Substancja chemiczna i sposób usuwania azotu amonowego z wody

1.Co to jest azot amonowy?

Azot amonowy odnosi się do amoniaku w postaci wolnego amoniaku (lub amoniaku niejonowego, NH3) lub amoniaku jonowego (NH4+).Wyższe pH i większa zawartość wolnego amoniaku;Wręcz przeciwnie, zawartość soli amonowej jest wysoka.

Azot amonowy jest składnikiem odżywczym wody, który może prowadzić do eutrofizacji wody i jest główną substancją zanieczyszczającą wodę pochłaniającą tlen, która jest toksyczna dla ryb i niektórych organizmów wodnych.

Głównym szkodliwym działaniem azotu amonowego na organizmy wodne jest wolny amoniak, którego toksyczność jest kilkadziesiąt razy większa niż soli amonowej i wzrasta wraz ze wzrostem zasadowości.Toksyczność azotu amonowego jest ściśle powiązana z wartością pH i temperaturą wody w basenie, ogólnie rzecz biorąc, im wyższa wartość pH i temperatura wody, tym silniejsza toksyczność.

Dwie metody kolorymetryczne o przybliżonej czułości, powszechnie stosowane do oznaczania amoniaku, to klasyczna metoda odczynnikowa Nesslera i metoda fenolowo-podchlorynowa.Do oznaczania amoniaku powszechnie stosuje się również miareczkowanie i metody elektryczne;Gdy zawartość azotu amonowego jest wysoka, można również zastosować metodę miareczkowania destylacyjnego.(Normy krajowe obejmują metodę odczynnika Natha, spektrofotometrię kwasu salicylowego, metodę destylacji – miareczkowania)

2.Proces fizycznego i chemicznego usuwania azotu

① Metoda wytrącania chemicznego

Metoda wytrącania chemicznego, znana również jako metoda wytrącania MAP, polega na dodaniu magnezu i kwasu fosforowego lub wodorofosforanu do ścieków zawierających azot amonowy, tak aby NH4+ w ściekach reagował z Mg+ i PO4- w roztworze wodnym, powodując wytrącenie fosforanu amonowo-magnezowego , wzór cząsteczkowy to MgNH4P04.6H20, aby osiągnąć cel usuwania azotu amonowego.Fosforan magnezowo-amonowy, powszechnie znany jako struwit, może być stosowany jako kompost, dodatek do gleby lub środek zmniejszający palność w produktach konstrukcyjnych budynków.Równanie reakcji jest następujące:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Głównymi czynnikami wpływającymi na efekt oczyszczania metodą strącania chemicznego są wartość pH, temperatura, stężenie azotu amonowego i stosunek molowy (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Wyniki pokazują, że przy pH wynoszącym 10 i stosunku molowym magnezu, azotu i fosforu wynoszącym 1,2:1:1,2 efekt zabiegu jest lepszy.

Wyniki stosowania chlorku magnezu i wodorofosforanu disodowego jako środków strącających wykazały, że efekt oczyszczania jest lepszy, gdy wartość pH wynosi 9,5, a stosunek molowy magnezu, azotu i fosforu wynosi 1,2:1:1.

Wyniki pokazują, że MgC12+Na3PO4.12H2O jest lepszy od innych kombinacji środków strącających.Gdy wartość pH wynosi 10,0, temperatura wynosi 30℃, n(Mg+): n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, stężenie masowe azotu amonowego w ściekach po mieszaniu przez 30 min zmniejsza się z 222 mg/l przed leczeniem do 17 mg/l, a stopień usuwania wynosi 92,3%.

Połączono metodę strącania chemicznego z metodą ciekłej membrany w celu oczyszczenia ścieków przemysłowych o wysokim stężeniu azotu amoniakalnego.W warunkach optymalizacji procesu strącania stopień usuwania azotu amonowego osiągnął 98,1%, a następnie dalsza obróbka metodą ciekłego filmu obniżyła stężenie azotu amonowego do 0,005 g/L, osiągając krajową normę emisyjną I klasy.

Badano wpływ usuwania jonów metali dwuwartościowych (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) innych niż Mg+ na azot amonowy pod wpływem fosforanu.Zaproponowano nowy proces wytrącania CaSO4 – wytrącania MAP dla ścieków zawierających siarczan amonu.Wyniki pokazują, że tradycyjny regulator NaOH można zastąpić wapnem.

