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化学沉淀法
利用氢氧化镁及磷酸或磷酸氢镁可以沉淀废水中的氨氮,前者的效果优于后者,最佳pH9~11,氢氧化镁与氨的摩尔比为4:1,磷酸与氢氧化镁的摩尔比为1.5:1,沉淀是磷酸铵镁。用本法处理,废水中的氨氮可以降至1mg/L。
一般情况下铵离子不与阴离子生成沉淀,但它的某些复盐不溶于水,如MgNH4PO4(MAP)、MnNH4PO4、NiNH4PO4、ZnNH4PO4等。利用这些复盐可以将NH4+离子去除。Mn2+、Ni2+、Zn2+为重金属,对人及其他生物有毒害作用,故不作为沉淀剂使用。而Mg2+离子无毒,因此可以采用向含NH4+废水中加人Mg2+和PO43-生成MAP沉淀的方法将NH4+离子去除。该法的优点是沉淀反应不受温度、水中毒素的限制,且可以处理高浓度的氨氮废水。设计和操作均很简单。如果废水中同时磷酸根的含量很高,还可以起到除磷的作用。因此在氨氮严重污染的今天,该法很有研究价值。目前该法应用的主要局限是生成沉淀所需的药剂费用较高,所得的沉淀物MAP是一种缓释型的肥料,应对其在农业中的应用进行进一步的研究和开发。
为了降低药剂费用,所得的沉淀MAP可以通过碱性热解,除回收氨外,形成的磷酸钠镁可以再次作为沉淀剂,用来去除废水中的氨氮。
离子交换法处理的氨氮浓度一般为10~50mg/L,离子交换树脂的用量大。且交换树脂再生出水中含有大量的氨氮,仍需要处理。因此这种方法用得不多。含氨废水可以用含羧酸基团的弱阳离子交换树脂,如AmberliteIRC50进行处理。交换时树脂是以游离酸形式作用的,再生可用水在90℃进行,出水经蒸馏回收氨,剩余的水回用再用来再生树脂。
含铵盐废水还可以用钠型的WofatitKS10进行离子交换处理,并可用4%的氯化钠进行再生。
生化法
生化法去除废水中的氨氮,主要是利用生物的硝化和反硝化反应。在一般的生化处理系统中,由于亚硝酸菌的作用,废水中的氨氮可以被生物氧化成亚硝酸,并在硝酸菌的作用下可进一步被氧化成硝酸。形成的硝酸或亚硝酸,在兼氧的条件下,并在有机物的存在下,可以被反硝化菌作用,生成氮气,从而将废水中的氨氮去除。一般经过二级处理后,废水中碳、氮、磷3种元素总的去除比例大致为100:5:1。含氮较高的工业废水和生活污水经处理后,虽然BOD5可去除95%以上,但氮仅能去除一部分,因此排放出的水氨氮的污染还很严重。
为了更好地去除氨氮,可以采用A/O系统。A/O系统是亏氧好氧系统(An一oxic/oxicsystem)的简称。它是20世纪70年代国外开发的废水处理新工艺。它的主要作用是在原先的好氧处理曝气池的基础上,引进亏氧段或缺氧段,采取内部污泥循环,因此能同时具有脱氮、除磷和去除BOD5的作用。
A/0系统中污水首先进人兼氧池(溶解氧小于0.5mg/L),并在此池中与回流污泥完全混合,在异养型兼性厌氧菌(一种反硝化菌)的作用下,将废水中BOD5作为碳源以NO3-为电子受氢体进入无氧呼吸,NO3-被还原为氮气,最后被释放到大气中。
有机碳源BOD5+H2O——N2+OH-+CO2
同时因为缺氧,BOD5的存在激发了聚磷微生物放出贮藏在菌体内的多聚正磷酸盐和能量,因此此阶段有磷回升现象、厌氧池出来的污水进入缺氧池,在这里与从好氧池来的回流混合液混合、在反硝化菌的进一步作用下,将好氧池中带来的NO与剩余BOD5以进一步作用,将BOD5和氮去除掉。经过反硝化的污水流入好氧池、BOD5已去除约50%~60%,此时硝化菌很活跃,它把污水中的NH3-N氧化成NO-N,供亏氧阶段反硝化。反应式如下:
亚硝化单孢菌
NH4++1.5O2——NO2+2H++H2O+能量
硝化杆菌
NO2-十0.5O2——NO3-+能量
将上两式相加得
NH4++2O2——NO3-+2H++H2O+能量
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