1. Ce este azotul amoniac?
Azotul amoniac se referă la amoniac sub formă de amoniac liber (sau amoniac neionic, NH3) sau amoniac ionic (NH4+).pH mai mare și proporție mai mare de amoniac liber;Dimpotrivă, proporția de sare de amoniu este mare.
Azotul amoniac este un nutrient din apă, care poate duce la eutrofizarea apei și este principalul poluant consumator de oxigen din apă, care este toxic pentru pești și pentru unele organisme acvatice.
Principalul efect nociv al azotului amoniacului asupra organismelor acvatice este amoniacul liber, a cărui toxicitate este de zeci de ori mai mare decât cea a sării de amoniu și crește odată cu creșterea alcalinității.Toxicitatea azotului amoniacului este strâns legată de valoarea pH-ului și temperatura apei din piscina, în general, cu cât valoarea pH-ului și temperatura apei sunt mai mari, cu atât toxicitatea este mai puternică.
Două metode colorimetrice cu sensibilitate aproximativă utilizate în mod obișnuit pentru determinarea amoniacului sunt metoda clasică cu reactiv Nessler și metoda fenol-hipoclorit.Titrările și metodele electrice sunt, de asemenea, utilizate în mod obișnuit pentru a determina amoniacul;Când conținutul de azot amoniac este mare, se poate utiliza și metoda de titrare prin distilare.(Standardele naționale includ metoda reactivului Nath, spectrofotometria acidului salicilic, metoda de distilare – titrare)
2. Procesul fizic și chimic de îndepărtare a azotului
① Metoda de precipitare chimică
Metoda de precipitare chimică, cunoscută și sub denumirea de metoda de precipitare MAP, constă în adăugarea de magneziu și acid fosforic sau hidrogen fosfat în apele reziduale care conțin azot amoniac, astfel încât NH4+ din apa reziduală să reacționeze cu Mg+ și PO4- într-o soluție apoasă pentru a genera precipitarea fosfatului de amoniu și magneziu. , formula moleculară este MgNH4P04.6H20, astfel încât să se realizeze scopul de a îndepărta azotul amoniac.Fosfatul de magneziu de amoniu, cunoscut în mod obișnuit sub numele de struvit, poate fi folosit ca compost, aditiv pentru sol sau ignifug pentru construcția produselor structurale.Ecuația reacției este următoarea:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Principalii factori care afectează efectul de tratament al precipitațiilor chimice sunt valoarea pH-ului, temperatura, concentrația de azot amoniac și raportul molar (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Rezultatele arată că atunci când valoarea pH-ului este 10 și raportul molar dintre magneziu, azot și fosfor este de 1,2:1:1,2, efectul tratamentului este mai bun.
Folosind clorură de magneziu și hidrogenofosfat disodic ca agenți de precipitare, rezultatele arată că efectul tratamentului este mai bun atunci când valoarea pH-ului este de 9,5 și raportul molar dintre magneziu, azot și fosfor este de 1,2:1:1.
Rezultatele arată că MgC12+Na3PO4.12H20 este superior altor combinații de agenți de precipitare.Când valoarea pH-ului este 10,0, temperatura este de 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, concentrația de masă a azotului amoniac în apa uzată după agitare timp de 30 de minute este redusă de la 222mg/L înainte de tratament la 17mg/L, iar rata de eliminare este de 92,3%.
Metoda de precipitare chimică și metoda membranei lichide au fost combinate pentru tratarea apelor uzate industriale cu concentrație mare de azot amoniac.În condițiile optimizării procesului de precipitare, rata de îndepărtare a azotului amoniac a atins 98,1%, iar apoi tratamentul suplimentar cu metoda filmului lichid a redus concentrația de azot amoniac la 0,005 g/L, atingând standardul național de emisie de primă clasă.
A fost investigat efectul de îndepărtare al ionilor metalici divalenți (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) alții decât Mg+ asupra azotului amoniac sub acțiunea fosfatului.A fost propus un nou proces de precipitare CaSO4 - precipitare MAP pentru apele reziduale cu sulfat de amoniu.Rezultatele arată că regulatorul tradițional de NaOH poate fi înlocuit cu var.