Zaletą metody chemicznego strącania jest to, że w przypadku wysokiego stężenia azotu amonowego w ściekach zastosowanie innych metod jest ograniczone, takich jak metoda biologiczna, metoda chlorowania w temperaturze przerwania, metoda separacji membranowej, metoda wymiany jonowej itp. Obecnie Do wstępnej obróbki można zastosować metodę strącania chemicznego.Skuteczność usuwania metodą strącania chemicznego jest lepsza i nie jest ograniczona temperaturą, a operacja jest prosta.Wytrącony osad zawierający fosforan amonowo-magnezowy można wykorzystać jako nawóz wieloskładnikowy do wykorzystania odpadów, rekompensując w ten sposób część kosztów;Jeśli można go połączyć z niektórymi przedsiębiorstwami przemysłowymi wytwarzającymi ścieki fosforowe i przedsiębiorstwami produkującymi solankę, może to obniżyć koszty farmaceutyczne i ułatwić zastosowanie na dużą skalę.

Wadą metody strącania chemicznego jest to, że ze względu na ograniczenie rozpuszczalności produktu fosforanu amonowo-magnezowego, po osiągnięciu określonego stężenia azotu amonowego w ściekach, efekt usuwania nie jest oczywisty, a koszt wejściowy znacznie wzrasta.Dlatego metodę strącania chemicznego należy stosować w połączeniu z innymi metodami odpowiednimi do zaawansowanego oczyszczania.Ilość użytego odczynnika jest duża, wytwarzany osad jest duży, a koszty oczyszczania są wysokie.Wprowadzenie jonów chlorkowych i pozostałości fosforu podczas dozowania chemikaliów może łatwo spowodować wtórne zanieczyszczenie.

Hurtowy producent i dostawca siarczanu glinu |EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Hurtowy producent i dostawca dwuzasadowego fosforanu sodu |EVERBRIGHT (cnchemist.com)

② Metoda przedmuchu

Usuwanie azotu amonowego metodą wdmuchiwania polega na doprowadzeniu wartości pH do zasadowego, tak aby jon amoniaku w ściekach został przekształcony w amoniak, tak aby występował głównie w postaci wolnego amoniaku, a następnie wolny amoniak został odprowadzony ścieków przez gaz nośny, tak aby osiągnąć cel usuwania azotu amonowego.Głównymi czynnikami wpływającymi na wydajność przedmuchu są wartość pH, temperatura, stosunek gazu do cieczy, natężenie przepływu gazu, stężenie początkowe i tak dalej.Obecnie metoda przedmuchowa jest szeroko stosowana w oczyszczaniu ścieków o wysokim stężeniu azotu amonowego.

Badano usuwanie azotu amonowego z odcieków składowiskowych metodą przedmuchową.Stwierdzono, że kluczowymi czynnikami wpływającymi na skuteczność przedmuchu są temperatura, stosunek gazu do cieczy oraz wartość pH.Gdy temperatura wody jest wyższa niż 2590, stosunek gazu do cieczy wynosi około 3500, a pH około 10,5, stopień usuwania odcieków ze składowiska może osiągnąć ponad 90% przy stężeniu azotu amonowego sięgającego 2000-4000 mg/ L.Wyniki pokazują, że przy pH = 11,5, temperaturze odpędzania wynoszącej 80°C i czasie odpędzania wynoszącym 120 minut, stopień usuwania azotu amonowego ze ścieków może osiągnąć 99,2%.

Wydajność zdmuchu ścieków o wysokim stężeniu azotu amonowego mierzono za pomocą przeciwprądowej wieży zdmuchującej.Wyniki wykazały, że skuteczność przedmuchu wzrasta wraz ze wzrostem wartości pH.Im większy jest stosunek gaz-ciecz, tym większa jest siła napędowa przenoszenia masy przy odpędzaniu amoniaku, a także wzrasta wydajność odpędzania.

Usuwanie azotu amonowego metodą przedmuchową jest skuteczne, łatwe w obsłudze i łatwe do kontrolowania.Wdmuchiwany azot amonowy można wykorzystać jako absorber kwasu siarkowego, a wytworzony pieniądz kwasu siarkowego można wykorzystać jako nawóz.Metoda przedmuchowa jest obecnie powszechnie stosowaną technologią fizycznego i chemicznego usuwania azotu.Jednakże metoda przedmuchowa ma pewne wady, takie jak częste osadzanie się kamienia w wieży przedmuchowej, niska skuteczność usuwania azotu amonowego w niskiej temperaturze oraz wtórne zanieczyszczenie powodowane przez gaz przedmuchowy.Metodę przedmuchową zazwyczaj łączy się z innymi metodami oczyszczania ścieków z azotem amonowym w celu wstępnego oczyszczenia ścieków zawierających azot amonowy o wysokim stężeniu.

