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摘 要:隨著環保理念的深化,人們逐漸意識到含氮廢水的危害,脫氮水質處理成為現階段的重要任務。從含氮廢水的來源入手,深入分析現階段含氮廢水產生的危害,明確傳統的工藝處理方法,探索含氮廢水處理技術和工藝研究進展,以供參考。
關鍵詞:含氮廢水;處理技術;新型工藝
《石油石化綠色低碳》(雙月刊)原名《石油石化節能與減排》,由中國石油化工集團公司主管、中國石油化工集團公司經濟技術研究院主辦的科技學術期刊。
隨著時代發展,工業化發展進程加快,使現階段的含氮廢水排放量逐漸提升,造成水體富營養化,降低水質,影響水體生態環境。含氮廢水對水體環境的破壞較為嚴重,會減少水中含氧量,影響植物與魚類的生長,并通過食物鏈傳遞至人類,給人類帶來致癌、畸形等健康隱患。
1 含氮廢水的來源與危害分析
現階段,含氮廢水的來源較為廣泛,并且排放量較大,對水資源產生嚴重的影響。生活污水與工業廢水是主要的來源,產生的影響較為直接,部分企業廢水未經處理直接排放至河流中,造成污染。農業污染物與垃圾填埋場滲濾液也是主要的來源,對自然環境造成破壞。含氮廢水產生的危害較為明顯,廢水中的各種離子會消耗水中的氧氣,降低水質,甚至造成水體發黑發臭,影響水中植物與魚類的生存。氮元素的過量將導致水體出現富營養化,引起一系列的反應,造成生態失衡,甚至影響人類的身體健康。
2 含氮廢水的傳統處理方法
2.1 吸附法
吸附法是當前較為傳統的物理處理方法,以吸附劑為媒介,對污染物進行有效的吸附,以消除污染物。吸附劑具有較為明顯的特征,多數呈現為多孔結構,比表面積大,具有良好的吸附性,如常見的活性炭、樹脂、硅膠等,均可作為吸附劑,整體除氨氮率較高。例如,通過樹脂進行吸附實驗,當pH為堿性時,整體的氨氮吸附效果良好,樹脂的填充度越高,利用率越大[1]。
2.2 化學沉淀法
化學沉淀法主要是指通過與其他離子反應達到去除的目的,如可以通過鎂離子與廢水中的氨氮反應,生成磷酸銨鎂,通過靜止沉淀步驟后進行分離,以除去氨氮離子。該方法適應范圍較廣,可用于氨氮離子較多的廢水中,在常溫條件下進行處理,整體處理效果較為明顯。
2.3 空氣吹脫法
空氣吹脫法也是當前常見的傳統方法,主要是利用風機或者空氣壓縮機向氨氣脫除塔塔底向上吹送空氣,并進行填料,保證水、空氣充分接觸,形成游離氨氣,以氣體的形式進行釋放,具有良好的除氨效果,并且整個過程較為穩定,便于工作人員操作,同時還可以回收游離氨,提高資源的利用效率。但該過程受溫度影響較大,需要合理控制,以保證其去除效果[2]。
3 含氮廢水處理技術進展
3.1 物化脫氨技術
現階段的含氮廢水處理技術中,物化處理技術較多,如常見的離子交換法、膜分離法等,具有較好的處理效果,該類技術在使用過程中不斷創新,以保證其滿足環境保護的需求。例如,以離子交換法為例,該方法主要是利用離子交換消除氨氮,離子交換樹脂對氨氮的去除率可以達到97%,并且樹脂可以進行二次利用,有良好的去除效果。據相關試驗顯示,利用離子交換技術處理高濃度焦化廢水,在常溫條件下30 min內去除率可以超過90%,該方法使用范圍較廣,可以有效地滿足當前的需求。沸石同樣具有較高的吸附能力,被廣泛地應用在廢水中的氨氮去除實踐中,據實驗顯示,沸石的去除率可以達到97.8%,去除效果良好。膜分離法也是當前常見的技術,主要是利用滲透與電滲析進行分離,有效去除廢水中的氨氮。在實驗過程中,膜分離法通過在常溫常壓條件下進行反滲透,以實現廢水中的氨回收,保證其資源合理應用。但在應用過程中,該方法需要投入較大的成本,限制了該技術的普及應用[3]。
3.2 生化脫氨技術
生化脫氨技術是現階段較為常見的先進技術,該技術具有無污染、經濟性以及高效性等特點,被廣泛應用在廢水處理過程中。生化脫氨技術去除率可達90%,但在處理過程中會產生衍生物,造成資源浪費,影響整體效果。傳統的生化脫氨技術中還存在一些不足,如微生物生長環境、溶解氧不足等情況,影響處理效果。新型生化脫氨技術具有較好的效果,可以實現同步硝化反應,改變了傳統的技術思想,在應用過程中縮短處理時間,減少溶氧需求,保證其具有高效、節能等優勢,實現高效的處理。例如,同步硝化反硝化,在該過程中,主要是指通過在同一反應容器與相同條件下進行,硝化過程中產生的產物可以作為反硝化的反應物,保證其滿足反應需求。短程硝化與反硝化也是常見的工藝,主要是通過改變溶解氧、溫度等因素進行過程控制,保證氨氧化過程進行合理的反硝化反應,實現廢水的處理。厭氧氨氧化處理也是常見內容,通過營造缺氧環境將氨氮轉化為氮氣。該技術具有較多的優點,如二次污染小、氧氣消耗量少、產生污泥量較少等,滿足當前的需求[4]。
3.3 物化生化集成技術及生物膜反應器
對于部分廢水來說,其自身的成分較為復雜,選擇常規的方法難以實現達標處理與排放,因此,需要應用更先進的技術進行處理,如物化生化集成技術、生物膜反應器等。以膜生物反應器為例,該技術與傳統的膜技術相結合,實現高效的膜分離,具有良好的分離效果,處理效率較高,占地面積較小,便于管理。在實際應用過程中,利用高效的固液分離效率促使整體的硝化能力提升,保證脫氮效果良好。
4 含氮廢水處理工藝研究進展
4.1 含氨氮工業廢水
當前的工業在生產過程中產生大量的廢水,尤其是味精、化肥、焦化、制藥等行業,產生的廢水量較大,并且含有大量的氮氨,需要采用合理的方式進行處理,現階段常見的方式有化學沉淀、吹脫法以及生化法等,不同的方法處理的效果存在明顯的不同。以催化劑生產中產生的廢水為例,其中含有大量的硫酸銨,采用吹脫法處理,其處理條件為pH11.5,溫度在80 ℃,吹脫時間為2 h,氨氮去除率可達99%。對于焦化廢水中的氨氮來說,可以選擇化學沉淀法進行處理。通過缺氧、好氧以及沉淀進行合理的濃度處理,消除外界因素產生的干擾,實現制藥廢水處理,并保證處理質量。現階段的含氮廢水處理技術不斷創新,對于高濃度的廢水可以實現高質量的處理,解決我國廢水處理問題,并實現氨氮資源化,明確行業未來的發展方向[5]。