Avantajul metodei de precipitare chimică este că, atunci când concentrația de ape uzate cu azot amoniac este mare, aplicarea altor metode este limitată, cum ar fi metoda biologică, metoda de clorinare a punctului de rupere, metoda de separare prin membrană, metoda schimbului de ioni etc. În acest moment, Metoda de precipitare chimică poate fi utilizată pentru pretratare.Eficiența de îndepărtare a metodei de precipitare chimică este mai bună și nu este limitată de temperatură, iar operarea este simplă.Nămolul precipitat care conține fosfat de magneziu amoniu poate fi folosit ca îngrășământ compozit pentru a realiza utilizarea deșeurilor, compensând astfel o parte din cost;Dacă poate fi combinat cu unele întreprinderi industriale care produc ape uzate fosfatice și întreprinderi care produc saramură, poate economisi costurile farmaceutice și poate facilita aplicarea pe scară largă.
Dezavantajul metodei de precipitare chimică este că, din cauza restrângerii produsului de solubilitate al fosfatului de amoniu și magneziu, după ce azotul amoniac din apa uzată atinge o anumită concentrație, efectul de îndepărtare nu este evident și costul de intrare este mult crescut.Prin urmare, metoda de precipitare chimică trebuie utilizată în combinație cu alte metode adecvate pentru tratamentul avansat.Cantitatea de reactiv folosită este mare, nămolul produs este mare, iar costul tratamentului este mare.Introducerea ionilor de clorură și a fosforului rezidual în timpul dozării substanțelor chimice poate provoca cu ușurință poluare secundară.
Producător și furnizor de sulfat de aluminiu cu ridicata |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Producător și furnizor de fosfat dibazic de sodiu cu ridicata |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
② metoda de eliminare
Îndepărtarea azotului amoniac prin metoda de suflare este de a ajusta valoarea pH-ului la alcalin, astfel încât ionul de amoniac din apa uzată să fie transformat în amoniac, astfel încât să existe în principal sub formă de amoniac liber, iar apoi amoniacul liber să fie eliminat. a apei uzate prin gazul purtător, astfel încât să se realizeze scopul de a îndepărta azotul amoniac.Principalii factori care afectează eficiența suflarii sunt valoarea pH-ului, temperatura, raportul gaz-lichid, debitul de gaz, concentrația inițială și așa mai departe.În prezent, metoda blow-off este utilizată pe scară largă în tratarea apelor uzate cu concentrație mare de azot amoniac.
S-a studiat eliminarea azotului amoniac din levigatul depozitului de deșeuri prin metoda de evacuare.S-a constatat că factorii cheie care controlează eficiența suflarii au fost temperatura, raportul gaz-lichid și valoarea pH-ului.Când temperatura apei este mai mare de 2590, raportul gaz-lichid este de aproximativ 3500, iar pH-ul este de aproximativ 10,5, rata de îndepărtare poate ajunge la mai mult de 90% pentru levigatul de la depozitul de deșeuri, cu o concentrație de azot amoniac mai mare de 2000-4000 mg/ L.Rezultatele arată că atunci când pH=11,5, temperatura de stripare este de 80cC și timpul de stripare este de 120min, rata de îndepărtare a azotului amoniac din apele uzate poate ajunge la 99,2%.
Eficiența de evacuare a apei uzate cu azot amoniac cu concentrație mare a fost realizată cu un turn de evacuare în contracurent.Rezultatele au arătat că eficiența de suflare a crescut odată cu creșterea valorii pH-ului.Cu cât raportul gaz-lichid este mai mare, cu atât este mai mare forța motrice a transferului de masă de stripare a amoniacului, iar eficiența de stripare crește, de asemenea.
Îndepărtarea azotului de amoniac prin metoda de suflare este eficientă, ușor de operat și ușor de controlat.Azotul de amoniac suflat poate fi folosit ca absorbant cu acid sulfuric, iar banii generați de acid sulfuric pot fi folosiți ca îngrășământ.Metoda de suflare este o tehnologie utilizată în mod obișnuit pentru îndepărtarea fizică și chimică a azotului în prezent.Cu toate acestea, metoda de suflare are unele dezavantaje, cum ar fi scalarea frecventă în turnul de suflare, eficiența scăzută de îndepărtare a azotului amoniac la temperatură scăzută și poluarea secundară cauzată de gazul de evacuare.Metoda de evaporare este, în general, combinată cu alte metode de tratare a apelor uzate cu azot amoniac pentru a pretrata apele uzate cu azot amoniac cu concentrație mare.