③Chlorowanie w punkcie przerwania

Mechanizm usuwania amoniaku poprzez chlorowanie w temperaturze granicznej polega na tym, że gazowy chlor reaguje z amoniakiem, tworząc nieszkodliwy azot gazowy, a N2 ucieka do atmosfery, powodując, że źródło reakcji biegnie dalej w prawo.Wzór reakcji to:

HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)

Kiedy chlor gazowy przedostaje się do ścieków do pewnego punktu, zawartość wolnego chloru w wodzie jest niska, a stężenie amoniaku wynosi zero.Kiedy ilość chloru gazowego przekroczy ten punkt, ilość wolnego chloru w wodzie wzrośnie, dlatego punkt ten nazywany jest punktem przerwania, a chlorowanie w tym stanie nazywa się chlorowaniem punktu przerwania.

Metodę chlorowania w punkcie przerwania stosuje się do oczyszczania ścieków wiertniczych po przedmuchaniu azotem amonowym, a na efekt oczyszczania bezpośrednio wpływa proces wstępnego przedmuchiwania azotem amonowym.Gdy 70% azotu amonowego w ściekach jest usuwane w procesie przedmuchiwania, a następnie oczyszczane przez chlorowanie w temperaturze pękania, stężenie masowe azotu amonowego w ściekach jest mniejsze niż 15 mg/l.Zhang Shengli i in.za obiekt badań przyjęto symulowane ścieki zawierające azot amonowy o stężeniu masowym 100mg/L, a wyniki badań wykazały, że głównym i wtórnym czynnikiem wpływającym na usuwanie azotu amonowego poprzez utlenianie podchlorynu sodu był stosunek ilościowy chloru do azotu amonowego, czas reakcji i wartość pH.

Metoda chlorowania w punkcie przerwania ma wysoką skuteczność usuwania azotu, szybkość usuwania może osiągnąć 100%, a stężenie amoniaku w ściekach można zmniejszyć do zera.Efekt jest stabilny i nie ma na niego wpływu temperatura;Mniej sprzętu inwestycyjnego, szybka i pełna reakcja;Ma wpływ na sterylizację i dezynfekcję zbiorników wodnych.Zakres zastosowania metody chlorowania w temperaturze granicznej polega na tym, że stężenie ścieków zawierających azot amonowy jest mniejsze niż 40 mg/l, dlatego metodę chlorowania w temperaturze granicznej stosuje się najczęściej w zaawansowanym oczyszczaniu ścieków zawierających azot amonowy.Wymóg bezpiecznego stosowania i przechowywania jest wysoki, koszt oczyszczania jest wysoki, a produkty uboczne, chloraminy i chlorowane substancje organiczne, spowodują wtórne zanieczyszczenie.

④metoda utleniania katalitycznego

Metoda utleniania katalitycznego polega na działaniu katalizatora w określonej temperaturze i ciśnieniu, poprzez utlenianie powietrzem, materia organiczna i amoniak w ściekach mogą zostać utlenione i rozłożone na nieszkodliwe substancje, takie jak CO2, N2 i H2O, aby osiągnąć cel oczyszczania.

Czynnikami wpływającymi na efekt utleniania katalitycznego są: charakterystyka katalizatora, temperatura, czas reakcji, wartość pH, stężenie azotu amonowego, ciśnienie, intensywność mieszania i tak dalej.

Badano proces degradacji ozonowanego azotu amonowego.Wyniki wykazały, że wraz ze wzrostem wartości pH powstał rodzaj rodnika HO o silnych zdolnościach utleniających, a szybkość utleniania uległa znacznemu przyspieszeniu.Badania pokazują, że ozon może utleniać azot amonowy do azotynów i azotynów do azotanów.Stężenie azotu amonowego w wodzie maleje wraz z upływem czasu, a stopień usuwania azotu amonowego wynosi około 82%.CuO-Mn02-Ce02 zastosowano jako katalizator kompozytowy do oczyszczania ścieków zawierających azot amonowy.Wyniki eksperymentów pokazują, że aktywność utleniająca nowo przygotowanego katalizatora kompozytowego ulega znacznej poprawie, a odpowiednie warunki procesu to 255℃, 4,2 MPa i pH = 10,8.Podczas oczyszczania ścieków zawierających azot amonowy o początkowym stężeniu 1023 mg/l, stopień usuwania azotu amonowego może osiągnąć 98% w ciągu 150 minut, osiągając krajowy standard zrzutu wtórnego (50 mg/l).

