Hemikalija i postupak za uklanjanje amonijačnog dušika iz vode

1. Šta je amonijev dušik?

Amonijak dušik se odnosi na amonijak u obliku slobodnog amonijaka (ili nejonskog amonijaka, NH3) ili jonskog amonijaka (NH4+). Viši pH i veći udio slobodnog amonijaka; Naprotiv, udio amonijeve soli je visok.

Amonijak je hranjiva tvar u vodi koja može dovesti do eutrofikacije vode i glavni je zagađivač vode koji troši kisik, a toksičan je za ribe i neke vodene organizme.

Glavni štetni učinak amonijačnog dušika na vodene organizme je slobodni amonijak, čija je toksičnost desetine puta veća od toksičnosti amonijeve soli, a povećava se s povećanjem alkalnosti. Toksičnost amonijačnog dušika usko je povezana s pH vrijednošću i temperaturom vode u bazenu, općenito, što je pH vrijednost i temperatura vode viša, to je toksičnost jača.

Dvije kolorimetrijske metode približne osjetljivosti koje se obično koriste za određivanje amonijaka su klasična Nesslerova metoda reagensa i fenol-hipokloritna metoda. Titracije i električne metode se također često koriste za određivanje amonijaka; kada je sadržaj amonijačnog dušika visok, može se koristiti i metoda destilacijske titracije. (Nacionalni standardi uključuju Nathovu metodu reagensa, spektrofotometriju sa salicilnom kiselinom, metodu destilacije i titracije)

2. Proces fizičkog i hemijskog uklanjanja dušika

① Metoda hemijskog taloženja

Metoda hemijske precipitacije, poznata i kao MAP metoda precipitacije, jeste dodavanje magnezijuma i fosforne kiseline ili hidrogenfosfata u otpadnu vodu koja sadrži amonijak i azot, tako da NH4+ u otpadnoj vodi reaguje sa Mg+ i PO4- u vodenom rastvoru i stvara amonijak i magnezijum fosfat, molekularna formula je MgNH4P04.6H20, kako bi se postigla svrha uklanjanja amonijaka i azota. Magnezij amonijum fosfat, poznatiji kao struvit, može se koristiti kao kompost, dodatak tlu ili usporivač gorenja za građevinske konstrukcije. Reakcijska jednačina je sljedeća:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Glavni faktori koji utiču na efekat tretmana hemijskim taloženjem su pH vrijednost, temperatura, koncentracija amonijačnog dušika i molarni odnos (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Rezultati pokazuju da je efekat tretmana bolji kada je pH vrijednost 10, a molarni odnos magnezijuma, dušika i fosfora 1,2:1:1,2.

Korištenjem magnezijum hlorida i dinatrijum hidrogenfosfata kao sredstava za taloženje, rezultati pokazuju da je efekat tretmana bolji kada je pH vrijednost 9,5, a molarni odnos magnezijuma, azota i fosfora 1,2:1:1.

Rezultati pokazuju da je MgC12+Na3PO4.12H20 superiorniji u odnosu na druge kombinacije taložnih sredstava. 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 tokom 30 minuta smanjuje se sa 222 mg/L prije tretmana na 17 mg/L, a stopa uklanjanja je 92,3%.

Metoda hemijske precipitacije i metoda tečne membrane kombinovane su za tretman otpadnih voda od industrijske vode sa visokom koncentracijom amonijačnog azota. Pod uslovima optimizacije procesa precipitacije, stopa uklanjanja amonijačnog azota dostigla je 98,1%, a zatim je daljnji tretman metodom tečnog filma smanjio koncentraciju amonijačnog azota na 0,005 g/L, dostigavši ​​nacionalni standard emisije prve klase.

Istražen je učinak uklanjanja dvovalentnih metalnih iona (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) osim Mg+ na amonijev 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 krečom.