③Punctul de rupere de clorinare
Mecanismul de îndepărtare a amoniacului prin clorinarea punctului de rupere este că clorul gazos reacţionează cu amoniacul pentru a produce azot gazos inofensiv, iar N2 scapă în atmosferă, făcând ca sursa de reacţie să continue spre dreapta.Formula reacției este:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Când clorul gazos este transferat în apa uzată până la un anumit punct, conținutul de clor liber din apă este scăzut, iar concentrația de amoniac este zero.Când cantitatea de clor gazos trece de punctul, cantitatea de clor liber din apă va crește, prin urmare, punctul se numește punct de rupere, iar clorarea în această stare se numește clorinare punct de rupere.
Metoda de clorinare a punctului de rupere este utilizată pentru tratarea apelor uzate de foraj după suflarea cu azot amoniac, iar efectul de tratare este afectat direct de procesul de suflare cu azot amoniac de pretratare.Când 70% din azotul amoniac din apa uzată este îndepărtat prin procesul de suflare și apoi tratat prin clorinare la punctul de rupere, concentrația de masă a azotului amoniac din efluent este mai mică de 15 mg/L.Zhang Shengli și colab.au luat ca obiect de cercetare apa uzată simulată cu azot amoniacal cu o concentrație de masă de 100 mg/L, iar rezultatele cercetării au arătat că factorii principali și secundari care afectează eliminarea azotului amoniac prin oxidarea hipocloritului de sodiu au fost raportul cantităților dintre clor și azot amoniacal, timpul de reacție și valoarea pH-ului.
Metoda de clorinare la punctul de rupere are o eficiență ridicată de îndepărtare a azotului, rata de îndepărtare poate ajunge la 100%, iar concentrația de amoniac din apele uzate poate fi redusă la zero.Efectul este stabil și nu este afectat de temperatură;Mai puține investiții în echipamente, răspuns rapid și complet;Are efect de sterilizare și dezinfecție asupra corpului de apă.Domeniul de aplicare al metodei de clorinare a punctului de rupere este că concentrația apei uzate cu azot amoniac este mai mică de 40 mg/L, astfel încât metoda de clorinare a punctului de rupere este utilizată în principal pentru tratarea avansată a apelor uzate cu azot amoniac.Cerința de utilizare și depozitare în siguranță este ridicată, costul tratamentului este mare, iar subprodusele cloraminele și organicele clorurate vor cauza poluare secundară.
④metoda de oxidare catalitică
Metoda de oxidare catalitică este prin acțiunea catalizatorului, la o anumită temperatură și presiune, prin oxidarea aerului, materia organică și amoniacul din ape uzate pot fi oxidate și descompuse în substanțe inofensive precum CO2, N2 și H2O, pentru a atinge scopul purificării.
Factorii care afectează efectul oxidării catalitice sunt caracteristicile catalizatorului, temperatura, timpul de reacție, valoarea pH-ului, concentrația de azot amoniac, presiunea, intensitatea agitației și așa mai departe.
A fost studiat procesul de degradare a azotului amoniac ozonat.Rezultatele au arătat că atunci când valoarea pH-ului a crescut, a fost produs un fel de radical H2O cu o puternică capacitate de oxidare, iar viteza de oxidare a fost accelerată semnificativ.Studiile arată că ozonul poate oxida azotul amoniac în nitriți și nitriții în nitrat.Concentrația de azot amoniac în apă scade odată cu creșterea timpului, iar rata de îndepărtare a azotului amoniac este de aproximativ 82%.CuO-Mn02-Ce02 a fost utilizat ca catalizator compozit pentru tratarea apelor uzate cu azot amoniac.Rezultatele experimentale arată că activitatea de oxidare a catalizatorului compozit nou preparat este semnificativ îmbunătățită, iar condițiile adecvate de proces sunt 255℃, 4,2MPa și pH=10,8.În tratarea apelor uzate cu azot amoniac cu o concentrație inițială de 1023 mg/L, rata de eliminare a azotului amoniac poate ajunge la 98% în 150 de minute, atingând standardul național de descărcare secundară (50 mg/L).
