1. ¿Qué es el nitrógeno amoniacal?
El nitrógeno amoniacal se refiere al amoníaco en forma de amoníaco libre (o amoníaco no iónico, NH3) o amoníaco iónico (NH4+).Mayor pH y mayor proporción de amoníaco libre;Por el contrario, la proporción de sal de amonio es elevada.
El nitrógeno amoniacal es un nutriente en el agua que puede provocar su eutrofización y es el principal contaminante que consume oxígeno en el agua, lo que es tóxico para los peces y algunos organismos acuáticos.
El principal efecto nocivo del nitrógeno amoniacal sobre los organismos acuáticos es el amoníaco libre, cuya toxicidad es decenas de veces mayor que la de la sal de amonio y aumenta con el aumento de la alcalinidad.La toxicidad del nitrógeno amoniacal está estrechamente relacionada con el valor del pH y la temperatura del agua de la piscina; en general, cuanto mayor sea el valor del pH y la temperatura del agua, más fuerte será la toxicidad.
Dos métodos colorimétricos de sensibilidad aproximada comúnmente utilizados para determinar el amoníaco son el método clásico del reactivo de Nessler y el método de fenol-hipoclorito.También se utilizan habitualmente valoraciones y métodos eléctricos para determinar el amoníaco;Cuando el contenido de nitrógeno amoniacal es alto, también se puede utilizar el método de valoración por destilación.(Los estándares nacionales incluyen el método del reactivo de Nath, la espectrofotometría del ácido salicílico y el método de destilación – titulación)
2.Proceso de eliminación de nitrógeno físico y químico.
① Método de precipitación química
El método de precipitación química, también conocido como método de precipitación MAP, consiste en agregar magnesio y ácido fosfórico o hidrógeno fosfato a las aguas residuales que contienen nitrógeno amoniacal, de modo que el NH4+ en las aguas residuales reaccione con Mg+ y PO4- en una solución acuosa para generar precipitación de fosfato de amonio y magnesio. , la fórmula molecular es MgNH4P04.6H20, para lograr el propósito de eliminar el nitrógeno amoniacal.El fosfato de magnesio y amonio, comúnmente conocido como estruvita, se puede utilizar como abono, aditivo para el suelo o retardante de fuego para productos estructurales de construcción.La ecuación de reacción es la siguiente:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Los principales factores que afectan el efecto del tratamiento de la precipitación química son el valor del pH, la temperatura, la concentración de nitrógeno amoniacal y la relación molar (n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)).Los resultados muestran que cuando el valor del pH es 10 y la proporción molar de magnesio, nitrógeno y fósforo es 1,2:1:1,2, el efecto del tratamiento es mejor.
Utilizando cloruro de magnesio e hidrógeno fosfato disódico como agentes precipitantes, los resultados muestran que el efecto del tratamiento es mejor cuando el valor de pH es 9,5 y la relación molar de magnesio, nitrógeno y fósforo es 1,2:1:1.
Los resultados muestran que MgC12+Na3PO4.12H20 es superior a otras combinaciones de agentes precipitantes.Cuando el valor de pH es 10,0, la temperatura es 30 ℃, n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)= 1:1:1, se reduce la concentración másica de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales después de agitar durante 30 minutos. de 222 mg/L antes del tratamiento a 17 mg/L, y la tasa de eliminación es del 92,3%.
Se combinaron el método de precipitación química y el método de membrana líquida para el tratamiento de aguas residuales industriales de nitrógeno amoniacal con alta concentración.Bajo las condiciones de optimización del proceso de precipitación, la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal alcanzó el 98,1%, y luego un tratamiento adicional con el método de película líquida redujo la concentración de nitrógeno amoniacal a 0,005 g/L, alcanzando el estándar nacional de emisiones de primera clase.
Se investigó el efecto de eliminación de iones metálicos divalentes (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) distintos de Mg+ sobre el nitrógeno amoniacal bajo la acción del fosfato.Se propuso un nuevo proceso de precipitación de CaSO4-precipitación MAP para aguas residuales de sulfato de amonio.Los resultados muestran que el regulador tradicional de NaOH puede ser sustituido por cal.