Prednost metode hemijskog taloženja je u tome što je, kada je koncentracija amonijačnog dušika u otpadnim vodama visoka, primjena drugih metoda ograničena, kao što su biološka metoda, metoda hloriranja na tački prekida, metoda membranske separacije, metoda ionske izmjene itd. U ovom slučaju, metoda hemijskog taloženja može se koristiti za predtretman. Efikasnost uklanjanja otpada metodom hemijskog taloženja je bolja i nije ograničena temperaturom, a postupak je jednostavan. Taloženi mulj koji sadrži magnezijum amonijum fosfat može se koristiti kao kompozitno gnojivo za iskorištavanje otpada, čime se nadoknađuje dio troškova; Ako se može kombinovati s nekim industrijskim preduzećima koja proizvode fosfatne otpadne vode i preduzećima koja proizvode slanu otopinu, može se uštedjeti farmaceutski troškovi i olakšati primjena u velikim razmjerima.

Nedostatak metode hemijskog taloženja je taj što zbog ograničenja produkta rastvorljivosti amonijum magnezijum fosfata, nakon što amonijačni azot u otpadnim vodama dostigne određenu koncentraciju, efekat uklanjanja nije očigledan, a troškovi ulaganja se znatno povećavaju. Stoga, metodu hemijskog taloženja treba koristiti u kombinaciji s drugim metodama pogodnim za napredni tretman. Količina korištenog reagensa je velika, proizvedeni mulj je velik, a troškovi tretmana su visoki. Uvođenje hloridnih iona i rezidualnog fosfora tokom doziranja hemikalija može lako uzrokovati sekundarno zagađenje.

Veleprodaja proizvođača i dobavljača aluminijum sulfata | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Veleprodaja proizvođača i dobavljača dibaznog natrijum fosfata | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②metoda ispuhivanja

Uklanjanje amonijačnog dušika metodom uduvavanja podrazumijeva podešavanje pH vrijednosti na alkalnu, tako da se amonijačni ion u otpadnoj vodi pretvara u amonijak, tako da uglavnom postoji u obliku slobodnog amonijaka, a zatim se slobodni amonijak uklanja iz otpadne vode putem nosećeg plina, kako bi se postigao cilj uklanjanja amonijačnog dušika. Glavni faktori koji utiču na efikasnost uduvavanja su pH vrijednost, temperatura, odnos plin-tečnost, brzina protoka plina, početna koncentracija i tako dalje. Trenutno se metoda uduvavanja široko koristi u tretmanu otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika.

Proučavano je uklanjanje amonijačnog dušika iz procjednih voda s deponije metodom ispuhivanja. Utvrđeno je da su ključni faktori koji kontroliraju efikasnost ispuhivanja temperatura, odnos plin-tečnost i pH vrijednost. Kada je temperatura vode veća od 2590°C, odnos plin-tečnost oko 3500°C, a pH oko 10,5, stopa uklanjanja može doseći više od 90% za procjedne vode s deponije s koncentracijom amonijačnog dušika od 2000-4000 mg/L. Rezultati pokazuju da kada je pH = 11,5, temperatura ispumpavanja 80°C i vrijeme ispumpavanja 120 minuta, stopa uklanjanja amonijačnog dušika iz otpadnih voda može doseći 99,2%.

Efikasnost ispuhivanja otpadnih voda visoke koncentracije amonijačnog dušika provedena je pomoću protustrujnog ispušnog tornja. Rezultati su pokazali da se efikasnost ispuhivanja povećava s povećanjem pH vrijednosti. Što je veći odnos plina i tekućine, veća je pokretačka sila prijenosa mase za skidanje amonijaka, a efikasnost skidanja se također povećava.

Uklanjanje amonijačnog dušika metodom uduvavanja je efikasno, jednostavno za rukovanje i lako za kontrolu. Uduvani amonijačni dušik može se koristiti kao apsorber sa sumpornom kiselinom, a generisani novac sumporne kiseline može se koristiti kao gnojivo. Metoda uduvavanja je trenutno često korištena tehnologija za fizičko i hemijsko uklanjanje dušika. Međutim, metoda uduvavanja ima neke nedostatke, kao što su često stvaranje kamenca u tornju za uduvavanje, niska efikasnost uklanjanja amonijačnog dušika na niskim temperaturama i sekundarno zagađenje uzrokovano gasom koji se uduvava. Metoda uduvavanja se obično kombinuje s drugim metodama tretmana otpadnih voda od amonijačnog dušika za predtretman otpadnih voda od amonijačnog dušika visoke koncentracije.