Performanța catalitică a fotocatalizatorului TiO2 pe suport de zeolit a fost investigată prin studierea vitezei de degradare a azotului amoniac în soluția de acid sulfuric.Rezultatele arată că doza optimă de fotocatalizator Ti02/zeolit este de 1,5 g/L și timpul de reacție este de 4 ore sub iradiere ultravioletă.Rata de eliminare a azotului amoniac din apele uzate poate ajunge la 98,92%.A fost studiat efectul de îndepărtare a dioxidului de fier și nano-chin sub lumină ultravioletă asupra fenolului și a azotului amoniac.Rezultatele arată că rata de îndepărtare a azotului amoniac este de 97,5% atunci când pH=9,0 este aplicat soluției de azot amoniac cu o concentrație de 50mg/L, care este cu 7,8% și 22,5% mai mare decât cea a fierului ridicat sau a dioxidului de China.
Metoda de oxidare catalitică are avantajele unei eficiențe ridicate de purificare, proces simplu, suprafață mică de fund etc. și este adesea folosită pentru tratarea apelor uzate cu azot amoniac cu concentrație mare.Dificultatea aplicării este cum să preveniți pierderea catalizatorului și protecția împotriva coroziunii a echipamentului.
⑤metoda de oxidare electrochimică
Metoda de oxidare electrochimică se referă la metoda de îndepărtare a poluanților din apă prin utilizarea electrooxidării cu activitate catalitică.Factorii de influență sunt densitatea curentului, debitul de intrare, timpul de ieșire și timpul de soluție punctual.
S-a studiat oxidarea electrochimică a apei uzate amoniac-azot într-o celulă electrolitică cu flux circulant, unde pozitivul este Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 electricitatea rețelei și negativul este Ti-electricitatea rețelei.Rezultatele arată că atunci când concentrația de ioni de clorură este de 400mg/L, concentrația inițială de azot amoniac este de 40mg/L, debitul de influenț este de 600mL/min, densitatea de curent este de 20mA/cm, iar timpul electrolitic este de 90min, amoniacul. rata de eliminare a azotului este de 99,37%.Acesta arată că oxidarea electrolitică a apelor uzate amoniac-azot are o bună perspectivă de aplicare.
3. Procesul biochimic de îndepărtare a azotului
①întreaga nitrificare și denitrificare
Nitrificarea și denitrificarea întregului proces este un fel de metodă biologică care a fost utilizată pe scară largă de mult timp în prezent.El transformă azotul amoniac din apele uzate în azot printr-o serie de reacții precum nitrificarea și denitrificarea sub acțiunea diferitelor microorganisme, astfel încât să se realizeze scopul epurării apelor uzate.Procesul de nitrificare și denitrificare pentru îndepărtarea azotului amoniac trebuie să treacă prin două etape:
Reacția de nitrificare: Reacția de nitrificare este completată de microorganisme aerobe autotrofe.În stare aerobă, azotul anorganic este folosit ca sursă de azot pentru a transforma NH4+ în NO2-, iar apoi este oxidat la NO3-.Procesul de nitrificare poate fi împărțit în două etape.În a doua etapă, nitritul este transformat în nitrat (NO3-) de către bacteriile nitrificatoare, iar nitritul este transformat în nitrat (NO3-) de către bacteriile nitrificante.
Reacția de denitrificare: Reacția de denitrificare este procesul prin care bacteriile denitrificatoare reduc azotul nitrat și azotul nitrat în azot gazos (N2) în stare de hipoxie.Bacteriile denitrificatoare sunt microorganisme heterotrofe, majoritatea aparținând bacteriilor amphictice.În starea de hipoxie, ei folosesc oxigenul din nitrat ca acceptor de electroni și materia organică (componenta DBO din canalizare) ca donor de electroni pentru a furniza energie și a fi oxidat și stabilizat.
Aplicațiile de inginerie de nitrificare și denitrificare a întregului proces includ în principal AO, A2O, șanț de oxidare etc., care este o metodă mai matură utilizată în industria de îndepărtare biologică a azotului.