La ventaja del método de precipitación química es que cuando la concentración de aguas residuales de nitrógeno amoniacal es alta, la aplicación de otros métodos es limitada, como el método biológico, el método de cloración de punto de ruptura, el método de separación por membrana, el método de intercambio iónico, etc. El método de precipitación química se puede utilizar para el pretratamiento.La eficiencia de eliminación del método de precipitación química es mejor, no está limitada por la temperatura y la operación es simple.El lodo precipitado que contiene fosfato de magnesio y amonio se puede utilizar como fertilizante compuesto para aprovechar los residuos, compensando así parte del costo;Si se puede combinar con algunas empresas industriales que producen aguas residuales de fosfato y empresas que producen salmuera, se pueden ahorrar costos farmacéuticos y facilitar la aplicación a gran escala.
La desventaja del método de precipitación química es que debido a la restricción del producto de solubilidad del fosfato de amonio y magnesio, después de que el nitrógeno amoniacal en las aguas residuales alcanza una cierta concentración, el efecto de eliminación no es obvio y el costo de los insumos aumenta considerablemente.Por lo tanto, el método de precipitación química debe usarse en combinación con otros métodos adecuados para tratamientos avanzados.La cantidad de reactivo utilizado es grande, el lodo producido es grande y el costo del tratamiento es alto.La introducción de iones de cloruro y fósforo residual durante la dosificación de productos químicos puede provocar fácilmente una contaminación secundaria.
Fabricante y proveedor mayorista de sulfato de aluminio |SIEMPRE BRILLANTE (cnchemist.com)
Fabricante y proveedor al por mayor de fosfato de sodio dibásico |SIEMPRE BRILLANTE (cnchemist.com)
②método de soplado
La eliminación del nitrógeno amoniacal mediante el método de soplado consiste en ajustar el valor del pH a alcalino, de modo que el ion amoníaco en las aguas residuales se convierta en amoníaco, de modo que exista principalmente en forma de amoníaco libre, y luego se extrae el amoníaco libre. de las aguas residuales a través del gas portador, para lograr el propósito de eliminar el nitrógeno amoniacal.Los principales factores que afectan la eficiencia del soplado son el valor del pH, la temperatura, la relación gas-líquido, el caudal de gas, la concentración inicial, etc.En la actualidad, el método de purga se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas residuales con alta concentración de nitrógeno amoniacal.
Se estudió la eliminación del nitrógeno amoniacal de los lixiviados de vertederos mediante el método de soplado.Se descubrió que los factores clave que controlaban la eficiencia de la purga eran la temperatura, la relación gas-líquido y el valor del pH.Cuando la temperatura del agua es superior a 2590, la relación gas-líquido es de aproximadamente 3500 y el pH es de aproximadamente 10,5, la tasa de eliminación puede alcanzar más del 90 % para los lixiviados del vertedero con una concentración de nitrógeno amoniacal de hasta 2000-4000 mg/ l.Los resultados muestran que cuando el pH = 11,5, la temperatura de extracción es de 80 °C y el tiempo de extracción es de 120 minutos, la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales puede alcanzar el 99,2 %.
La eficiencia de purga de las aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración se llevó a cabo mediante una torre de purga a contracorriente.Los resultados mostraron que la eficiencia de soplado aumentó con el aumento del valor del pH.Cuanto mayor es la relación gas-líquido, mayor es la fuerza impulsora de la transferencia de masa de extracción de amoníaco y también aumenta la eficiencia de extracción.
La eliminación del nitrógeno amoniacal mediante el método de soplado es eficaz, fácil de operar y fácil de controlar.El nitrógeno amoniacal soplado se puede utilizar como absorbente con ácido sulfúrico y el dinero de ácido sulfúrico generado se puede utilizar como fertilizante.El método de soplado es una tecnología comúnmente utilizada para la eliminación física y química de nitrógeno en la actualidad.Sin embargo, el método de purga tiene algunas desventajas, tales como incrustaciones frecuentes en la torre de purga, baja eficiencia de eliminación de nitrógeno amoniacal a baja temperatura y contaminación secundaria causada por el gas de purga.El método de soplado generalmente se combina con otros métodos de tratamiento de aguas residuales con nitrógeno amoniacal para pretratar las aguas residuales con nitrógeno amoniacal de alta concentración.
