1. ¿Qué es el nitrógeno de amoníaco?
El nitrógeno de amoníaco 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 alta.
El nitrógeno de amoníaco es un nutriente en el agua, que puede provocar la eutrofización del agua, y es el principal contaminante que consume oxígeno en el agua, que es tóxico para los peces y algunos organismos acuáticos.
El principal efecto nocivo del nitrógeno de amoníaco en los organismos acuáticos es el amoníaco libre, cuya toxicidad es docenas de veces mayor que la de la sal de amonio, y aumenta con el aumento de la alcalinidad. La toxicidad de nitrógeno de amoníaco está estrechamente relacionada con el valor de pH y la temperatura del agua del agua de la piscina, en general, cuanto mayor sea el valor de pH y la temperatura del agua, más fuerte es la toxicidad.
Dos métodos colorimétricos de sensibilidad aproximados comúnmente utilizados para determinar el amoníaco son el método clásico de reactivo Nessler y el método de fenol-hipoclorito. Las titulaciones y los métodos eléctricos también se usan comúnmente para determinar el amoníaco; Cuando el contenido de nitrógeno de amoníaco es alto, el método de titulación de destilación también se puede utilizar. (Los estándares nacionales incluyen el método de reactivo de Nath, la espectrofotometría de ácido salicílico, la destilación - método de 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 de mapas, es agregar magnesio y ácido fosfórico o fosfato de hidrógeno a las aguas residuales que contienen nitrógeno de amoniaco, de modo que NH4+ en las aguas residuales reacciona con Mg+ y Po4- en una solución acuosa para generar amonio por precipitación de fosfato, la forma molecular es mgnh4p04.6h20. Eliminación de nitrógeno de amoníaco. El fosfato de amonio de magnesio, comúnmente conocido como estruvita, puede usarse como compost, aditivo del suelo o retardante de fuego para construir productos estructurales. 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 de amoníaco y la relación molar (N (Mg+): N (NH4+): N (P04-)). Los resultados muestran que cuando el valor de pH es 10 y la relación molar de magnesio, nitrógeno y fósforo es 1.2: 1: 1.2, el efecto del tratamiento es mejor.
Usando cloruro de magnesio y fosfato de hidrógeno 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 de 30 ℃, N (mg+): n (nh4+): n (p04-) = 1: 1: 1, la concentración de masa de nitrógeno de amoníaco en las aguas residuales después de agitar durante 30 minutos se reduce de 222 mg/l antes del tratamiento con 17 mg/l, y la tasa de remoción es 92.3%.
El método de precipitación química y el método de membrana líquida se combinaron para el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco industrial de alta concentración. En las condiciones de optimización del proceso de precipitación, la tasa de eliminación del nitrógeno de amoníaco alcanzó el 98.1%, y luego el tratamiento adicional con el método de película líquida redujo la concentración de nitrógeno de amoníaco a 0.005 g/L, alcanzando el estándar nacional de emisión de primera clase.
Se investigó el efecto de eliminación de los iones metálicos divalentes (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) que no sea Mg+sobre el nitrógeno de amoníaco bajo la acción del fosfato. Se propuso un nuevo proceso de precipitación de precipitación de CASO4 para aguas residuales de sulfato de amonio. Los resultados muestran que el regulador NaOH tradicional puede ser reemplazado por cal.
La ventaja del método de precipitación química es que cuando la concentración de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco es alta, la aplicación de otros métodos es limitada, como el método biológico, el método de cloración del punto de interrupción, el método de separación de membrana, el método de intercambio de iones, etc. En este momento, se puede usar el método de precipitación química para el tratamiento previo. La eficiencia de eliminación del método de precipitación química es mejor, y no está limitada por la temperatura, y la operación es simple. El lodo precipitado que contiene fosfato de amonio de magnesio se puede usar como un fertilizante compuesto para realizar la utilización de 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 de sal, puede 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 magnesio de amonio, después de que el nitrógeno de amoníaco en las aguas residuales alcanza una cierta concentración, el efecto de eliminación no es obvio y el costo de entrada aumenta considerablemente. Por lo tanto, el método de precipitación química debe usarse en combinación con otros métodos adecuados para el tratamiento avanzado. La cantidad de reactivo utilizado es grande, el lodo producido es grande y el costo de tratamiento es alto. La introducción de iones de cloruro y fósforo residual durante la dosificación de productos químicos puede causar fácilmente la contaminación secundaria.