Działanie katalityczne fotokatalizatora TiO2 na nośniku zeolitu zbadano poprzez badanie szybkości degradacji azotu amonowego w roztworze kwasu siarkowego.Wyniki pokazują, że optymalna dawka fotokatalizatora Ti02/zeolit ​​wynosi 1,5 g/l, a czas reakcji wynosi 4 godziny pod wpływem promieniowania ultrafioletowego.Stopień usuwania azotu amonowego ze ścieków może osiągnąć 98,92%.Zbadano wpływ usuwania dużej ilości żelaza i dwutlenku nanochiny w świetle ultrafioletowym na azot fenolowy i amonowy.Wyniki pokazują, że stopień usuwania azotu amonowego wynosi 97,5% przy pH=9,0 zastosowanym do roztworu azotu amonowego o stężeniu 50 mg/l, czyli o 7,8% i 22,5% wyższym niż w przypadku samego wysokiego żelaza lub dwutlenku Chine.

Metoda utleniania katalitycznego ma zalety wysokiej wydajności oczyszczania, prostego procesu, małej powierzchni dna itp. i jest często stosowana do oczyszczania ścieków zawierających azot amonowy o wysokim stężeniu.Trudność stosowania polega na zapobieganiu utracie katalizatora i ochronie sprzętu przed korozją.

⑤ metoda utleniania elektrochemicznego

Metoda utleniania elektrochemicznego oznacza metodę usuwania zanieczyszczeń z wody poprzez zastosowanie elektroutleniania o działaniu katalitycznym.Czynnikami wpływającymi są gęstość prądu, natężenie przepływu na wlocie, czas na wylocie i czas rozwiązania punktowego.

Badano elektrochemiczne utlenianie ścieków amoniakowo-azotowych w elektrolizerze z przepływem obiegowym, w którym dodatnia jest energia elektryczna sieci Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2, a ujemna energia elektryczna sieci Ti.Wyniki pokazują, że gdy stężenie jonów chlorkowych wynosi 400 mg/l, początkowe stężenie azotu amonowego wynosi 40 mg/l, natężenie przepływu dopływu wynosi 600 ml/min, gęstość prądu wynosi 20 mA/cm, a czas elektrolityzacji wynosi 90 min, amoniak stopień usuwania azotu wynosi 99,37%.Pokazuje, że utlenianie elektrolityczne ścieków amonowo-azotowych ma dobre perspektywy aplikacyjne.

3. Proces biochemicznego usuwania azotu

①cała nitryfikacja i denitryfikacja

Całoprocesowa nitryfikacja i denitryfikacja jest rodzajem metody biologicznej, która jest obecnie szeroko stosowana od dawna.Przekształca azot amonowy w ściekach w azot poprzez szereg reakcji, takich jak nitryfikacja i denitryfikacja, pod wpływem różnych mikroorganizmów, tak aby osiągnąć cel oczyszczania ścieków.Proces nitryfikacji i denitryfikacji w celu usunięcia azotu amonowego składa się z dwóch etapów:

Reakcja nitryfikacji: Reakcję nitryfikacji dopełniają tlenowe mikroorganizmy autotroficzne.W stanie tlenowym azot nieorganiczny jest wykorzystywany jako źródło azotu do przekształcenia NH4+ w NO2-, a następnie jest utleniany do NO3-.Proces nitryfikacji można podzielić na dwa etapy.W drugim etapie azotyn przekształcany jest w azotan (NO3-) przez bakterie nitryfikacyjne, a azotyn przekształcany jest w azotan (NO3-) przez bakterie nitryfikacyjne.

Reakcja denitryfikacji: Reakcja denitryfikacji to proces, w którym bakterie denitryfikacyjne redukują azot azotynowy i azot azotanowy do azotu gazowego (N2) w stanie niedotlenienia.Bakterie denitryfikacyjne to mikroorganizmy heterotroficzne, z których większość należy do bakterii amfiktycznych.W stanie niedotlenienia wykorzystują tlen zawarty w azotanach jako akceptor elektronów i materię organiczną (składnik BZT w ściekach) jako donor elektronów w celu dostarczenia energii oraz utlenienia i stabilizacji.

Zastosowania inżynierii całego procesu nitryfikacji i denitryfikacji obejmują głównie AO, A2O, rów utleniający itp., co jest bardziej dojrzałą metodą stosowaną w przemyśle biologicznego usuwania azotu.