③ Cloración de punto de ruptura
El mecanismo de eliminación de amoníaco mediante cloración de punto de ruptura es que el cloro gaseoso reacciona con el amoníaco para producir gas nitrógeno inofensivo y el N2 se escapa a la atmósfera, lo que hace que la fuente de reacción continúe hacia la derecha.La fórmula de la reacción es:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Cuando el cloro gaseoso se transfiere a las aguas residuales hasta cierto punto, el contenido de cloro libre en el agua es bajo y la concentración de amoníaco es cero.Cuando la cantidad de cloro gaseoso pasa el punto, la cantidad de cloro libre en el agua aumentará, por lo tanto, el punto se llama punto de ruptura y la cloración en este estado se llama cloración de punto de ruptura.
El método de cloración de punto de ruptura se utiliza para tratar las aguas residuales de perforación después del soplado de nitrógeno amoniacal, y el efecto del tratamiento se ve directamente afectado por el proceso de soplado de nitrógeno amoniacal previo al tratamiento.Cuando el 70% del nitrógeno amoniacal de las aguas residuales se elimina mediante un proceso de soplado y luego se trata mediante cloración de punto de ruptura, la concentración másica de nitrógeno amoniacal en el efluente es inferior a 15 mg/l.Zhang Shengli et al.tomó como objeto de investigación aguas residuales de nitrógeno amoniacal simuladas con una concentración másica de 100 mg/L, y los resultados de la investigación mostraron que los factores principales y secundarios que afectan la eliminación del nitrógeno amoniacal mediante la oxidación del hipoclorito de sodio fueron la proporción de cantidad de cloro a nitrógeno amoniacal, tiempo de reacción y valor de pH.
El método de cloración de punto de ruptura tiene una alta eficiencia de eliminación de nitrógeno, la tasa de eliminación puede alcanzar el 100% y la concentración de amoníaco en las aguas residuales se puede reducir a cero.El efecto es estable y no se ve afectado por la temperatura;Menos equipo de inversión, respuesta rápida y completa;Tiene el efecto de esterilización y desinfección en el cuerpo de agua.El ámbito de aplicación del método de cloración de punto de ruptura es que la concentración de aguas residuales de nitrógeno amoniacal es inferior a 40 mg/L, por lo que el método de cloración de punto de ruptura se utiliza principalmente para el tratamiento avanzado de aguas residuales de nitrógeno amoniacal.El requisito de uso y almacenamiento seguros es alto, el costo del tratamiento es alto y los subproductos cloraminas y compuestos orgánicos clorados causarán contaminación secundaria.
④método de oxidación catalítica
El método de oxidación catalítica se realiza mediante la acción del catalizador, bajo una determinada temperatura y presión, mediante oxidación con aire, la materia orgánica y el amoníaco de las aguas residuales se pueden oxidar y descomponer en sustancias inofensivas como CO2, N2 y H2O, para lograr el propósito de purificación.
Los factores que afectan el efecto de la oxidación catalítica son las características del catalizador, la temperatura, el tiempo de reacción, el valor del pH, la concentración de nitrógeno amoniacal, la presión, la intensidad de la agitación, etc.
Se estudió el proceso de degradación del nitrógeno amoniacal ozonizado.Los resultados mostraron que cuando el valor del pH aumentaba, se producía un tipo de radical HO con fuerte capacidad de oxidación y la tasa de oxidación se aceleraba significativamente.Los estudios muestran que el ozono puede oxidar el nitrógeno amoniacal a nitrito y el nitrito a nitrato.La concentración de nitrógeno amoniacal en el agua disminuye con el paso del tiempo y la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal es aproximadamente del 82%.Se utilizó CuO-Mn02-Ce02 como catalizador compuesto para tratar aguas residuales con nitrógeno amoniacal.Los resultados experimentales muestran que la actividad de oxidación del catalizador compuesto recién preparado mejora significativamente y las condiciones de proceso adecuadas son 255 ℃, 4,2 MPa y pH = 10,8.En el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal con una concentración inicial de 1023 mg/L, la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal puede alcanzar el 98 % en 150 minutos, alcanzando el estándar nacional de descarga secundaria (50 mg/L).