Întreaga metodă de nitrificare și denitrificare are avantajele efectului stabil, funcționarea simplă, fără poluare secundară și costuri reduse.Această metodă are, de asemenea, unele dezavantaje, cum ar fi sursa de carbon trebuie adăugată atunci când raportul C/N în apa uzată este scăzut, cerința de temperatură este relativ strictă, eficiența este scăzută la temperatură scăzută, zona este mare, cererea de oxigen este mare, iar unele substanțe dăunătoare, cum ar fi ionii de metale grele, au un efect de presare asupra microorganismelor, care trebuie îndepărtate înainte de aplicarea metodei biologice.În plus, concentrația mare de azot amoniac în apa uzată are și un efect inhibitor asupra procesului de nitrificare.Prin urmare, pretratarea trebuie efectuată înainte de tratarea apelor uzate cu azot amoniac cu concentrație mare, astfel încât concentrația apei uzate cu azot amoniac să fie mai mică de 500 mg/L.Metoda biologică tradițională este potrivită pentru tratarea apelor uzate cu azot amoniac cu concentrație scăzută care conțin materie organică, cum ar fi ape uzate menajere, ape uzate chimice etc.
②Nitrificare și denitrificare simultană (SND)
Când nitrificarea și denitrificarea sunt efectuate împreună în același reactor, se numește denitrificare prin digestie simultană (SND).Oxigenul dizolvat în apele uzate este limitat de viteza de difuzie pentru a produce un gradient de oxigen dizolvat în zona micromediului pe flocul microbian sau biofilm, ceea ce face ca gradientul de oxigen dizolvat de pe suprafața exterioară a flocului microbian sau biofilm să conducă la creșterea și propagarea. a bacteriilor aerobe nitrificatoare și a bacteriilor amoniatoare.Cu cât este mai adânc în floc sau membrană, cu atât concentrația de oxigen dizolvat este mai mică, rezultând o zonă anoxică în care domină bacteriile denitrificatoare.Formând astfel procesul simultan de digestie și denitrificare.Factorii care afectează digestia și denitrificarea simultană sunt valoarea pH-ului, temperatura, alcalinitatea, sursa de carbon organic, oxigenul dizolvat și vârsta nămolului.
Nitrificare/denitrificare simultană a existat în șanțul de oxidare Carrousel, iar concentrația de oxigen dizolvat între rotorul aerat din șanțul de oxidare Carrousel a scăzut treptat, iar oxigenul dizolvat în partea inferioară a șanțului de oxidare Carrousel a fost mai mic decât cel din partea superioară. .Ratele de formare și consum de azot azotat în fiecare parte a canalului sunt aproape egale, iar concentrația de azot amoniac în canal este întotdeauna foarte scăzută, ceea ce indică faptul că reacțiile de nitrificare și denitrificare au loc simultan în canalul de oxidare Carrousel.
Studiul privind tratarea apelor uzate menajere arată că cu cât CODCr este mai mare, cu atât denitrificarea este mai completă și cu atât îndepărtarea TN este mai bună.Efectul oxigenului dizolvat asupra nitrificării și denitrificării simultane este mare.Când oxigenul dizolvat este controlat la 0,5 ~ 2 mg/L, efectul total de îndepărtare a azotului este bun.În același timp, metoda de nitrificare și denitrificare salvează reactorul, scurtează timpul de reacție, are un consum redus de energie, economisește investiții și este ușor de păstrat stabilă valoarea pH-ului.
③ Digestia și denitrificarea pe distanță scurtă
În același reactor, bacteriile de oxidare a amoniacului sunt folosite pentru a oxida amoniacul în nitriți în condiții aerobe, iar apoi nitritul este denitrificat direct pentru a produce azot cu materie organică sau sursă externă de carbon ca donor de electroni în condiții de hipoxie.Factorii de influență ai nitrificării și denitrificării pe distanță scurtă sunt temperatura, amoniacul liber, valoarea pH-ului și oxigenul dizolvat.