Cała metoda nitryfikacji i denitryfikacji ma zalety stabilnego efektu, prostej obsługi, braku wtórnych zanieczyszczeń i niskiego kosztu.Metoda ta ma również pewne wady, takie jak konieczność dodania źródła węgla, gdy stosunek C/N w ściekach jest niski, wymagania dotyczące temperatury są stosunkowo surowe, wydajność jest niska w niskiej temperaturze, powierzchnia jest duża, zapotrzebowanie na tlen jest duża, a niektóre szkodliwe substancje, takie jak jony metali ciężkich, wywierają nacisk na mikroorganizmy, które należy usunąć przed wykonaniem metody biologicznej.Dodatkowo wysokie stężenie azotu amonowego w ściekach również działa hamująco na proces nitryfikacji.Dlatego też przed oczyszczaniem ścieków o wysokim stężeniu azotu amonowego należy przeprowadzić obróbkę wstępną, tak aby stężenie azotu amonowego w ściekach było mniejsze niż 500 mg/l.Tradycyjna metoda biologiczna jest odpowiednia do oczyszczania ścieków o niskim stężeniu azotu amonowego i zawierających materię organiczną, takich jak ścieki bytowe, ścieki chemiczne itp.

②Jednoczesna nitryfikacja i denitryfikacja (SND)

Kiedy nitryfikacja i denitryfikacja są przeprowadzane razem w tym samym reaktorze, nazywa się to denitryfikacją z jednoczesnym rozkładem (SND).Zawartość rozpuszczonego tlenu w ściekach jest ograniczona szybkością dyfuzji w celu wytworzenia gradientu rozpuszczonego tlenu w obszarze mikrośrodowiska na kłaczkach lub biofilmie drobnoustrojów, co sprawia, że ​​gradient rozpuszczonego tlenu na zewnętrznej powierzchni kłaczków lub biofilmu drobnoustrojów sprzyja wzrostowi i rozmnażaniu tlenowych bakterii nitryfikacyjnych i bakterii amonowych.Im głębiej w kłaczek lub membranę, tym niższe stężenie rozpuszczonego tlenu, co skutkuje strefą beztlenową, w której dominują bakterie denitryfikacyjne.Tworząc w ten sposób jednoczesny proces trawienia i denitryfikacji.Czynnikami wpływającymi na jednoczesną fermentację i denitryfikację są wartość PH, temperatura, zasadowość, źródło węgla organicznego, rozpuszczony tlen i wiek osadu.

W rowie utleniającym Karuzela występowała jednoczesna nitryfikacja/denitryfikacja, a stężenie tlenu rozpuszczonego pomiędzy napowietrzonym wirnikiem w rowu utleniającym Karuzela stopniowo malało, a tlen rozpuszczony w dolnej części rowu utleniającego Karuzela był niższy niż w części górnej .Szybkość tworzenia i zużycia azotu azotanowego w każdej części kanału jest prawie równa, a stężenie azotu amonowego w kanale jest zawsze bardzo niskie, co wskazuje, że reakcje nitryfikacji i denitryfikacji zachodzą jednocześnie w kanale utleniania karuzelowego.

Badania dotyczące oczyszczania ścieków bytowych wykazały, że im wyższy ChZT, tym pełniejsza denitryfikacja i lepsze usuwanie TN.Wpływ rozpuszczonego tlenu na jednoczesną nitryfikację i denitryfikację jest ogromny.Gdy zawartość rozpuszczonego tlenu jest kontrolowana na poziomie 0,5 ~ 2 mg/l, całkowity efekt usuwania azotu jest dobry.Jednocześnie metoda nitryfikacji i denitryfikacji oszczędza reaktor, skraca czas reakcji, charakteryzuje się niskim zużyciem energii, oszczędza inwestycje i łatwo utrzymać stabilną wartość pH.

③Trawienie i denitryfikacja krótkiego zasięgu

W tym samym reaktorze bakterie utleniające amoniak są wykorzystywane do utleniania amoniaku do azotynów w warunkach tlenowych, a następnie azotyn jest bezpośrednio denitryfikowany w celu wytworzenia azotu z materią organiczną lub zewnętrznym źródłem węgla jako donorem elektronów w warunkach niedotlenienia.Czynnikami wpływającymi na nitryfikację i denitryfikację krótkiego zasięgu są temperatura, wolny amoniak, wartość pH i rozpuszczony tlen.