El rendimiento catalítico del fotocatalizador de TiO2 soportado por zeolita se investigó mediante el estudio de la tasa de degradación del nitrógeno amoniacal en una solución de ácido sulfúrico.Los resultados muestran que la dosis óptima de fotocatalizador de TiO2/zeolita es de 1,5 g/L y el tiempo de reacción es de 4 h bajo irradiación ultravioleta.La tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal de las aguas residuales puede alcanzar el 98,92%.Se estudió el efecto de eliminación del alto contenido de hierro y dióxido de nano-chin bajo luz ultravioleta sobre el fenol y el nitrógeno amoniacal.Los resultados muestran que la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal es del 97,5 % cuando se aplica un pH = 9,0 a la solución de nitrógeno amoniacal con una concentración de 50 mg/L, que es un 7,8 % y un 22,5 % mayor que la del dióxido de China o el alto contenido de hierro solo.
El método de oxidación catalítica tiene las ventajas de una alta eficiencia de purificación, un proceso simple, un área inferior pequeña, etc., y a menudo se usa para tratar aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración.La dificultad de la aplicación es cómo prevenir la pérdida de catalizador y la protección contra la corrosión de los equipos.
⑤método de oxidación electroquímica
El método de oxidación electroquímica se refiere al método de eliminación de contaminantes en el agua mediante electrooxidación con actividad catalítica.Los factores que influyen son la densidad de corriente, el caudal de entrada, el tiempo de salida y el tiempo de solución puntual.
Se estudió la oxidación electroquímica de aguas residuales de amoníaco-nitrógeno en una celda electrolítica de flujo circulante, donde el positivo es electricidad de la red Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 y el negativo es electricidad de la red Ti.Los resultados muestran que cuando la concentración de ion cloruro es 400 mg/L, la concentración inicial de nitrógeno amoniacal es 40 mg/L, el caudal del afluente es 600 ml/min, la densidad de corriente es 20 mA/cm y el tiempo electrolítico es 90 min, el amoníaco La tasa de eliminación de nitrógeno es del 99,37%.Muestra que la oxidación electrolítica de aguas residuales con nitrógeno amoniacal tiene buenas perspectivas de aplicación.
3. Proceso de eliminación bioquímica de nitrógeno.
①toda la nitrificación y desnitrificación
La nitrificación y desnitrificación de proceso completo es un tipo de método biológico que se ha utilizado ampliamente durante mucho tiempo en la actualidad.Convierte el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales en nitrógeno mediante una serie de reacciones como la nitrificación y la desnitrificación bajo la acción de diversos microorganismos, para lograr el propósito del tratamiento de las aguas residuales.El proceso de nitrificación y desnitrificación para eliminar el nitrógeno amoniacal debe pasar por dos etapas:
Reacción de nitrificación: La reacción de nitrificación la completan microorganismos autótrofos aeróbicos.En el estado aeróbico, el nitrógeno inorgánico se utiliza como fuente de nitrógeno para convertir NH4+ en NO2-, y luego se oxida a NO3-.El proceso de nitrificación se puede dividir en dos etapas.En la segunda etapa, el nitrito se convierte en nitrato (NO3-) mediante bacterias nitrificantes, y el nitrito se convierte en nitrato (NO3-) mediante bacterias nitrificantes.
Reacción de desnitrificación: La reacción de desnitrificación es el proceso en el que las bacterias desnitrificantes reducen el nitrógeno nitrito y el nitrógeno nitrato a nitrógeno gaseoso (N2) en estado de hipoxia.Las bacterias desnitrificantes son microorganismos heterótrofos, la mayoría de los cuales pertenecen a bacterias anfícticas.En estado de hipoxia, utilizan el oxígeno del nitrato como aceptor de electrones y la materia orgánica (componente DBO en las aguas residuales) como donante de electrones para proporcionar energía y ser oxidados y estabilizados.
Todas las aplicaciones de ingeniería de nitrificación y desnitrificación del proceso incluyen principalmente AO, A2O, zanjas de oxidación, etc., que es un método más maduro utilizado en la industria de eliminación biológica de nitrógeno.