③Hlorisanje na tački prekida

Mehanizam uklanjanja amonijaka hlorisanjem na tački prekida je taj što gasoviti hlor reaguje sa amonijakom stvarajući bezopasni gasoviti azot, a N2 izlazi u atmosferu, zbog čega 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 hlorni gas prenosi u otpadnu vodu do određene tačke, sadržaj slobodnog hlora u vodi je nizak, a koncentracija amonijaka je nula. Kada količina hlornog gasa pređe tu tačku, količina slobodnog hlora u vodi će se povećati, stoga se ta tačka naziva tačka prekida, a hlorisanje u ovom stanju se naziva tačka prekida hlorisanja.

Metoda hlorisanja na tački prekida koristi se za tretman otpadnih voda od bušenja nakon uduvavanja amonijačnog azota, a efekat tretmana direktno zavisi od procesa uduvavanja amonijačnog azota prije tretmana. Kada se 70% amonijačnog azota iz otpadnih voda ukloni procesom uduvavanja, a zatim tretira hlorisanjem na tački prekida, masena koncentracija amonijačnog azota u efluentu je manja od 15 mg/L. Zhang Shengli i saradnici su kao predmet istraživanja uzeli simuliranu otpadnu vodu sa amonijačnim azotom sa masenom koncentracijom od 100 mg/L, a rezultati istraživanja su pokazali da su glavni i sekundarni faktori koji utiču na uklanjanje amonijačnog azota oksidacijom natrijum hipohlorita kvantitativni odnos hlora i amonijačnog azota, vrijeme reakcije i pH vrijednost.

Metoda hloriranja na tački prekida ima visoku efikasnost uklanjanja azota, stopa uklanjanja može doseći 100%, a koncentracija amonijaka u otpadnim vodama može se smanjiti na nulu. Efekat je stabilan i ne utiče na temperaturu; Manja investicija u opremu, brz i potpun odziv; Ima efekat sterilizacije i dezinfekcije vodenih tijela. Opseg primjene metode hloriranja na tački prekida je u otpadnim vodama sa koncentracijom amonijačnog azota manjom od 40 mg/L, tako da se metoda hloriranja na tački prekida uglavnom koristi za napredni tretman otpadnih voda sa amonijačnim azotom. Zahtjevi za sigurnom upotrebom i skladištenjem su visoki, troškovi tretmana su visoki, a nusproizvodi hloramini i hlorisani organski spojevi će izazvati sekundarno zagađenje.

④metoda katalitičke oksidacije

Metoda katalitičke oksidacije je metoda prečišćavanja koja se vrši djelovanjem katalizatora, pod određenom temperaturom i pritiskom, putem oksidacije zrakom. Organska materija i amonijak u otpadnim vodama mogu se oksidirati i razgraditi na bezopasne supstance poput CO2, N2 i H2O.

Faktori koji utiču na efekat katalitičke oksidacije su karakteristike katalizatora, temperatura, vrijeme reakcije, pH vrijednost, koncentracija amonijačnog dušika, pritisak, intenzitet miješanja i tako dalje.

Proučavan je proces razgradnje ozoniranog amonijačnog dušika. Rezultati su pokazali da kada se pH vrijednost poveća, nastaje vrsta HO radikala sa 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 se smanjuje s povećanjem vremena, a brzina uklanjanja amonijačnog dušika je oko 82%. CuO-MnO2-CeO2 je korišten kao kompozitni katalizator za tretman otpadnih voda od amonijačnog dušika. Eksperimentalni rezultati pokazuju da je oksidacijska aktivnost novopripremljenog kompozitnog katalizatora značajno poboljšana, a odgovarajući procesni uvjeti su 255 ℃, 4,2 MPa i pH = 10,8. Pri tretmanu otpadnih voda od amonijačnog dušika s početnom koncentracijom od 1023 mg/L, brzina uklanjanja amonijačnog dušika može doseći 98% u roku od 150 minuta, dostižući nacionalni standard sekundarnog ispuštanja (50 mg/L).