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② Método Desactivado
La eliminación de nitrógeno de amoníaco mediante el método de soplado es ajustar el valor de pH a alcalino, de modo que el ion amoníaco en las aguas residuales se convierte en amoníaco, de modo que existe principalmente en forma de amoníaco libre, y luego la amoníaco libre se saca de las aguas residuales a través del gas portador, para lograr el propósito de remover amoniaco. Los principales factores que afectan la eficiencia de soplado son el valor de pH, la temperatura, la relación gas-líquido, la velocidad de flujo de gas, la concentración inicial, etc. En la actualidad, el método de extracción se usa ampliamente en el tratamiento de aguas residuales con alta concentración de nitrógeno de amoníaco.
Se estudió la eliminación de nitrógeno de amoníaco del lixiviado del vertedero por método de desplazamiento. Se descubrió que los factores clave que controlan la eficiencia de la extracción fueron la temperatura, la relación gas-líquido y el valor de 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 el lixiviado del relleno sanitario con la concentración de nitrógeno de amoníaco hasta 2000-4000 mg/L. Los resultados muestran que cuando pH = 11.5, la temperatura de extracción es de 80 cc y el tiempo de eliminación es de 120 minutos, la tasa de eliminación de nitrógeno de amoníaco en aguas residuales puede alcanzar el 99.2%.
La eficiencia de soplado de las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de alta concentración se llevó a cabo mediante torre de soplado contracorriente. Los resultados mostraron que la eficiencia de soplado aumentó con el aumento del valor de pH. Cuanto mayor sea la relación gas-líquido, mayor es la fuerza impulsora de la transferencia de masa de despojo de amoníaco, y la eficiencia de eliminación también aumenta.
La eliminación de nitrógeno de amoníaco mediante el método de soplado es efectiva, fácil de operar y fácil de controlar. El nitrógeno de amoníaco soplado se puede usar como absorbedor con ácido sulfúrico, y el dinero de ácido sulfúrico generado se puede usar como fertilizante. El método de desplazamiento es una tecnología de uso común para la eliminación de nitrógeno físico y químico en la actualidad. Sin embargo, el método de extracción tiene algunas desventajas, como la escala frecuente en la torre de desplazamiento, la baja eficiencia de eliminación de nitrógeno de amoníaco a baja temperatura y la contaminación secundaria causada por el gas de desplazamiento. El método de desplazamiento generalmente se combina con otros métodos de tratamiento de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco para pretratar aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de alta concentración.
③Creak Point Cloración
El mecanismo de eliminación de amoníaco por cloración del punto de interrupción es que el gas de cloro reacciona con amoníaco para producir gas nitrógeno inofensivo, y N2 se escapa a la atmósfera, lo que hace que la fuente de reacción continúe hacia la derecha. La fórmula de reacción es:
HOCL NH4 + + 1.5 -> 0.5 N2 H20 H ++ Cl - 1.5 + 2.5 + 1.5)
Cuando el gas de cloro se transfiere a las aguas residuales hasta cierto punto, el contenido de cloro libre en el agua es baja y la concentración de amoníaco es cero. Cuando la cantidad de gas de cloro pasa el punto, la cantidad de cloro libre en el agua aumentará, por lo tanto, el punto se llama punto de interrupción, y la cloración en este estado se llama cloración del punto de quiebre.
El método de cloración del punto de interrupción se usa para tratar las aguas residuales de perforación después de la soplado de nitrógeno de amoníaco, y el efecto del tratamiento se ve directamente afectado por el proceso de soplado de nitrógeno de amoníaco previo al tratamiento. Cuando el 70% del nitrógeno de amoníaco en las aguas residuales se elimina mediante el proceso de soplado y luego se trata por cloración del punto de quiebre, la concentración de masa de nitrógeno de amoníaco en el efluente es inferior a 15 mg/L. Zhang Shengli et al. Tomó aguas residuales de nitrógeno de amoníaco simulados con una concentración de masa de 100 mg/L como objeto de investigación, y los resultados de la investigación mostraron que los factores principales y secundarios que afectan la eliminación de nitrógeno de amoníaco mediante la oxidación de hipoclorito de sodio fueron la relación de cantidad de cloro al nitrógeno de amoníaco, tiempo de reacción y fog valor.