Todo el método de nitrificación y desnitrificación tiene las ventajas de un efecto estable, operación simple, sin contaminación secundaria y bajo costo.Este método también tiene algunos inconvenientes, como que la fuente de carbono debe agregarse cuando la relación C/N en las aguas residuales es baja, el requisito de temperatura es relativamente estricto, la eficiencia es baja a baja temperatura, el área es grande, la demanda de oxígeno es grande y algunas sustancias nocivas, como los iones de metales pesados, tienen un efecto de presión sobre los microorganismos, que deben eliminarse antes de llevar a cabo el método biológico.Además, la alta concentración de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales también tiene un efecto inhibidor sobre el proceso de nitrificación.Por lo tanto, se debe realizar un pretratamiento antes del tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración de modo que la concentración de aguas residuales de nitrógeno amoniacal sea inferior a 500 mg/L.El método biológico tradicional es adecuado para el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal de baja concentración que contienen materia orgánica, como aguas residuales domésticas, aguas residuales químicas, etc.
②Nitrificación y desnitrificación simultáneas (SND)
Cuando la nitrificación y la desnitrificación se llevan a cabo juntas en el mismo reactor, se denomina desnitrificación por digestión simultánea (SND).El oxígeno disuelto en las aguas residuales está limitado por la velocidad de difusión para producir un gradiente de oxígeno disuelto en el área del microambiente en el flóculo microbiano o biopelícula, lo que hace que el gradiente de oxígeno disuelto en la superficie exterior del flóculo microbiano o biopelícula sea propicio para el crecimiento y la propagación. de bacterias nitrificantes aerobias y bacterias amoniacales.Cuanto más profundo está el flóculo o la membrana, menor es la concentración de oxígeno disuelto, lo que da como resultado una zona anóxica donde dominan las bacterias desnitrificantes.Formando así un proceso simultáneo de digestión y desnitrificación.Los factores que afectan la digestión y desnitrificación simultáneas son el valor de PH, la temperatura, la alcalinidad, la fuente de carbono orgánico, el oxígeno disuelto y la edad del lodo.
Existía nitrificación/desnitrificación simultánea en la zanja de oxidación del Carrusel, y la concentración de oxígeno disuelto entre el impulsor aireado en la zanja de oxidación del Carrusel disminuyó gradualmente, y el oxígeno disuelto en la parte inferior de la zanja de oxidación del Carrusel era menor que el de la parte superior. .Las tasas de formación y consumo de nitrógeno nitrato en cada parte del canal son casi iguales, y la concentración de nitrógeno amoniacal en el canal es siempre muy baja, lo que indica que las reacciones de nitrificación y desnitrificación ocurren simultáneamente en el canal de oxidación del Carrusel.
El estudio sobre el tratamiento de aguas residuales domésticas muestra que cuanto mayor sea el CODCr, más completa será la desnitrificación y mejor la eliminación del TN.El efecto del oxígeno disuelto sobre la nitrificación y desnitrificación simultáneas es grande.Cuando el oxígeno disuelto se controla a 0,5~2 mg/L, el efecto de eliminación total de nitrógeno es bueno.Al mismo tiempo, el método de nitrificación y desnitrificación salva el reactor, acorta el tiempo de reacción, tiene un bajo consumo de energía, ahorra inversión y es fácil mantener estable el valor del pH.
③Digestión y desnitrificación de corto alcance
En el mismo reactor, se utilizan bacterias oxidantes de amoníaco para oxidar el amoníaco a nitrito en condiciones aeróbicas, y luego el nitrito se desnitrifica directamente para producir nitrógeno con materia orgánica o una fuente externa de carbono como donador de electrones en condiciones de hipoxia.Los factores que influyen en la nitrificación y desnitrificación de corto alcance son la temperatura, el amoníaco libre, el valor del pH y el oxígeno disuelto.
