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高浓度氨氮工业废水应用厌氧氨氧化技术处理的可行性分析

北极星环保网来源:《基层建设》作者:丁伟文2017/4/24 15:38:37我要投稿

北极星环保网讯:摘要:在氨氮工业废水的处理过程中通常都会采用厌氧氨氮氧化技术进行处理。厌氧氨氮氧化技术是一种新型的生物脱氮技术,在对工业氨氮废水的处理过程中有非常好的效果。在处理过程中不需要添加任何其他的有机物质和碳源,而且反应过程中产生的污泥量非常小,所以厌氧氨氮氧化技术具有有非常实用的工艺价值。

近年来,这种工艺技术的应用已经也来越广泛。本文对于这种处理技术的当前发展现状进行了介绍,并结合工作经验对于处理过程中的一些处理的原理及可行性进行了分析,希望能对工业氨氮废水的处理有所帮助。

关键词:工业废水;高浓度氨氮废水;废水处理;可行性分析

随着当前环境污染问题的加剧,对于工业废水的处理问题已经成为社会关注的焦点。在对工业废水的处理过程中氨氮的含量是处理结果的一个重要观察指标。这也是我国环境保护所面临的一个挑战,如何有效的减少工业废水的氨氮含量。

目前在工业废水的处理过程中,主要是应用硝化/反硝生物脱氮技术进行处理的。应用这种处理方法虽然与传统的物理或者化学方法相比具有一定的优势,但是由于在反应过程中需要的能量较高造成能耗严重,而且处理效率低,产生的污泥量大。厌氧氨氮氧化技术的出现对于这些问题的解决提供了一种良好的途径。

该技术在上个世纪90年代开始在工业废水的处理中应用的[1],主要是针对高浓度的工业废水进行处理应用。本文对于工业废水中常见的氨氮、有机物等物质对氨氮厌氧菌的影响进行了分析,并推应用氨氮氧化技术在工业废水处理中应用的可行性进行了探讨。

1、厌氧氨氮氧化技术的概念及应用现状

厌氧氨氮氧化技术(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)是一种新兴的工业废水处理技术。这以技术在反应过程中主要是指在反映环境厌氧或者缺氧的状况下,经过厌氧氨氮氧化的微生物以溶液中的NO2—N作为直接的受体,将周围的NH4+-N直接氧化为氮气的生物化学过程。

在工业废水的处理过程中,通过厌氧氨氮氧化技术处理,与传统的处理工艺相比,在曝气量以及有机碳源和所需要的运行费用方面都有很大幅度的降低,而且在反应过程中产生的污泥的数量很少。所以这种处理技术为我国的氨氮废水中低碳氮难处理、而且耗能较高、污泥产生量大等问题的解决带来了新的希望[2]。

目前相关的研究表明,在应用厌氧氨氮氧化技术进行工业废水的处理过程中,利用酵母对废水进性流化床处理后NH4+-N和NO3—N的浓度以及氮气的产生率都明显的得到提高。在应用厌氧氨氮氧化对工业废水进行处理时,常选用的厌氧氨氮菌大多都属于浮霉菌科目,这一种类的菌类大多存在于海洋中,部分也存在于实验室的器皿中。

在厌氧反应中,主要是以NH4+-N和NO2—N作为反应的底物进行。不过由于废水中的NO2—N含量并不是很高,所以在进行厌氧氨氮氧化反应前需要通过硝化来实现对于NO2—N的积累,以达到厌氧反应所需的要求。在当前的应用反应中,对于厌氧氨氮氧化反应主要有两方面的问题还需要进行解决,第一个问题是在反应过程中,厌氧菌自身的增殖速率非常低;第二个问题是在反应过程中,高浓度的氨氮废水C/N比较低。这两方面的问题制约了厌氧氨氮氧化技术在工业废水处理过程中的进一步应用。