Efectul temperaturii asupra nitrificării pe distanță scurtă a apelor uzate municipale fără apă de mare și a apelor uzate municipale cu 30% apă de mare.Rezultatele experimentale arată că: pentru canalizarea municipală fără apă de mare, creșterea temperaturii este favorabilă realizării nitrificării pe rază scurtă.Când proporția de apă de mare în canalizarea menajeră este de 30%, nitrificarea pe distanță scurtă poate fi realizată mai bine în condiții de temperatură medie.Universitatea de Tehnologie Delft a dezvoltat procesul SHARON, utilizarea temperaturii ridicate (aproximativ 30-4090) este favorabilă proliferării bacteriilor nitriți, astfel încât bacteriile nitriți să piardă competiția, în timp ce prin controlul vârstei nămolului pentru a elimina bacteriile nitriți, astfel încât că reacţia de nitrificare în stadiul de nitriţi.
Pe baza diferenței de afinitate pentru oxigen dintre bacteriile nitriți și bacteriile cu nitriți, Laboratorul de Ecologie microbiană Gent a dezvoltat procesul OLAND pentru a obține acumularea de azot de nitriți prin controlul oxigenului dizolvat pentru a elimina bacteriile de nitriți.
Rezultatele testului pilot de tratare a apelor uzate de cocsificare prin nitrificare și denitrificare pe distanță scurtă arată că atunci când concentrațiile de COD, azot amoniacal, TN și fenol influent sunt de 1201,6,510,4,540,1 și 110,4mg/L, COD efluent mediu, azot amoniac. ,TN și concentrațiile de fenol sunt 197,1,14,2,181,5 și, respectiv, 0,4mg/L.Ratele de îndepărtare corespunzătoare au fost de 83,6%, 97,2%, 66,4% și, respectiv, 99,6%.
Procesul de nitrificare și denitrificare pe distanță scurtă nu trece prin etapa de nitrați, economisind sursa de carbon necesară pentru îndepărtarea biologică a azotului.Are anumite avantaje pentru apele uzate cu azot amoniac cu raport C/N scăzut.Nitrificarea și denitrificarea pe rază scurtă de acțiune are avantajele unui nămol mai mic, timp de reacție scurt și economisirea volumului reactorului.Cu toate acestea, nitrificarea și denitrificarea pe distanță scurtă necesită o acumulare stabilă și de durată a nitriților, așa că modul de a inhiba eficient activitatea bacteriilor de nitrificare devine cheia.
④ Oxidarea anaerobă a amoniacului
Amoxidarea anaerobă este un proces de oxidare directă a azotului amoniac în azot de către bacterii autotrofe în condiția hipoxiei, cu azot azot sau azot azot ca acceptor de electroni.
Au fost studiate efectele temperaturii și ale pH-ului asupra activității biologice a anammoX.Rezultatele au arătat că temperatura optimă de reacție a fost de 30℃ și valoarea pH-ului a fost 7,8.S-a studiat fezabilitatea reactorului anaerob ammoX pentru tratarea apelor uzate cu salinitate ridicată și concentrație mare de azot.Rezultatele au arătat că salinitatea ridicată a inhibat semnificativ activitatea anammoX, iar această inhibare a fost reversibilă.Activitatea ammox anaerobă a nămolului neaclimatizat a fost cu 67,5% mai mică decât cea a nămolului martor la o salinitate de 30 g.L-1 (NaC1).Activitatea anammoX a nămolului aclimatizat a fost cu 45,1% mai mică decât cea a martorului.Când nămolul aclimatizat a fost transferat dintr-un mediu cu salinitate ridicată într-un mediu cu salinitate scăzută (fără saramură), activitatea amoX anaerobă a crescut cu 43,1%.Cu toate acestea, reactorul este predispus la declinul funcționării atunci când funcționează la salinitate ridicată pentru o perioadă lungă de timp.
În comparație cu procesul biologic tradițional, ammoX anaerob este o tehnologie biologică de îndepărtare a azotului mai economică, fără sursă suplimentară de carbon, cerere scăzută de oxigen, fără nevoie de reactivi pentru neutralizare și producție mai mică de nămol.Dezavantajele ammoxului anaerob sunt că viteza de reacție este lentă, volumul reactorului este mare, iar sursa de carbon este nefavorabilă amMOX anaerob, ceea ce are o semnificație practică pentru soluționarea apei uzate cu azot amoniac cu biodegradabilitate slabă.