Efecto de la temperatura sobre la nitrificación de corto alcance de aguas residuales municipales sin agua de mar y aguas residuales municipales con 30% de agua de mar.Los resultados experimentales muestran que: para las aguas residuales municipales sin agua de mar, aumentar la temperatura favorece el logro de una nitrificación de corto alcance.Cuando la proporción de agua de mar en las aguas residuales domésticas es del 30%, la nitrificación de corto alcance se puede lograr mejor en condiciones de temperatura media.La Universidad Tecnológica de Delft desarrolló el proceso SHARON, el uso de alta temperatura (aproximadamente 30-4090) favorece la proliferación de bacterias nitritos, de modo que las bacterias nitritos pierden competencia, mientras que al controlar la edad del lodo se eliminan las bacterias nitritos, por lo que que la reacción de nitrificación en la etapa de nitrito.
Basado en la diferencia en la afinidad del oxígeno entre las bacterias nitritos y las bacterias nitritos, el Laboratorio de Ecología Microbiana de Gent desarrolló el proceso OLAND para lograr la acumulación de nitrógeno nitrito controlando el oxígeno disuelto para eliminar las bacterias nitritos.
Los resultados de la prueba piloto del tratamiento de aguas residuales de coque mediante nitrificación y desnitrificación de corto alcance muestran que cuando las concentraciones de DQO, nitrógeno amoniacal, TN y fenol del afluente son 1201,6,510,4,540,1 y 110,4 mg/L, las concentraciones promedio de DQO y nitrógeno amoniacal del efluente Las concentraciones de TN y fenol son 197,1, 14,2, 181,5 y 0,4 mg/L, respectivamente.Las tasas de eliminación correspondientes fueron del 83,6%, 97,2%, 66,4% y 99,6%, respectivamente.
El proceso de nitrificación y desnitrificación de corto alcance no pasa por la etapa de nitrato, lo que ahorra la fuente de carbono necesaria para la eliminación biológica del nitrógeno.Tiene ciertas ventajas para las aguas residuales de nitrógeno amoniacal con una baja relación C/N.La nitrificación y desnitrificación de corto alcance tiene las ventajas de menos lodos, tiempo de reacción corto y ahorro de volumen del reactor.Sin embargo, la nitrificación y desnitrificación de corto alcance requieren una acumulación estable y duradera de nitrito, por lo que la clave es cómo inhibir eficazmente la actividad de las bacterias nitrificantes.
④ Oxidación anaeróbica de amoníaco
La amoxidación anaeróbica es un proceso de oxidación directa del nitrógeno amoniacal a nitrógeno por bacterias autótrofas en condiciones de hipoxia, con nitrógeno nitroso o nitrógeno nitroso como aceptor de electrones.
Se estudiaron los efectos de la temperatura y el PH sobre la actividad biológica de anammoX.Los resultados mostraron que la temperatura de reacción óptima fue 30 ℃ y el valor de pH fue 7,8.Se estudió la viabilidad del reactor anaeróbico ammoX para el tratamiento de aguas residuales de alta salinidad y alta concentración de nitrógeno.Los resultados mostraron que la alta salinidad inhibía significativamente la actividad de anammoX y esta inhibición era reversible.La actividad anaeróbica de amox del lodo no aclimatado fue un 67,5% menor que la del lodo de control bajo una salinidad de 30 g.L-1 (NaC1).La actividad anammoX del lodo aclimatado fue un 45,1% menor que la del control.Cuando el lodo aclimatado se transfirió de un ambiente de alta salinidad a un ambiente de baja salinidad (sin salmuera), la actividad anaeróbica de ammoX aumentó en un 43,1%.Sin embargo, el reactor es propenso a disminuir su funcionamiento cuando funciona en condiciones de alta salinidad durante mucho tiempo.
En comparación con el proceso biológico tradicional, ammoX anaeróbico es una tecnología de eliminación biológica de nitrógeno más económica, sin fuente de carbono adicional, baja demanda de oxígeno, sin necesidad de reactivos para neutralizar y con menos producción de lodos.Las desventajas del ammox anaeróbico son que la velocidad de reacción es lenta, el volumen del reactor es grande y la fuente de carbono es desfavorable para el amMOX anaeróbico, lo que tiene importancia práctica para resolver las aguas residuales de nitrógeno amoniacal con poca biodegradabilidad.
4.Proceso de eliminación de nitrógeno por separación y adsorción.