El método de cloración del punto de interrupción 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 puede reducirse 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 la esterilización y la desinfección en el cuerpo del agua. El alcance de la aplicación del método de cloración del punto de interrupción es que la concentración de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco es inferior a 40 mg/L, por lo que el método de cloración del punto de quiebre se usa principalmente para el tratamiento avanzado de las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco. El requisito de uso seguro y almacenamiento es alto, el costo del tratamiento es alto y los subproductos cloraminas y los orgánicos clorados causarán contaminación secundaria.
④ Método de oxidación catalítica
El método de oxidación catalítica es a través de la acción del catalizador, bajo una cierta temperatura y presión, a través de la oxidación del aire, la materia orgánica y el amoníaco en las aguas residuales se pueden oxidar y descomponerse en sustancias inofensivas como CO2, N2 y H2O, para lograr el propósito de la purificación.
Los factores que afectan el efecto de la oxidación catalítica son las características del catalizador, la temperatura, el tiempo de reacción, el valor de pH, la concentración de nitrógeno de amoníaco, la presión, la intensidad de agitación, etc.
Se estudió el proceso de degradación del nitrógeno de amoníaco ozonado. Los resultados mostraron que cuando el valor de pH aumentó, se produjo un tipo de radical HO con una fuerte capacidad de oxidación, y la tasa de oxidación se aceleró significativamente. Los estudios muestran que el ozono puede oxidar el nitrógeno de amoníaco a nitrito y nitrito a nitrato. La concentración de nitrógeno de amoníaco en el agua disminuye con el aumento del tiempo, y la tasa de eliminación del nitrógeno de amoníaco es de aproximadamente el 82%. El CUO-MN02-CE02 se usó como un catalizador compuesto para tratar las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco. Los resultados experimentales muestran que la actividad de oxidación del catalizador compuesto recién preparado mejora significativamente, y las condiciones de proceso adecuadas son 255 ℃, 4.2MPa y pH = 10.8. En el tratamiento de las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco con una concentración inicial de 1023 mg/L, la tasa de eliminación de nitrógeno de amoníaco puede alcanzar el 98% dentro de los 150 minutos, alcanzando el estándar nacional de descarga secundaria (50 mg/l).
El rendimiento catalítico del fotocatalizador de TiO2 soportado por zeolita se investigó al estudiar la tasa de degradación del nitrógeno de amoníaco en la solución de ácido sulfúrico. Los resultados muestran que la dosis óptima del fotocatalizador Ti02/ Zeolita es 1.5G/ L y el tiempo de reacción es 4 h bajo irradiación ultravioleta. La tasa de eliminación del nitrógeno de amoníaco de las aguas residuales puede alcanzar el 98.92%. Se estudió el efecto de eliminación del alto dióxido de hierro y nano-chino bajo luz ultravioleta sobre fenol y nitrógeno de amoníaco. Los resultados muestran que la tasa de eliminación del nitrógeno de amoníaco es del 97.5% cuando el pH = 9.0 se aplica a la solución de nitrógeno de amoníaco con la concentración de 50 mg/L, que es 7.8% y 22.5% más alta que la del dióxido de hierro o chino alto solo.
El método de oxidación catalítica tiene las ventajas de alta eficiencia de purificación, proceso simple, área inferior pequeña, etc., y a menudo se usa para tratar aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de alta concentración. La dificultad de la aplicación es cómo prevenir la pérdida de catalizador y protección contra la corrosión del equipo.
⑤ Método de oxidación electroquímica
El método de oxidación electroquímica se refiere al método para eliminar los contaminantes en el agua mediante el uso de la electrooxidación con actividad catalítica. Los factores de influencia son la densidad de corriente, la velocidad de flujo de entrada, el tiempo de salida y el tiempo de solución de punto.