Katalitičke performanse TiO2 fotokatalizatora na zeolitnoj podlozi ispitane su proučavanjem brzine razgradnje amonijačnog dušika u rastvoru sumporne kiseline. Rezultati pokazuju da je optimalna doza TiO2/zeolitnog fotokatalizatora 1,5 g/L, a vrijeme reakcije 4 sata pod ultraljubičastim zračenjem. Brzina uklanjanja amonijačnog dušika iz otpadnih voda može doseći 98,92%. Proučavan je učinak uklanjanja fenolnog i amonijačnog dušika s visokim sadržajem željeza i nano-hlor dioksida pod ultraljubičastim svjetlom. Rezultati pokazuju da je brzina uklanjanja amonijačnog dušika 97,5% kada se pH = 9,0 primijeni na rastvor amonijačnog dušika s koncentracijom od 50 mg/L, što je 7,8% i 22,5% više od samog visokog željeza ili hlor dioksida.

Metoda katalitičke oksidacije ima prednosti visoke efikasnosti prečišćavanja, jednostavnog procesa, male površine dna itd., te se često koristi za tretman otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika. Problem primjene je kako spriječiti gubitak katalizatora i zaštititi opremu od korozije.

⑤metoda elektrohemijske oksidacije

Metoda elektrohemijske oksidacije odnosi se na metodu uklanjanja zagađivača iz vode korištenjem elektrooksidacije s katalitičkom aktivnošću. Faktori utjecaja su gustoća struje, ulazna brzina protoka, vrijeme izlaza i vrijeme tačke otapanja.

Proučavana je elektrohemijska oksidacija otpadnih voda od amonijaka i dušika u elektrolitičkoj ćeliji s cirkulacijskim protokom, gdje je pozitivni napon Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2 mrežna struja, a negativni Ti mrežna struja. Rezultati pokazuju da kada je koncentracija hloridnih iona 400 mg/L, početna koncentracija amonijačnog dušika je 40 mg/L, brzina protoka dotoka je 600 mL/min, gustoća struje je 20 mA/cm, a vrijeme elektrolize je 90 minuta, brzina uklanjanja amonijačnog dušika je 99,37%. To pokazuje da elektrolitička oksidacija otpadnih voda od amonijaka i dušika ima dobru primjenu.

3. Biohemijski proces uklanjanja azota

①cijela nitrifikacija i denitrifikacija

Proces nitrifikacije i denitrifikacije tokom cijelog procesa je vrsta biološke metode koja se već dugo vremena široko koristi. Ona pretvara amonijak iz otpadnih voda u azot kroz niz reakcija poput nitrifikacije i denitrifikacije pod djelovanjem različitih mikroorganizama, kako bi se postigao cilj prečišćavanja otpadnih voda. Proces nitrifikacije i denitrifikacije za uklanjanje amonijaka mora proći kroz dvije faze:

Reakcija nitrifikacije: Reakciju nitrifikacije dovršavaju aerobni autotrofni mikroorganizmi. U aerobnom stanju, neorganski 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, nitrificirajuće bakterije pretvaraju nitrit u nitrat (NO3-), a nitrificirajuće bakterije pretvaraju nitrit u nitrat (NO3-).

Reakcija denitrifikacije: Reakcija denitrifikacije je proces u kojem denitrificirajuće bakterije redukuju 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, one koriste kisik u nitratu kao akceptor elektrona i organsku materiju (BOD komponentu u kanalizaciji) kao donor elektrona kako bi obezbijedile energiju, oksidirale se i stabilizirale.