① método de separación de membrana
El método de separación por membrana consiste en utilizar la permeabilidad selectiva de la membrana para separar selectivamente los componentes en el líquido, a fin de lograr el propósito de eliminar el nitrógeno amoniacal.Incluyendo ósmosis inversa, nanofiltración, membrana desamonizadora y electrodiálisis.Los factores que afectan la separación de la membrana son las características de la membrana, la presión o el voltaje, el valor del pH, la temperatura y la concentración de nitrógeno amoniacal.
De acuerdo con la calidad del agua de las aguas residuales de nitrógeno amoniacal descargadas por la fundición de tierras raras, el experimento de ósmosis inversa se llevó a cabo con aguas residuales simuladas con NH4C1 y NaCI.Se encontró que, en las mismas condiciones, la ósmosis inversa tiene una mayor tasa de eliminación de NaCI, mientras que el NHCl tiene una mayor tasa de producción de agua.La tasa de eliminación de NH4C1 es del 77,3% después del tratamiento de ósmosis inversa, que puede usarse como pretratamiento de aguas residuales con nitrógeno amoniacal.La tecnología de ósmosis inversa puede ahorrar energía y tener buena estabilidad térmica, pero la resistencia al cloro y la contaminación es pobre.
Se utilizó un proceso bioquímico de separación por membrana de nanofiltración para tratar el lixiviado del vertedero, de modo que entre el 85% y el 90% del líquido permeable se descargó de acuerdo con la norma, y solo entre el 0% y el 15% del líquido de aguas residuales concentrado y el lodo se devolvieron al tanque de basura.Ozturki et al.trató el lixiviado del vertedero de Odayeri en Turquía con una membrana de nanofiltración y la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal fue de aproximadamente el 72%.La membrana de nanofiltración requiere una presión más baja que la membrana de ósmosis inversa y es fácil de operar.
El sistema de membrana de eliminación de amoníaco se utiliza generalmente en el tratamiento de aguas residuales con alto contenido de nitrógeno amoniacal.El nitrógeno amoniacal en el agua tiene el siguiente equilibrio: NH4- +OH-= NH3+H2O en funcionamiento, las aguas residuales que contienen amoniaco fluyen en la carcasa del módulo de membrana y el líquido que absorbe ácido fluye en la tubería de la membrana. módulo.Cuando el PH de las aguas residuales aumenta o la temperatura aumenta, el equilibrio se desplazará hacia la derecha y el ion amonio NH4- se convierte en NH3 gaseoso libre.En este momento, el NH3 gaseoso puede ingresar a la fase líquida de absorción ácida en la tubería desde la fase de agua residual en la carcasa a través de los microporos en la superficie de la fibra hueca, que es absorbida por la solución ácida e inmediatamente se convierte en NH4-iónico.Mantenga el PH del agua residual por encima de 10 y la temperatura por encima de 35 ° C (por debajo de 50 ° C), de modo que el NH4 en la fase de agua residual se convierta continuamente en NH3 en la migración de la fase líquida de absorción.Como resultado, la concentración de nitrógeno amoniacal en el lado de las aguas residuales disminuyó continuamente.La fase líquida de absorción de ácido, debido a que solo hay ácido y NH4-, forma una sal de amonio muy pura y alcanza una cierta concentración después de una circulación continua, que puede reciclarse.Por un lado, el uso de esta tecnología puede mejorar en gran medida la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales y, por otro lado, puede reducir el costo operativo total del sistema de tratamiento de aguas residuales.
②método de electrodiálisis
La electrodiálisis es un método para eliminar sólidos disueltos de soluciones acuosas aplicando un voltaje entre los pares de membranas.Bajo la acción del voltaje, los iones de amoníaco y otros iones en las aguas residuales de nitrógeno y amoníaco se enriquecen a través de la membrana en el agua concentrada que contiene amoníaco, para lograr el propósito de eliminación.
El método de electrodiálisis se utilizó para tratar aguas residuales inorgánicas con alta concentración de nitrógeno amoniacal y logró buenos resultados.Para aguas residuales de nitrógeno amoniacal de 2000-3000 mg/L, la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal puede ser superior al 85% y el agua concentrada de amoniaco se puede obtener en un 8,9%.La cantidad de electricidad consumida durante el funcionamiento de la electrodiálisis es proporcional a la cantidad de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales.El tratamiento por electrodiálisis de aguas residuales no está limitado por el valor de pH, la temperatura y la presión, y es fácil de operar.