Se estudió la oxidación electroquímica de las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco en una célula electrolítica de flujo circulante, donde lo positivo es TI/RU02-TIO2-IR02-SNO2 electricidad de la red y lo negativo es la electricidad de la red TI. Los resultados muestran que cuando la concentración de iones de cloruro es de 400 mg/L, la concentración inicial de nitrógeno de amoníaco es de 40 mg/L, la velocidad de flujo influyente es de 600 ml/min, la densidad de corriente es de 20 mA/cm, y el tiempo electrolítico es de 90 minutos, la velocidad de remoción de nitrógeno de amoníaco es 99.37%. Muestra que la oxidación electrolítica de las aguas residuales de amoníaco-nitrógeno tiene una buena perspectiva de aplicación.
3. Proceso de eliminación de nitrógeno bioquímico
① toda la nitrificación y desnitrificación
La nitrificación y la desnitrificación de procesos integrales es un tipo de método biológico que se ha utilizado ampliamente durante mucho tiempo en la actualidad. Convierte el nitrógeno de amoníaco en las aguas residuales en nitrógeno a través de una serie de reacciones como la nitrificación y la desnitrificación bajo la acción de varios microorganismos, a fin de lograr el propósito del tratamiento de aguas residuales. El proceso de nitrificación y desnitrificación para eliminar el nitrógeno de amoníaco debe pasar por dos etapas:
Reacción de nitrificación: la reacción de nitrificación se completa mediante microorganismos autótróficos aeróbicos. En el estado aeróbico, el nitrógeno inorgánico se usa 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-) por bacterias nitrificantes.
Reacción de desnitrificación: la reacción de desnitrificación es el proceso en el que las bacterias desnitrificantes reducen el nitrógeno de nitrito y el nitrógeno de nitrato al nitrógeno gaseoso (N2) en el estado de hipoxia. Las bacterias desnitrificantes son microorganismos heterotróficos, la mayoría de los cuales pertenecen a bacterias anquíticas. En el estado de la hipoxia, usan oxígeno en nitrato como aceptador de electrones y materia orgánica (componente de BOD en aguas residuales) como donante de electrones para proporcionar energía y ser oxidado y estabilizado.
Todas las aplicaciones de ingeniería de nitrificación y desnitrificación del proceso incluyen principalmente AO, A2O, zanja de oxidación, etc., que es un método más maduro utilizado en la industria de eliminación de nitrógeno biológico.
Todo el método de nitrificación y desnitrificación tiene las ventajas de efecto estable, operación simple, sin contaminación secundaria y bajo costo. Este método también tiene algunos inconvenientes, como la fuente de carbono que se debe agregar 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, lo que debe eliminarse antes de que se elimine antes del método biológico que se lleva a cabo. Además, la alta concentración de nitrógeno de amoníaco en las aguas residuales también tiene un efecto inhibitorio en el proceso de nitrificación. Por lo tanto, el pretratamiento debe llevarse a cabo antes del tratamiento de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de alta concentración para que la concentración de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco sea inferior a 500 mg/L. El método biológico tradicional es adecuado para el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de baja concentración que contiene materia orgánica, como aguas residuales domésticas, aguas residuales químicas, etc.
② Nitrificación y desnitrificación simultánea (SND)
Cuando la nitrificación y la desnitrificación se llevan a cabo juntos en el mismo reactor, se llama desnitrificación de digestión simultánea (SND). El oxígeno disuelto en las aguas residuales está limitada por la velocidad de difusión para producir un gradiente de oxígeno disuelto en el área del microambiente en el flóculos microbianos o la biopelícula, lo que hace que el gradiente de oxígeno disuelto en la superficie externa del floco microbiano o la biopelícula conduzca al crecimiento y la propagación de la bacteria nitrificadora aeróbica y la bacteria ammmmoniatental. Cuanto más profunda en el flócula o membrana, menor será la concentración de oxígeno disuelto, lo que resulta en una zona anóxica donde dominan las bacterias desnitrificantes. Formando así la digestión simultánea y el proceso de desnitrificación. Los factores que afectan la digestión simultánea y la desnitrificación son el valor del pH, la temperatura, la alcalinidad, la fuente de carbono orgánico, el oxígeno disuelto y la edad del lodo.