Wpływ temperatury na nitryfikację krótkiego zasięgu ścieków komunalnych bez wody morskiej i ścieków komunalnych zawierających 30% wody morskiej.Wyniki eksperymentów wykazały, że: dla ścieków komunalnych pozbawionych wody morskiej, podwyższenie temperatury sprzyja osiągnięciu nitryfikacji krótkiego zasięgu.Gdy udział wody morskiej w ściekach bytowych wynosi 30%, nitryfikację krótkiego zasięgu można lepiej osiągnąć w warunkach średniej temperatury.Politechnika w Delft opracowała proces SHARON, zastosowanie wysokiej temperatury (około 30-4090) sprzyja namnażaniu się bakterii azotynowych, dzięki czemu bakterie azotynowe tracą konkurencję, natomiast kontrolując wiek osadu w celu wyeliminowania bakterii azotynowych, dzięki czemu że reakcja nitryfikacji na etapie azotynów.

W oparciu o różnicę w powinowactwie tlenu pomiędzy bakteriami azotynowymi i azotynowymi, Laboratorium Ekologii Mikrobiologicznej Gent opracowało proces OLAND w celu osiągnięcia akumulacji azotu azotynowego poprzez kontrolowanie rozpuszczonego tlenu w celu wyeliminowania bakterii azotynowych.

Wyniki badań pilotażowych oczyszczania ścieków koksowniczych metodą nitryfikacji i denitryfikacji krótkiego zasięgu pokazują, że gdy dopływające ChZT, stężenia azotu amonowego, TN i fenolu wynoszą 1201,6510,4540,1 i 110,4 mg/l, średni ChZT i azot amonowy na wypływie Stężenia TN i fenolu wynoszą odpowiednio 197,1, 14,2, 181,5 i 0,4 mg/l.Odpowiednie wskaźniki usuwania wynosiły odpowiednio 83,6%, 97,2%, 66,4% i 99,6%.

Proces nitryfikacji i denitryfikacji krótkiego zasięgu nie przechodzi przez etap azotanów, oszczędzając źródło węgla potrzebne do biologicznego usuwania azotu.Ma pewne zalety w przypadku ścieków zawierających azot amonowy i niski stosunek C/N.Nitryfikacja i denitryfikacja krótkiego zasięgu ma zalety polegające na mniejszej ilości osadu, krótkim czasie reakcji i oszczędności objętości reaktora.Jednak nitryfikacja i denitryfikacja krótkiego zasięgu wymagają stabilnej i trwałej akumulacji azotynów, dlatego kluczem staje się skuteczne hamowanie aktywności bakterii nitryfikacyjnych.

④ Beztlenowe utlenianie amoniaku

Amoksydacja beztlenowa to proces bezpośredniego utleniania azotu amonowego do azotu przez bakterie autotroficzne w warunkach niedotlenienia, z azotem azotawym lub azotem azotawym jako akceptorem elektronów.

Badano wpływ temperatury i PH na aktywność biologiczną anammoX.Wyniki wykazały, że optymalna temperatura reakcji wynosiła 30℃, a wartość pH wynosiła 7,8.Zbadano wykonalność beztlenowego reaktora ammoX do oczyszczania ścieków o wysokim zasoleniu i wysokim stężeniu azotu.Wyniki wykazały, że wysokie zasolenie znacząco hamowało aktywność anammoX i hamowanie to było odwracalne.Beztlenowa aktywność amoksu w osadzie nieaklimatyzowanym była o 67,5% niższa niż w osadzie kontrolnym przy zasoleniu 30 g.L-1(NaCl).Aktywność anammoX osadu aklimatyzowanego była o 45,1% niższa w porównaniu z osadem kontrolnym.Gdy zaaklimatyzowany osad przeniesiono ze środowiska o wysokim zasoleniu do środowiska o niskim zasoleniu (bez solanki), aktywność beztlenowa ammoX wzrosła o 43,1%.Jednakże reaktor jest podatny na pogorszenie funkcjonowania, jeśli przez długi czas pracuje w dużym zasoleniu.

W porównaniu z tradycyjnym procesem biologicznym, anaerobowy ammoX jest bardziej ekonomiczną technologią biologicznego usuwania azotu, niewymagającą dodatkowego źródła węgla, charakteryzującą się niskim zapotrzebowaniem na tlen, brakiem konieczności stosowania odczynników neutralizujących i mniejszą produkcją osadu.Wadą beztlenowego amoxu jest to, że szybkość reakcji jest mała, objętość reaktora jest duża, a źródło węgla jest niekorzystne dla beztlenowego amMOX, co ma praktyczne znaczenie w rozpuszczaniu ścieków zawierających azot amonowy o słabej biodegradowalności.

