一種處理高濃度氨氮廢水的除氨氮方法技術

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速率和提高反應物的產率等優點，超聲吹脫法是在傳統空氣吹脫法的基礎上，將超聲波降解技術和吹脫技術聯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。氨氮去除率可達90％彌補了傳統工藝在氨氮廢水濃度上的局限性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術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合，降低了處理氨氮廢水濃度的局限，提高了氨氮去除效率。
技術介紹
傳統的生物脫氮法是目前應用最為廣泛氨氮廢水處理方法，主要應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: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)→氮氣氨化階段，經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，氨化階段反應迅速，生物脫氮法的限速步驟為硝化和反硝化過程；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。其反應方程式為：亞硝化：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+硝化:2NO2-+O2→2NO3-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)。其反應方程式為：6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-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濟，因此在國內外運用最多。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平衡關系：吹脫法就是利用廢水中的氨氮存在著的動態平衡關系，通過在反應中打破平衡關系，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、處理效果穩定，反應過程不對環境造成二次污染。傳統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，經過傳統的空氣吹脫法處理后，尚不能達標排放。隨著工業生產技術的提高，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。目前，國內主要采用的去除方法有傳統生物脫氮法和物化脫氮法。傳統的生物脫氮法主要應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。
技術實現思路
本專利技術目的是，提出一種工業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，本專利技術工藝是將超聲吹脫法和生物脫氮法結合起來的方法。本專利技術技術方案是：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℃、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。所述超聲吹脫法去除氨氮，是基于超聲波的空化作用，將超聲波與傳統空氣吹脫法結合在一起，大大提高了氨氮的去除效率。所述超聲吹脫法去除氨氮，水溫溫度65±6℃、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％。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℃，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0.1W/mL。超聲吹脫法脫除氨氮的主要路徑是高溫超聲熱解反應生成N2和H2，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性；正交實驗確定的各因素的主次關系依次為：溫度、時間、pH和超聲波聲能密度，最佳水平值為溫度65℃、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％。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量氨氮的能耗最小，為162.10kW·h·kg-1(NH4+-N)。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的氨氮去除反應。本專利技術有益效果：在物化預處理階段，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100mg/L以內。這樣的氨氮比例就可能用生化方法處理；經銨交換處理的更好，在生化處理階段，采用生物脫氮法，經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。由于超聲波具有加速和控制化學反應速率和提高反應物的產率等優點，超聲吹脫法是在傳統空氣吹脫法的基礎上，將超聲波降解技術和吹脫技術聯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。該技術的氨氮去除率可達90％，且隨著氨氮濃度的提高，氨氮去除率呈現上升趨勢。剛好彌補了傳統工藝在氨氮廢水濃度上的局限性。附圖說明圖1為超聲脫氮法裝置流程圖。圖2為物化預處理階段流程圖。圖3為生化處理階段流程圖。具體實施方式下面結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合的高濃度氨氮廢水處理的一般流程。圖1所示，1-氣泵，2-出水管，3-溫度計，4-曝氣頭，5-燒杯，6-進水管，7-超聲波發生器，8-尾氣管，9-吸收瓶。預處理階段：含高濃度的氨氮廢水進入調節池后，由泵提升至超聲水池，蒸汽加溫且由于超聲發生器的空化作用，氨氮廢水在超聲處理下可將銨鹽最大限度地轉換成氣態氨(游離氨)，大大提高了后續氨氮吹脫處理本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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?℃、時間120±20?min；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。

【技術特征摘要】
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℃、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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱士圣，朱忠賢，彭麗，
申請(專利權)人：南京國能環保工程有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32