La nitrificación/desnitrificación simultánea existía 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 de la carrousel fue menor que la de la parte superior. Las tasas de formación y consumo de nitrógeno de nitrato en cada parte del canal son casi iguales, y la concentración de nitrógeno de amoníaco en el canal siempre es muy baja, lo que indica que las reacciones de nitrificación y desnitrificación ocurren simultáneamente en el canal de oxidación de carrusel.
El estudio sobre el tratamiento de las aguas residuales domésticas muestra que cuanto más alto es el CODCR, más completa es la desnitrificación y mejor será la eliminación de TN. El efecto del oxígeno disuelto en la nitrificación simultánea y la desnitrificación es grande. Cuando el oxígeno disuelto se controla a 0.5 ~ 2 mg/L, el efecto de eliminación de nitrógeno total es bueno. Al mismo tiempo, el método de nitrificación y desnitrificación ahorra al reactor, el tiempo de reacción tiene un bajo consumo de energía, ahorra inversiones y es fácil mantener el valor de pH estable.
③ Digestión y desnitrificación de rango de golpe
En el mismo reactor, las bacterias oxidantes de amoníaco se usan para oxidar el amoníaco al nitrito en condiciones aeróbicas, y luego el nitrito se desnitrifica directamente para producir nitrógeno con materia orgánica o fuente de carbono externo como donante de electrones en condiciones de hipoxia. Los factores de influencia de la nitrificación y la desnitrificación de corto alcance son la temperatura, el amoníaco libre, el valor de pH y el oxígeno disuelto.
Efecto de la temperatura en la nitrificación de corto alcance de las 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 es propicio para lograr la nitrificación de corto alcance. Cuando la proporción de agua de mar en 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 de Sharon, el uso de alta temperatura (aproximadamente 30-4090) es propicio para la proliferación de bacterias de nitrito, de modo que las bacterias de nitrito pierden competencia, al tiempo que controlan la edad del lodo para eliminar la bacteria de nitrito, de modo que la reacción de nitrificación en la etapa de nitrita.
Basado en la diferencia en la afinidad del oxígeno entre las bacterias de nitrito y las bacterias de nitrito, el laboratorio de ecología microbiana Gent desarrolló el proceso OLAND para lograr la acumulación de nitrógeno de nitrito controlando el oxígeno disuelto para eliminar la bacteria de nitrito.
Los resultados de las pruebas piloto del tratamiento de las aguas residuales de cocción mediante nitrificación y desnitrificación de corto alcance muestran que cuando las concentraciones de nitrógeno de amoníaco, TN y fenol son 1201.6,510.4,540.1 y 110.4mg/L, las concentraciones promedio de nitrógeno de bacalao, amoniaco, TN y fenol son 197.1,1,14,2,2,2,5 años. 0.4mg/L, respectivamente. Las tasas de eliminación correspondientes fueron 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, ahorrando la fuente de carbono requerida para la eliminación de nitrógeno biológico. Tiene ciertas ventajas para las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco con baja relación C/N. La nitrificación y la desnitrificación de corto alcance tienen las ventajas de menos lodo, tiempo de reacción corto y volumen de reactores de ahorro. Sin embargo, la nitrificación y la desnitrificación de corto alcance requieren una acumulación estable y duradera de nitrito, por lo que la clave de inhibir de manera efectiva la actividad de las bacterias nitrificantes se convierte en la clave.
④ oxidación de amoníaco anaeróbico
La ammoxidación anaeróbica es un proceso de oxidación directa de nitrógeno de amoníaco a nitrógeno por bacterias autotróficas bajo la condición de hipoxia, con nitrógeno nitroso o nitrógeno nitroso como aceptador 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 de 30 ℃ y el valor de pH fue de 7.8. Se estudió la viabilidad del reactor AMMOX anaeróbico para tratar la alta salinidad y las aguas residuales de nitrógeno de alta concentración. Los resultados mostraron que la alta salinidad inhibió significativamente la actividad de Anammox, y esta inhibición fue reversible. La actividad de AMMOX anaeróbica del lodo no aclimatado fue 67.5% menor que la del lodo de control bajo la salinidad de 30G.L-1 (NAC1). La actividad anammox del lodo aclimatado fue 45.1% menor que la del control. Cuando el lodo aclimatado se transfirió de un entorno de alta salinidad a un entorno de baja salinidad (sin salmuera), la actividad de AMMOX anaeróbica aumentó en un 43,1%. Sin embargo, el reactor es propenso a la disminución de la función cuando se ejecuta en alta salinidad durante mucho tiempo.