4. Proces separacji i adsorpcji usuwania azotu

① metoda separacji membranowej

Metoda separacji membranowej polega na wykorzystaniu selektywnej przepuszczalności membrany do selektywnego rozdzielenia składników cieczy, tak aby osiągnąć cel usuwania azotu amonowego.Obejmuje odwróconą osmozę, nanofiltrację, membranę odamonizującą i elektrodializę.Czynnikami wpływającymi na separację membran są charakterystyka membrany, ciśnienie lub napięcie, wartość pH, temperatura i stężenie azotu amonowego.

W zależności od jakości wody w ściekach zawierających azot amonowy odprowadzanych przez hutę metali ziem rzadkich, przeprowadzono eksperyment odwróconej osmozy z symulowanymi ściekami NH4C1 i NaCl.Stwierdzono, że w tych samych warunkach odwrócona osmoza charakteryzuje się większą szybkością usuwania NaCl, podczas gdy NHCl charakteryzuje się większą szybkością wytwarzania wody.Stopień usuwania NH4Cl wynosi 77,3% po obróbce odwróconą osmozą, którą można zastosować do wstępnej obróbki ścieków zawierających azot amonowy.Technologia odwróconej osmozy może oszczędzać energię, dobrą stabilność termiczną, ale odporność na chlor, odporność na zanieczyszczenia jest słaba.

Do oczyszczania odcieków ze składowiska zastosowano biochemiczny proces separacji na membranie nanofiltracyjnej, tak że 85% ~ 90% cieczy przepuszczalnej zostało odprowadzonych zgodnie z normą, a tylko 0% ~ 15% stężonej cieczy ściekowej i mułu wróciło do zbiornik na śmieci.Ozturki i in.poddano obróbce odcieki ze składowiska Odayeri w Turcji membraną nanofiltracyjną, a stopień usuwania azotu amonowego wyniósł około 72%.Membrana nanofiltracyjna wymaga niższego ciśnienia niż membrana odwróconej osmozy, jest łatwa w obsłudze.

System membran usuwających amoniak jest powszechnie stosowany w oczyszczaniu ścieków o wysokiej zawartości azotu amonowego.Azot amonowy w wodzie ma następującą równowagę: NH4- +OH-= NH3+H2O podczas pracy, ścieki zawierające amoniak przepływają w płaszczu modułu membranowego, a ciecz absorbująca kwas przepływa w rurze membrany moduł.Gdy wzrasta pH ścieków lub wzrasta temperatura, równowaga przesunie się w prawo i jon amonowy NH4- stanie się wolnym gazowym NH3.W tym czasie gazowy NH3 może przedostać się do fazy ciekłej absorpcji kwasu w rurze z fazy ścieków w płaszczu przez mikropory na powierzchni pustego włókna, który jest absorbowany przez roztwór kwasu i natychmiast staje się jonowym NH4-.Utrzymuj PH ścieków powyżej 10, a temperaturę powyżej 35°C (poniżej 50°C), tak aby NH4 w fazie ściekowej stale przechodził w NH3 do migracji fazy ciekłej absorpcji.W efekcie stężenie azotu amonowego w ściekach stale spadało.Faza ciekła absorpcji kwasu, ponieważ zawiera tylko kwas i NH4-, tworzy bardzo czystą sól amonową, która po ciągłej cyrkulacji osiąga określone stężenie, które można poddać recyklingowi.Z jednej strony zastosowanie tej technologii może znacznie poprawić stopień usuwania azotu amonowego ze ścieków, z drugiej strony może obniżyć całkowite koszty operacyjne systemu oczyszczania ścieków.

②metoda elektrodializy

Elektrodializa to metoda usuwania rozpuszczonych substancji stałych z roztworów wodnych poprzez przyłożenie napięcia pomiędzy parami membran.Pod wpływem napięcia jony amoniaku i inne jony w ściekach amoniakowo-azotowych są wzbogacane przez membranę w stężoną wodę zawierającą amoniak, aby osiągnąć cel usuwania.

Do oczyszczania ścieków nieorganicznych o wysokim stężeniu azotu amonowego zastosowano metodę elektrodializy, uzyskując dobre wyniki.W przypadku ścieków zawierających azot amonowy o stężeniu 2000–3000 mg / l stopień usuwania azotu amonowego może wynosić ponad 85%, a stężoną wodę amoniakalną można uzyskać o 8,9%.Ilość energii elektrycznej zużywanej podczas zabiegu elektrodializy jest proporcjonalna do ilości azotu amonowego w ściekach.Oczyszczanie ścieków metodą elektrodializy nie jest ograniczone wartością pH, temperaturą i ciśnieniem i jest łatwe w obsłudze.