4.procesul de îndepărtare a azotului de separare și adsorbție
① metoda de separare prin membrană
Metoda de separare a membranei este de a utiliza permeabilitatea selectivă a membranei pentru a separa selectiv componentele din lichid, astfel încât să se atingă scopul eliminării azotului amoniac.Inclusiv osmoză inversă, nanofiltrare, membrană de deamonizare și electrodializă.Factorii care afectează separarea membranei sunt caracteristicile membranei, presiunea sau tensiunea, valoarea pH-ului, temperatura și concentrația de azot amoniac.
În conformitate cu calitatea apei apelor uzate cu azot amoniac evacuate de topitoria cu pământuri rare, experimentul de osmoză inversă a fost efectuat cu apă uzată simulată NH4C1 și NaCI.S-a constatat că în aceleași condiții, osmoza inversă are o rată de îndepărtare mai mare a NaCI, în timp ce NHCl are o rată de producție de apă mai mare.Rata de îndepărtare a NH4C1 este de 77,3% după tratarea cu osmoză inversă, care poate fi utilizată ca pretratare a apelor uzate cu azot amoniac.Tehnologia de osmoză inversă poate economisi energie, o bună stabilitate termică, dar rezistența la clor, rezistența la poluare este slabă.
Un proces biochimic de separare cu membrană de nanofiltrare a fost utilizat pentru a trata levigatul depozitului, astfel încât 85% ~ 90% din lichidul permeabil a fost descărcat conform standardului și doar 0% ~ 15% din lichidul de canalizare concentrat și noroiul au fost returnate la rezervor de gunoi.Ozturki şi colab.a tratat levigatul depozitului de gunoi de la Odayeri din Turcia cu membrană de nanofiltrare, iar rata de îndepărtare a azotului amoniac a fost de aproximativ 72%.Membrana de nanofiltrare necesită o presiune mai mică decât membrana de osmoză inversă, ușor de operat.
Sistemul cu membrană de îndepărtare a amoniacului este utilizat în general la tratarea apelor uzate cu azot amoniac ridicat.Azotul de amoniac din apă are următorul echilibru: NH4- +OH-= NH3+H2O în funcțiune, apa uzată care conține amoniac curge în carcasa modulului de membrană, iar lichidul care absorb acidul curge în conducta membranei. modul.Când PH-ul apei uzate crește sau temperatura crește, echilibrul se va deplasa spre dreapta, iar ionul de amoniu NH4- devine NH3 gazos liber.În acest moment, NH3 gazos poate intra în faza lichidă de absorbție a acidului în conductă din faza apei reziduale din înveliș prin microporii de pe suprafața fibrei goale, care este absorbită de soluția acidă și devine imediat NH4- ionic.Păstrați PH-ul apei uzate peste 10 și temperatura peste 35 ° C (sub 50 ° C), astfel încât NH4 din faza apei uzate să devină continuu NH3 la migrarea fazei lichide de absorbție.Ca urmare, concentrația de azot amoniac din partea apei uzate a scăzut continuu.Faza lichidă de absorbție a acidului, deoarece există doar acid și NH4-, formează o sare de amoniu foarte pură, și atinge o anumită concentrație după circulație continuă, care poate fi reciclată.Pe de o parte, utilizarea acestei tehnologii poate îmbunătăți considerabil rata de eliminare a azotului amoniac din apele uzate și, pe de altă parte, poate reduce costul total de operare al sistemului de tratare a apelor uzate.
② metoda de electrodializă
Electrodializa este o metodă de îndepărtare a solidelor dizolvate din soluții apoase prin aplicarea unei tensiuni între perechile de membrane.Sub acțiunea tensiunii, ionii de amoniac și alți ioni din apa reziduală amoniac-azot sunt îmbogățiți prin membrana în apa concentrată care conține amoniac, astfel încât să se realizeze scopul eliminării.
Metoda electrodializa a fost folosită pentru tratarea apelor uzate anorganice cu concentrație mare de azot amoniac și a obținut rezultate bune.Pentru 2000-3000 mg/L de apă uzată cu azot amoniac, rata de eliminare a azotului amoniac poate fi mai mare de 85%, iar apa concentrată cu amoniac poate fi obținută cu 8,9%.Cantitatea de energie electrică consumată în timpul funcționării electrodializei este proporțională cu cantitatea de azot amoniac din apa uzată.Tratarea prin electrodializă a apelor uzate nu este limitată de valoarea pH-ului, temperatură și presiune și este ușor de operat.