二、高浓度氨氮工业废水的特征分析

根据我国的相关数据统计,在2011年我国所排放的工业废水中含有的氨氮含量为29万吨,这一数字相当庞大。在这些工业废水的排放中,氨氮的含量排放量较多的几个行业分别是石化行业、焦化行业、化工行业以及制革行业等,如图1所示:

氨氮废水

图1:我国不同行业的工业废水水质情况

从图中我们可以看出,不同行业的的废水排放情况大不相同,其中焦化和石化行业所排放的工业废水中所含有的氨氮含量较高。不过由于一些制药企业所排放的工业废水中所含有的大量的COD以及重金属物质,所以无法直接通过厌氧氨氮氧化技术进行处理。一般在处理过程中需要首先对高浓度的氨氮工业废水进行厌氧消化处理,然后再进行厌氧氨氮氧化处理。

3.工业废水的水质对厌氧氨氮氧化的影响

厌氧氨氮氧化技术主要的处理对象就是工业废水,尤其是针对污泥水。这类废水中除了含有较高浓度的氨氮以外,还含有一些有机物质以及一些有毒的物质。这些有毒的物质对于厌氧氨氮氧化技术的应用形成了限制。相关研究表明,在工业废水中随着氯霉素物质浓度不断提高,厌氧氨氮菌的活性受到的抑制作用不断加强,不过在这一领域的研究结论上,不同研究者所得出的结论差别较大。

比如Mora等人的研究表明当氯霉素的浓度小于1000mg-L-1时根本不会对厌氧氨氮菌的活性产生任何影响。但是Graaf等人的研究则表明当氯霉素的浓度大于20mg˙L-1时就已经对厌氧氨氮菌的活性产生严重影响了,实验表明,其活性至少下降了40%[4]。

另外,工业废水中的污泥浓度、底物浓度以及一些其他类型的物质的浓度都会对厌氧氨氮菌的活性产生重要影响。虽然微生物菌类经过训话对于这些有毒有害的物质具有一定的扛耐性,但是由于许多有毒物质的浓度较高,对于厌氧氨氮菌的活性影响是非常大的。

尤其是在一些制药企业排放的废水中,由于废水中的盐度非常高,会造成厌氧氨氮菌的细胞严重脱水,虽然多数厌氧氨氮氧化菌都生活在海洋环境中,但是也有很多厌氧氨氮氧化菌是生活在淡水中的,而且相关的研究发现对于工业废水进行处理的主要的厌氧氨氮氧化菌多数都是生活在淡水生态系统中的[5]。

综上来看,经过几十年的对于厌氧氨氮氧化技术的应用研究,如今这种技术已经在工业废水的处理中相当成熟,随着科学技术的进一步发展,厌氧氨氮氧化技术的应用也必将进一步的得到扩展,进而为解决工业废水污染问题提供更大的帮助。

参考文献:

[1]王元月,魏源送,张树军.厌氧氨氧化技术处理高浓度氨氮工业废水的可行性分析[J].环境科学学报,2014,09:2359-2368.

[2]陈重军,王建芳,张海芹,沈耀良.厌氧氨氧化污水处理工艺及其实际应用研究进展[J].生态环境学报,2014,03:521-527.

[3]何岩,赵由才,周恭明.高浓度氨氮废水脱氮技术研究进展[J].工业水处理,2014,01:1-4.

[4]张文艺,姚立荣,闫刚,赵婷婷,陆丽巧,李定龙.前置回流式反硝化-硝化组合反应器(UBF-BAF)处理高氨氮制药废水[J].环境化学,2014,06:1168-1174.

[5]罗龙海.高浓度氨氮废水处理技术研究进展[J].四川化工,2015,06:38-42.

延伸阅读:

氨氮 总氮 硝态氮 亚硝态氮 凯氏氮 看完傻傻也能分清楚了

氨氮废水的资源化预处理研究

干货来啦 看众多污师群力群策解决氨氮 总氮问题

高浓度氨氮废水以及低浓度氨氮废水处理工艺对比

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