Zaletami separacji membranowej są wysoki odzysk azotu amonowego, prosta obsługa, stabilny efekt oczyszczania i brak wtórnych zanieczyszczeń.Jednakże podczas oczyszczania ścieków o wysokim stężeniu azotu amonowego, z wyjątkiem membrany odamonizowanej, inne membrany łatwo ulegają osadzaniu się kamienia i zatykaniu, a regeneracja i płukanie wsteczne są częste, co zwiększa koszty oczyszczania.Dlatego ta metoda jest bardziej odpowiednia w przypadku ścieków podczyszczających lub zawierających azot amonowy o niskim stężeniu.

③ Metoda wymiany jonowej

Metoda wymiany jonowej to metoda usuwania azotu amonowego ze ścieków przy użyciu materiałów charakteryzujących się silną selektywną adsorpcją jonów amonowych.Powszechnie stosowanymi materiałami adsorpcyjnymi są węgiel aktywny, zeolit, montmorylonit i żywica wymienna.Zeolit ​​​​jest rodzajem krzemoglinianu o trójwymiarowej strukturze przestrzennej, regularnej strukturze porów i dziurach, wśród których klinoptylolit ma silną selektywną zdolność adsorpcji jonów amoniaku i niską cenę, dlatego jest powszechnie stosowany jako materiał adsorpcyjny do ścieków zawierających azot amonowy w inżynierii.Czynniki wpływające na skuteczność leczenia klinoptylolitem obejmują wielkość cząstek, stężenie wpływającego azotu amonowego, czas kontaktu, wartość pH i tak dalej.

Efekt adsorpcji zeolitu na azocie amonowym jest oczywisty, następnie ranit, a wpływ gleby i ceramizytu jest słaby.Głównym sposobem usuwania azotu amonowego z zeolitu jest wymiana jonowa, a efekt fizycznej adsorpcji jest bardzo mały.Efekt wymiany jonowej ceramitu, gleby i ranitu jest podobny do efektu fizycznej adsorpcji.Zdolność adsorpcyjna czterech napełniaczy zmniejszała się wraz ze wzrostem temperatury w zakresie 15-35℃, a zwiększała się wraz ze wzrostem wartości pH w zakresie 3-9.Równowaga adsorpcji została osiągnięta po 6 godzinach oscylacji.

Zbadano możliwość usuwania azotu amonowego z odcieków składowiskowych metodą adsorpcji zeolitu.Wyniki eksperymentów pokazują, że każdy gram zeolitu ma ograniczony potencjał adsorpcji wynoszący 15,5 mg azotu amonowego, gdy wielkość cząstek zeolitu wynosi 30-16 mesh, stopień usuwania azotu amonowego osiąga 78,5%, przy tym samym czasie adsorpcji, dawce i wielkość cząstek zeolitu, im wyższe stężenie dopływającego azotu amonowego, tym większa szybkość adsorpcji i zeolit ​​jako adsorbent może usunąć azot amonowy z odcieku.Jednocześnie zwraca się uwagę, że stopień adsorpcji azotu amonowego przez zeolit ​​jest niski i w praktyce zeolitowi trudno jest osiągnąć zdolność adsorpcji w stanie nasycenia.

Badano wpływ usuwania biologicznego złoża zeolitu na azot, ChZT i inne zanieczyszczenia w symulowanych ściekach wiejskich.Wyniki pokazują, że stopień usuwania azotu amonowego przez biologiczne złoże zeolitu wynosi ponad 95%, a na usuwanie azotu azotanowego duży wpływ ma czas przebywania hydraulicznego.

Zaletą metody wymiany jonowej jest niewielka inwestycja, prosty proces, wygodna obsługa, niewrażliwość na trucizny i temperaturę oraz ponowne wykorzystanie zeolitu w drodze regeneracji.Jednakże w przypadku oczyszczania ścieków zawierających azot amonowy o wysokim stężeniu regeneracja jest częsta, co powoduje niedogodności w działaniu, dlatego należy ją połączyć z innymi metodami oczyszczania azotu amonowego lub zastosować do oczyszczania ścieków zawierających azot amonowy o niskim stężeniu.

Hurtowy producent i dostawca zeolitu 4A |EVERBRIGHT (cnchemist.com)