Las ventajas de la separación por membrana son la alta recuperación de nitrógeno amoniacal, la operación simple, el efecto de tratamiento estable y la ausencia de contaminación secundaria.Sin embargo, en el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración, a excepción de la membrana desamonizada, otras membranas son fáciles de escalar y obstruir, y la regeneración y el retrolavado son frecuentes, lo que aumenta el costo del tratamiento.Por lo tanto, este método es más adecuado para el pretratamiento o para aguas residuales con nitrógeno amoniacal y baja concentración.
③ Método de intercambio iónico
El método de intercambio iónico es un método para eliminar el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales mediante el uso de materiales con una fuerte adsorción selectiva de iones amoníaco.Los materiales de adsorción comúnmente utilizados son carbón activado, zeolita, montmorillonita y resina de intercambio.La zeolita es un tipo de silicoaluminato con estructura espacial tridimensional, estructura de poros y orificios regulares, entre los cuales la clinoptilolita tiene una fuerte capacidad de adsorción selectiva de iones de amoníaco y un precio bajo, por lo que se usa comúnmente como material de adsorción para aguas residuales de nitrógeno amoniacal. en Ingeniería.Los factores que afectan el efecto del tratamiento de la clinoptilolita incluyen el tamaño de las partículas, la concentración de nitrógeno amoniacal del afluente, el tiempo de contacto, el valor del pH, etc.
El efecto de adsorción de la zeolita sobre el nitrógeno amoniacal es obvio, seguido del ranito, y el efecto del suelo y la ceramisita es pobre.La principal forma de eliminar el nitrógeno amoniacal de la zeolita es el intercambio iónico y el efecto de adsorción física es muy pequeño.El efecto de intercambio iónico de la ceramita, la tierra y el ranito es similar al efecto de adsorción física.La capacidad de adsorción de los cuatro rellenos disminuyó con el aumento de la temperatura en el rango de 15-35 ℃ y aumentó con el aumento del valor del pH en el rango de 3-9.El equilibrio de adsorción se alcanzó después de 6 h de oscilación.
Se estudió la viabilidad de eliminar el nitrógeno amoniacal de los lixiviados de vertederos mediante adsorción de zeolita.Los resultados experimentales muestran que cada gramo de zeolita tiene un potencial de adsorción limitado de 15,5 mg de nitrógeno amoniacal; cuando el tamaño de partícula de la zeolita es de malla 30-16, la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal alcanza el 78,5%, y bajo el mismo tiempo de adsorción, dosis y Tamaño de partícula de zeolita, cuanto mayor sea la concentración de nitrógeno amoniacal afluente, mayor será la tasa de adsorción, y es factible que la zeolita como adsorbente elimine el nitrógeno amoniacal del lixiviado.Al mismo tiempo, se señala que la tasa de adsorción de nitrógeno amoniacal por la zeolita es baja y es difícil que la zeolita alcance la capacidad de adsorción de saturación en la operación práctica.
Se estudió el efecto de eliminación del lecho biológico de zeolita sobre el nitrógeno, la DQO y otros contaminantes en aguas residuales de aldeas simuladas.Los resultados muestran que la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal mediante el lecho biológico de zeolita es superior al 95%, y la eliminación de nitrógeno nitrato se ve muy afectada por el tiempo de residencia hidráulica.
El método de intercambio iónico tiene las ventajas de una pequeña inversión, un proceso simple, una operación conveniente, insensibilidad al veneno y a la temperatura y la reutilización de la zeolita mediante regeneración.Sin embargo, cuando se tratan aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración, la regeneración es frecuente, lo que genera inconvenientes para la operación, por lo que debe combinarse con otros métodos de tratamiento de nitrógeno amoniacal o usarse para tratar aguas residuales de nitrógeno amoniacal con baja concentración.
Fabricante y proveedor al por mayor de zeolita 4A |SIEMPRE BRILLANTE (cnchemist.com)
Hora de publicación: 10-jul-2024