Cijeli proces nitrifikacije i denitrifikacije uglavnom uključuje primjenu 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 efekta, jednostavnog rada, bez sekundarnog zagađenja i niske cijene. Ova metoda također ima neke nedostatke, kao što je potreba za dodavanjem izvora ugljika kada je odnos C/N u otpadnoj vodi nizak, zahtjevi za temperaturom su relativno strogi, efikasnost je niska pri niskim temperaturama, površina je velika, potreba za kisikom je velika, 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, predtretman treba provesti prije tretmana otpadne vode s visokom koncentracijom amonijačnog dušika tako da koncentracija otpadne vode s amonijačnim dušikom bude manja od 500 mg/L. Tradicionalna biološka metoda je pogodna za tretman otpadne vode s niskom koncentracijom amonijačnog dušika koja sadrži organske tvari, kao što su kućne otpadne vode, hemijske otpadne vode itd.

②Istovremena nitrifikacija i denitrifikacija (SND)

Kada se nitrifikacija i denitrifikacija provode zajedno u istom reaktoru, to se naziva simultana digestijska denitrifikacija (SND). Otopljeni kisik u otpadnoj vodi ograničen je brzinom difuzije kako bi se stvorio gradijent otopljenog kisika u području mikrookruženja na mikrobnoj flokuli ili biofilmu, što čini gradijent otopljenog kisika na vanjskoj površini mikrobne flokule ili biofilma pogodnim za rast i razmnožavanje aerobnih nitrificirajućih bakterija i bakterija koje amonijakiziraju. Što je dublje u flokuli ili membrani, to je niža koncentracija otopljenog kisika, što rezultira anoksičnom zonom u kojoj dominiraju denitrificirajuće bakterije. Na taj način se formira simultani proces probave i denitrifikacije. Faktori koji utječu na simultanu probavu i denitrifikaciju su pH vrijednost, temperatura, alkalnost, izvor organskog ugljika, otopljeni kisik i starost mulja.

U oksidacijskom jarku Carrousel postojala je istovremena nitrifikacija/denitrifikacija, a koncentracija rastvorenog kisika između prozračenog impelera u oksidacijskom jarku Carrousel postepeno se smanjivala, a rastvoreni kisik u donjem dijelu oksidacijskog jarka Carrousel bio je niži nego u gornjem dijelu. 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 na to da se reakcije nitrifikacije i denitrifikacije odvijaju istovremeno u oksidacijskom kanalu Carrousel.

Studija o tretmanu kućnih otpadnih voda pokazuje da što je veći CODCr, to je denitrifikacija potpunija i uklanjanje TN bolje. Učinak rastvorenog kisika na istovremenu nitrifikaciju i denitrifikaciju je veliki. Kada se rastvoreni kisik kontrolira na 0,5~2 mg/L, učinak uklanjanja ukupnog dušika je dobar. Istovremeno, metoda nitrifikacije i denitrifikacije štedi reaktor, skraćuje vrijeme reakcije, ima nisku potrošnju energije, štedi ulaganja i lako je održavati pH vrijednost stabilnom.

③Kratkotrajna digestija i denitrifikacija

U istom reaktoru, bakterije koje oksidiraju amonijak koriste se za oksidaciju amonijaka u nitrit pod aerobnim uslovima, a zatim se nitrit direktno denitrificira da bi se proizveo azot s organskom materijom ili vanjskim izvorom ugljika kao donorom elektrona pod uslovima hipoksije. Faktori utjecaja nitrifikacije i denitrifikacije kratkog dometa su temperatura, slobodni amonijak, pH vrijednost i rastvoreni kisik.

Utjecaj temperature na nitrifikaciju kratkog dometa gradske kanalizacije bez morske vode i gradske kanalizacije sa 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 se može bolje postići u uslovima srednje temperature. Tehnološki univerzitet Delft razvio je SHARON proces, korištenje visoke temperature (oko 30-4090) pogoduje proliferaciji nitritnih bakterija, tako da nitritne bakterije gube konkurenciju, dok se kontrolisanjem starosti mulja eliminišu nitritne bakterije, tako da reakcija nitrifikacije prelazi u nitritnu fazu.