En comparación con el proceso biológico tradicional, el ammox anaeróbico es una tecnología de eliminación de nitrógeno biológica más económica sin fuente de carbono adicional, baja demanda de oxígeno, sin necesidad de reactivos para neutralizar y menos producción de lodo. Las desventajas de la ammox anaeróbica 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 un significado práctico para resolver los aguas residuales de nitrógeno de amoníaco con poca biodegradabilidad.
4. Proceso de eliminación de nitrógeno de separación y adsorción
① Método de separación de membrana
El método de separación de la membrana es utilizar la permeabilidad selectiva de la membrana para separar selectivamente los componentes en el líquido, a fin de lograr el propósito de la eliminación de nitrógeno de amoníaco. Incluyendo ósmosis inversa, nanofiltración, membrana desamoniadora y electrodiálisis. Los factores que afectan la separación de la membrana son las características de la membrana, la presión o el voltaje, el valor de pH, la temperatura y la concentración de nitrógeno de amoníaco.
Según la calidad del agua de las aguas residuales de nitrógeno amoníaco descargadas por la fundición de tierras raras, el experimento de ósmosis inversa se realizó con aguas residuales simuladas por NH4C1 y NACI. Se encontró que en las mismas condiciones, la ósmosis inversa tiene una mayor tasa de eliminación de NACI, mientras que NHCL tiene una mayor tasa de producción de agua. La tasa de eliminación de NH4C1 es del 77.3% después del tratamiento con ósmosis inversa, que puede usarse como pretratamiento de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco. La tecnología de ósmosis inversa puede ahorrar energía, buena estabilidad térmica, pero la resistencia al cloro, la resistencia a la contaminación es pobre.
Se usó un proceso de separación de la membrana de nanofiltración bioquímica para tratar el lixiviado del vertedero, de modo que el 85% ~ 90% del líquido permeable se descargó de acuerdo con el estándar, y solo el 0% ~ 15% del líquido de aguas residuales concentrados y el lodo se devolvieron al tanque de basura. Ozturki et al. trató el lixiviado del vertedero de Odayeri en Turquía con membrana de nanofiltración, y la tasa de eliminación de nitrógeno de amoníaco fue de aproximadamente el 72%. La membrana de nanofiltración requiere una presión más baja que la membrana de ósmosis inversa, fácil de operar.
El sistema de membrana de separación de amoníaco generalmente se usa en el tratamiento de aguas residuales con nitrógeno de amoníaco alto. El nitrógeno de amoníaco en el agua tiene el siguiente equilibrio: NH4- +OH- = NH3 +H2O en funcionamiento, los flujos de aguas residuales que contienen amoníaco en la carcasa del módulo de membrana, y el líquido absorbente de ácido fluye en la tubería del módulo de membrana. Cuando aumenta el pH de las aguas residuales o la temperatura aumenta, el equilibrio cambiará hacia la derecha, y el ion amonio NH4- se convierte en el NH3 gaseoso libre. En este momento, el NH3 gaseoso puede ingresar a la fase líquida de absorción de ácido en la tubería de la fase de aguas residuales 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 de las aguas residuales superiores a 10, y la temperatura por encima de 35 ° C (por debajo de 50 ° C), de modo que el NH4 en la fase de aguas residuales se convertirá continuamente en NH3 a la migración de la fase líquida de absorción. Como resultado, la concentración de nitrógeno de amoníaco en el lado de las aguas residuales disminuyó continuamente. La fase líquida de absorción de ácido, porque solo hay ácido y NH4-, forma una sal de amonio muy pura y alcanza una cierta concentración después de la circulación continua, que puede reciclarse. Por un lado, el uso de esta tecnología puede mejorar en gran medida la tasa de eliminación del nitrógeno de amoníaco en las aguas residuales y, por otro lado, puede reducir el costo operativo total del sistema de tratamiento de aguas residuales.
