz vodenih otopina primjenom napona između parova membrana.Pod dejstvom napona, joni amonijaka i drugi ioni u amonijačno-azotnoj otpadnoj vodi obogaćuju se kroz membranu u koncentrovanoj vodi koja sadrži amonijak, kako bi se postigla svrha uklanjanja.
Metoda elektrodijalize korištena je za pročišćavanje anorganskih otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika i postigla je dobre rezultate.Za 2000-3000 mg/L otpadne vode amonijačnog azota, brzina uklanjanja amonijačnog azota može biti više od 85%, a koncentrovana amonijačna voda može se dobiti za 8,9%.Količina električne energije koja se troši tokom rada elektrodijalize proporcionalna je količini amonijačnog dušika u otpadnoj vodi.Elektrodijalizni tretman otpadnih voda nije ograničen pH vrijednošću, temperaturom i pritiskom, a jednostavan je za rukovanje.
Prednosti membranskog odvajanja su visoka iskorištenost amonijačnog dušika, jednostavan rad, stabilan učinak tretmana i bez sekundarnog zagađenja.Međutim, u tretmanu otpadne vode visoke koncentracije amonijačnog dušika, osim deamonirane membrane, druge membrane se lako stvaraju kamenac i začepljuju, a regeneracija i ispiranje su česti, što povećava troškove tretmana.Stoga je ova metoda prikladnija za predtretman ili otpadne vode niske koncentracije amonijačnog dušika.
③ Metoda jonske izmjene
Metoda ionske izmjene je metoda uklanjanja amonijačnog dušika iz otpadnih voda korištenjem materijala sa jakom selektivnom adsorpcijom jona amonijaka.Uobičajeni adsorpcijski materijali su aktivni ugljen, zeolit, montmorilonit i izmjenjiva smola.Zeolit je vrsta siliko-aluminata sa trodimenzionalnom prostornom strukturom, pravilnom strukturom pora i rupama, među kojima klinoptilolit ima jak selektivni adsorpcijski kapacitet za amonijačne jone i nisku cijenu, pa se obično koristi kao adsorpcijski materijal za otpadne vode amonijačnog dušika. u inženjerstvu.Faktori koji utiču na efekat tretmana klinoptilolita uključuju veličinu čestica, koncentraciju amonijačnog azota, vreme kontakta, pH vrednost i tako dalje.
Očigledno je dejstvo adsorpcije zeolita na amonijačni dušik, zatim ranita, a slabo djelovanje tla i keramizita.Glavni način uklanjanja amonijačnog dušika iz zeolita je jonska izmjena, a fizički adsorpcijski učinak je vrlo mali.Učinak jonske izmjene keramita, tla i ranita sličan je efektu fizičke adsorpcije.Kapacitet adsorpcije četiri punila opadao je povećanjem temperature u rasponu od 15-35℃, a povećavao se sa povećanjem pH vrijednosti u rasponu od 3-9.Adsorpciona ravnoteža je postignuta nakon 6h oscilovanja.
Proučavana je izvodljivost uklanjanja amonijačnog dušika iz procjednih voda sa deponije adsorpcijom zeolita.Eksperimentalni rezultati pokazuju da svaki gram zeolita ima ograničen adsorpcijski potencijal od 15,5 mg amonijačnog dušika, kada je veličina čestica zeolita 30-16 mesh, brzina uklanjanja amonijačnog dušika dostiže 78,5%, a pod istim vremenom adsorpcije, dozom i veličina čestica zeolita, što je veća koncentracija amonijačnog dušika, to je veća brzina adsorpcije, a zeolit kao adsorbent može ukloniti amonijačni dušik iz procjedne vode.Istovremeno se ističe da je brzina adsorpcije amonijačnog dušika zeolitom niska, te da je zeolit teško dostići kapacitet adsorpcije zasićenja u praktičnom radu.
Proučavan je učinak uklanjanja biološkog sloja zeolita na dušik, COD i druge zagađivače u simuliranoj seoskoj kanalizaciji.Rezultati pokazuju da je brzina uklanjanja amonijačnog dušika biološkim slojem zeolita veća od 95%, a na uklanjanje nitratnog dušika uvelike utiče vrijeme hidrauličkog zadržavanja.
Metoda jonske izmjene ima prednosti male investicije, jednostavnog procesa, praktičnog rada, neosjetljivosti na otrov i temperaturu i ponovne upotrebe zeolita regeneracijom.Međutim, kod tretmana otpadnih voda visoke koncentracije amonijačnog dušika česta je regeneracija, što otežava rad, pa se mora kombinirati s drugim metodama tretmana amonijačnim dušikom ili koristiti za tretman otpadnih voda niske koncentracije amonijačnog dušika.
Veleprodaja 4A Zeolita Manufacturer and Supplier |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Vrijeme objave: Jul-10-2024