Na osnovu razlike u afinitetu prema kisiku između nitritnih bakterija i nitritnih bakterija, Laboratorija za mikrobnu ekologiju u Gentu razvila je OLAND proces kako bi se postigla akumulacija nitritnog dušika kontroliranjem otopljenog kisika radi eliminacije nitritne bakterije.

Rezultati pilot testa tretmana koksnih otpadnih voda nitrifikacijom i denitrifikacijom kratkog dometa pokazuju da kada su koncentracije ulaznog COD, amonijačnog dušika, TN i fenola 1201,6, 510,4, 540,1 i 110,4 mg/L, prosječne koncentracije efluenta COD, amonijačnog dušika, TN i fenola su 197,1, 14,2, 181,5 i 0,4 mg/L. Odgovarajuće stope uklanjanja bile su 83,6%, 97,2%, 66,4% i 99,6%, respektivno.

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 i niskim omjerom C/N. Nitrifikacija i denitrifikacija kratkog dometa imaju prednosti manjeg broja mulja, kratkog vremena reakcije i uštede volumena reaktora. Međutim, nitrifikacija i denitrifikacija kratkog dometa zahtijevaju stabilnu i trajnu akumulaciju nitrita, pa ključno je kako efikasno inhibirati aktivnost nitrificirajućih bakterija.

④ Anaerobna oksidacija amonijaka

Anaerobna amoksidacija je proces direktne oksidacije amonijačnog dušika u dušik pomoću autotrofnih bakterija pod uvjetima hipoksije, s nitroznim dušikom ili nitroznim dušikom kao akceptorom elektrona.

Proučavani su uticaji temperature i pH vrednosti na biološku aktivnost anammoX-a. Rezultati su pokazali da je optimalna temperatura reakcije bila 30℃, a pH vrednost 7,8. Proučavana je izvodljivost anaerobnog ammoX reaktora za tretman otpadnih voda visokog saliniteta i visoke koncentracije azota. Rezultati su pokazali da visoki salinitet značajno inhibira aktivnost anammoX-a, i da je ta inhibicija reverzibilna. Anaerobna aktivnost ammoX-a neaklimatizovanog mulja bila je 67,5% niža od kontrolnog mulja pri salinitetu od 30g.L-1(NaC1). Aktivnost anammoX-a aklimatizovanog mulja bila je 45,1% niža od kontrolnog. Kada je aklimatizovani mulj prebačen iz okruženja visokog saliniteta u okruženje niskog saliniteta (bez slane vode), anaerobna aktivnost ammoX-a se povećala za 43,1%. Međutim, reaktor je sklon smanjenju funkcionalnosti kada radi u okruženju visokog saliniteta duži vremenski period.

U poređenju sa tradicionalnim biološkim procesom, anaerobni ammoX je ekonomičnija tehnologija biološkog uklanjanja azota bez dodatnog izvora ugljika, sa niskom potrošnjom kisika, bez potrebe za reagensima za neutralizaciju i sa manjom proizvodnjom mulja. Nedostaci anaerobnog ammoxa su spora brzina reakcije, veliki volumen reaktora i nepovoljan izvor ugljika za anaerobni amMOX, što ima praktičan značaj za rješavanje problema otpadnih voda od amonijačnog azota sa slabom biorazgradivošću.

4. proces odvajanja i uklanjanja dušika adsorpcijom

1. Metoda membranske separacije

Metoda membranske separacije je korištenje selektivne propusnosti membrane za selektivno odvajanje komponenti u tekućini, kako bi se postigao cilj uklanjanja amonijačnog dušika. Uključuje reverznu osmozu, nanofiltraciju, deamonijirajuću membranu i elektrodijalizu. Faktori koji utječu na membransku separaciju su karakteristike membrane, pritisak ili napon, pH vrijednost, temperatura i koncentracija amonijačnog dušika.