② Método de electrodiálisis
La electrodiálisis es un método para eliminar los sólidos disueltos de las soluciones acuosas aplicando un voltaje entre los pares de membrana. Bajo la acción del voltaje, los iones de amoníaco y otros iones en las aguas residuales de amoníaco-nitrógeno se enriquecen a través de la membrana en el agua concentrada que contiene amoníaco, para lograr el propósito de la extracción.
El método de electrodiálisis se utilizó para tratar aguas residuales inorgánicas con alta concentración de nitrógeno de amoníaco y logró buenos resultados. Para las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco 2000-3000 mg /L, la tasa de eliminación de nitrógeno de amoníaco puede ser superior al 85%, y el agua de amoníaco concentrada se puede obtener en un 8,9%. La cantidad de electricidad consumida durante la operación de electrodiálisis es proporcional a la cantidad de nitrógeno de amoníaco en las aguas residuales. El tratamiento con electrodiálisis de las aguas residuales no está limitado por el valor del pH, la temperatura y la presión, y es fácil de operar.
Las ventajas de la separación de la membrana son la alta recuperación del nitrógeno de amoníaco, la operación simple, el efecto del tratamiento estable y el no contaminación secundaria. Sin embargo, en el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de alta concentración, excepto por la membrana desammoniada, 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 las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de baja concentración.
③ Método de intercambio iónico
El método de intercambio iónico es un método para eliminar el nitrógeno de amoníaco de las aguas residuales utilizando materiales con una fuerte adsorción selectiva de iones de amoníaco. Los materiales de adsorción de uso común son carbono activado, zeolita, montmorillonita y resina de intercambio. La zeolita es una especie de silicoaluminado con estructura espacial tridimensional, estructura regular de poros y agujeros, entre los cuales la clinoptilolita tiene una fuerte capacidad de adsorción selectiva para iones de amoníaco y bajo precio, por lo que se usa comúnmente como material de adsorción para los aguas residuales de nitrógeno de amoníaco en ingeniería. Los factores que afectan el efecto del tratamiento de la clinoptilolita incluyen el tamaño de partícula, la concentración de nitrógeno de amoníaco influyente, el tiempo de contacto, el valor de pH, etc.
El efecto de adsorción de la zeolita sobre el nitrógeno de amoníaco es obvio, seguido de ranita, y el efecto del suelo y el ceramisito es pobre. La forma principal de eliminar el nitrógeno de amoníaco de la zeolita es el intercambio de iones, y el efecto de adsorción física es muy pequeño. El efecto de intercambio iónico de la ceramita, el suelo y la ranita 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 de 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 de amoníaco del lixiviado del vertedero por adsorción de zeolita. The experimental results show that each gram of zeolite has a limited adsorption potential of 15.5mg ammonia nitrogen, when the zeolite particle size is 30-16 mesh, the removal rate of ammonia nitrogen reaches 78.5%, and under the same adsorption time, dosage and zeolite particle size, the higher the influent ammonia nitrogen concentration, the higher the adsorption rate, and it is posible para la zeolita como adsorbente para eliminar el nitrógeno de amoníaco del lixiviado. Al mismo tiempo, se señala que la tasa de adsorción del nitrógeno de amoníaco por zeolita es baja, y es difícil para la zeolita alcanzar la capacidad de adsorción de saturación en la operación práctica.
Se estudió el efecto de eliminación del lecho de zeolita biológica en el nitrógeno, el bacalao y otros contaminantes en las aguas residuales simuladas de la aldea. Los resultados muestran que la tasa de eliminación del nitrógeno de amoníaco por el lecho biológico de zeolita es más del 95%, y la eliminación de nitrógeno de nitrato se ve muy afectada por el tiempo de residencia hidráulica.
El método de intercambio iónico tiene las ventajas de una pequeña inversión, proceso simple, operación conveniente, insensibilidad al veneno y temperatura, y la reutilización de la zeolita por regeneración. Sin embargo, al tratar las aguas residuales de nitrógeno de amoníaco de alta concentración, la regeneración es frecuente, lo que aporta inconvenientes a la operación, por lo que debe combinarse con otros métodos de tratamiento de nitrógeno de amoníaco, o utilizado para tratar los desechos de nitrógeno de amoníaco de baja concentración.
Fabricante y proveedor de Zeolite al por mayor | Everbright (cnchemist.com)
Tiempo de publicación: jul-10-2024