Avantajele separării prin membrană sunt recuperarea ridicată a azotului amoniac, operarea simplă, efectul de tratament stabil și lipsa poluării secundare.Cu toate acestea, în tratarea apelor uzate cu azot amoniac cu concentrație mare, cu excepția membranei deamoniate, alte membrane sunt ușor de detartat și înfundat, iar regenerarea și spălarea în contra sunt frecvente, crescând costul de tratare.Prin urmare, această metodă este mai potrivită pentru pretratarea sau pentru apele uzate cu azot amoniac cu concentrație scăzută.
③ Metoda schimbului de ioni
Metoda schimbului de ioni este o metodă de îndepărtare a azotului amoniac din apele uzate prin utilizarea materialelor cu absorbție selectivă puternică a ionilor de amoniac.Materialele de adsorbție utilizate în mod obișnuit sunt cărbunele activ, zeolitul, montmorillonitul și rășina schimbătoare.Zeolitul este un fel de silico-aluminat cu structură spațială tridimensională, structură a porilor obișnuiți și găuri, printre care clinoptilolitul are o capacitate puternică de adsorbție selectivă pentru ionii de amoniac și un preț scăzut, deci este utilizat în mod obișnuit ca material de adsorbție pentru apele uzate cu azot amoniac. în inginerie.Factorii care afectează efectul de tratament al clinoptilolitului includ dimensiunea particulelor, concentrația de azot amoniac influent, timpul de contact, valoarea pH-ului și așa mai departe.
Efectul de adsorbție al zeolitului asupra azotului amoniac este evident, urmat de ranit, iar efectul solului și al ceramisitului este slab.Principala modalitate de a elimina azotul amoniac din zeolit este schimbul de ioni, iar efectul de adsorbție fizică este foarte mic.Efectul de schimb ionic al ceramitei, solului și ranitei este similar cu efectul de adsorbție fizică.Capacitatea de adsorbție a celor patru umpluturi a scăzut odată cu creșterea temperaturii în intervalul 15-35℃ și a crescut odată cu creșterea valorii pH-ului în intervalul 3-9.Echilibrul de adsorbție a fost atins după 6 ore de oscilație.
A fost studiată fezabilitatea eliminării azotului amoniac din levigatul depozitului de deșeuri prin adsorbția zeolitului.Rezultatele experimentale arată că fiecare gram de zeolit are un potențial de adsorbție limitat de 15,5 mg de azot amoniac, atunci când dimensiunea particulelor de zeolit este de 30-16 mesh, rata de îndepărtare a azotului amoniac ajunge la 78,5%, iar sub același timp de adsorbție, dozare și Dimensiunea particulelor de zeolit, cu cât este mai mare concentrația de azot amoniac influent, cu atât rata de adsorbție este mai mare și este posibil ca zeolitul ca adsorbant să elimine azotul amoniac din levigat.În același timp, se subliniază că rata de adsorbție a azotului amoniac de către zeolit este scăzută și este dificil ca zeolitul să atingă capacitatea de adsorbție de saturație în funcționare practică.
A fost studiat efectul de îndepărtare al patului biologic de zeolit asupra azotului, COD și alți poluanți în apele uzate simulate din sat.Rezultatele arată că rata de îndepărtare a azotului amoniac de către patul biologic de zeolit este mai mare de 95%, iar eliminarea azotului azotat este foarte afectată de timpul de rezidență hidraulică.
Metoda de schimb ionic are avantajele investiției mici, procesului simplu, operațiunii convenabile, insensibilității la otravă și temperatură și reutilizarea zeolitului prin regenerare.Cu toate acestea, atunci când se tratează ape uzate cu azot amoniac cu concentrație mare, regenerarea este frecventă, ceea ce aduce inconveniente operațiunii, așa că trebuie combinată cu alte metode de tratare cu azot amoniac sau utilizat pentru tratarea apelor uzate cu azot amoniac cu concentrație scăzută.
Producător și furnizor de zeolit cu ridicata 4A |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Ora postării: Iul-10-2024