Prema kvaliteti vode otpadnih voda od amonijačnog dušika koje ispušta topionica rijetkih zemalja, eksperiment reverzne osmoze proveden je sa simuliranim otpadnim vodama NH4C1 i NaCI. Utvrđeno je da pod istim uvjetima, reverzna osmoza ima veću stopu uklanjanja NaCI, dok NHCl ima veću stopu proizvodnje vode. Stopa uklanjanja NH4C1 iznosi 77,3% nakon tretmana reverznom osmozom, što se može koristiti kao predtretman otpadnih voda od amonijačnog dušika. Tehnologija reverzne osmoze može uštedjeti energiju, imati dobru termičku stabilnost, ali je otporna na hlor i zagađenje slaba.

Za tretman procjednih voda s deponije korišten je proces separacije biohemijskom nanofiltracijskom membranom, tako da je 85%~90% propusne tekućine ispušteno prema standardu, a samo 0%~15% koncentrirane kanalizacijske tekućine i blata vraćeno je u spremnik za smeće. Ozturki i saradnici tretirali su procjedne vode s deponije Odayeri u Turskoj nanofiltracijskom membranom, a stopa uklanjanja amonijačnog dušika bila je oko 72%. Nanofiltracijska membrana zahtijeva niži pritisak od membrane reverzne osmoze, jednostavna je za rukovanje.

Membranski sistem za uklanjanje amonijaka se obično koristi u tretmanu otpadnih voda sa visokim sadržajem amonijačnog azota. Amonijak azot u vodi ima sljedeći odnos: NH4- +OH- = NH3+H2O, otpadna voda koja sadrži amonijak teče u omotaču membranskog modula, a tečnost koja apsorbuje kiselinu teče u cijevi membranskog modula. Kada se pH vrednost otpadne vode poveća ili temperatura poraste, ravnoteža će se pomjeriti udesno, a amonijev ion NH4- postaje slobodni gasoviti NH3. U ovom trenutku, gasoviti NH3 može ući u tečnu fazu apsorpcije kiseline u cijevi iz faze otpadne vode u omotaču kroz mikropore na površini šupljih vlakana, koji se apsorbuje u kiseli rastvor i odmah postaje jonski NH4-. Održavajte pH vrednost otpadne vode iznad 10, a temperaturu iznad 35°C (ispod 50°C), tako da će NH4 u fazi otpadne vode kontinuirano prelaziti u NH3 i migrirati u tečnu fazu apsorpcije. Kao rezultat toga, koncentracija amonijačnog azota u otpadnoj vodi kontinuirano se smanjuje. Tečna faza apsorpcije kiseline, budući da sadrži samo kiselinu i NH4⁻, formira vrlo čistu amonijevu sol, koja nakon kontinuirane cirkulacije dostiže određenu koncentraciju, koja se može reciklirati. S jedne strane, upotreba ove tehnologije može značajno poboljšati brzinu uklanjanja amonijačnog dušika iz otpadnih voda, a s druge strane, može smanjiti ukupne operativne troškove sistema za prečišćavanje otpadnih voda.

②metoda elektrodijalize

Elektrodijaliza je metoda uklanjanja rastvorenih čvrstih materija iz vodenih rastvora primjenom napona između membranskih parova. Pod djelovanjem napona, amonijačni ioni i drugi ioni u otpadnoj vodi od amonijaka i azota se obogaćuju kroz membranu u koncentrovanoj vodi koja sadrži amonijak, kako bi se postigao cilj uklanjanja.

Metoda elektrodijalize korištena je za tretman neorganskih otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika i postignuti su dobri rezultati. Za otpadne vode s koncentracijom amonijačnog dušika od 2000-3000 mg/L, stopa uklanjanja amonijačnog dušika može biti veća od 85%, a koncentrirana amonijačna voda može se dobiti za 8,9%. Količina električne energije potrošene tokom rada elektrodijalize proporcionalna je količini amonijačnog dušika u otpadnim vodama. Tretman otpadnih voda elektrodijalizom nije ograničen pH vrijednošću, temperaturom i pritiskom, te je jednostavan za rukovanje.

Prednosti membranske separacije su visok oporavak amonijačnog dušika, jednostavan rad, stabilan učinak tretmana i odsustvo sekundarnog zagađenja. Međutim, pri tretmanu otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika, osim deamonizirane membrane, ostale membrane se lako začepljuju i talože kamenac, a regeneracija i ispiranje su česti, što povećava troškove tretmana. Stoga je ova metoda pogodnija za predtretman ili otpadne vode s niskom koncentracijom amonijačnog dušika.

③ Metoda ionske izmjene

Metoda ionske izmjene je metoda uklanjanja amonijačnog dušika iz otpadnih voda korištenjem materijala sa jakom selektivnom adsorpcijom amonijačnih iona. Najčešće korišteni adsorpcijski materijali su aktivni ugljen, zeolit, montmorilonit i izmjenjivačka smola. Zeolit ​​je vrsta siliko-aluminata sa trodimenzionalnom prostornom strukturom, pravilnom strukturom pora i šupljinama, među kojima klinoptilolit ima jak selektivni kapacitet adsorpcije amonijačnih iona i nisku cijenu, pa se često koristi kao adsorpcijski materijal za otpadne vode s amonijačnim dušikom u inženjerstvu. Faktori koji utječu na učinak tretmana klinoptilolitom uključuju veličinu čestica, koncentraciju amonijačnog dušika u ulasku, vrijeme kontakta, pH vrijednost i tako dalje.

Adsorpcijski učinak zeolita na amonijak dušika je očigledan, zatim slijedi ranit, a učinak tla i keramizita je slab. Glavni način uklanjanja amonijaka 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. Adsorpcijski kapacitet četiri punila smanjivao se s porastom temperature u rasponu od 15-35℃, a povećavao se s porastom pH vrijednosti u rasponu od 3-9. Adsorpcijska ravnoteža postignuta je nakon 6 sati oscilacije.

Proučavana je izvodljivost uklanjanja amonijačnog dušika iz procjedne vode s deponije adsorpcijom zeolita. Eksperimentalni rezultati pokazuju da svaki gram zeolita ima ograničeni potencijal adsorpcije od 15,5 mg amonijačnog dušika. Kada je veličina čestica zeolita 30-16 mesh, stopa uklanjanja amonijačnog dušika dostiže 78,5%. Pri istom vremenu adsorpcije, dozi i veličini čestica zeolita, što je veća koncentracija amonijačnog dušika u udjelu, to je veća stopa adsorpcije i izvodljivo je da zeolit ​​kao adsorbent ukloni amonijačni dušik iz procjedne vode. Istovremeno, ističe se da je stopa adsorpcije amonijačnog dušika zeolitom niska i da je zeolitu teško dostići kapacitet zasićenja adsorpcije u praktičnom radu.

Proučavan je učinak uklanjanja dušika, HPK i drugih zagađivača iz simulirane seoske kanalizacije pomoću biološkog zeolitnog sloja. Rezultati pokazuju da je stopa uklanjanja amonijačnog dušika pomoću biološkog zeolitnog sloja veća od 95%, a na uklanjanje nitratnog dušika uveliko utječe vrijeme hidrauličkog zadržavanja.

Metoda ionske izmjene ima prednosti malih ulaganja, jednostavnog procesa, praktičnog rukovanja, neosjetljivosti na otrove i temperaturu, te ponovne upotrebe zeolita regeneracijom. Međutim, prilikom tretmana otpadnih voda s visokom koncentracijom amonijačnog dušika, regeneracija je česta, što otežava rad, pa ju je potrebno kombinirati s drugim metodama tretmana amonijačnim dušikom ili koristiti za tretman otpadnih voda s niskom koncentracijom amonijačnog dušika.

Veleprodaja proizvođača i dobavljača 4A zeolita | EVERBRIGHT (cnchemist.com)