一、强化脱氮技术原理:
强化脱氮技术是指在污染处理系统中通过调整微生物结构、增加物理化学手段及改善工艺的方法,增强对含氮化合物的降解能力,提高降解速率,改善出水水质。强化脱氮工艺的目的有:提高含氮化合物的去除效果,改善污泥在极端条件下的性能,减少污泥产量,缩短反应体系的启动时间,增强冲击负荷的抵抗能力等等。
二、强化脱氮技术的应用:
当前强化脱氮技术在废水处理技术中得到广泛的应用,一些技术在实践中得到了人们的关注。强化脱氮技术应用范围较广,在城市污水处理过程中发挥巨大的优势,但是如何进一步提高脱氮效率依然是现有城市污水处理技术面临的巨大挑战。在现有的物化脱氮技术中,物理方法包括:离子交换法、反渗透法、氨吹脱法、蒸汽汽提法、液膜萃取法和活性炭吸附法;化学方法包括:折点氯化法、高级氧化法、化学沉淀法和活泼金属还原法。目前这些方法有些必须进行后续处理,否则会产生二次污染,具有投资高、操作严等缺点。
① 吹脱工艺:吹脱法是通过调节体系的pH值,从而调节NH3和NH4+间的动态平衡,使氨氮在体系中以游离氨的形式存在,且由于气相中氨的浓度小于液相中氨的平衡浓度,曝气后,液相中的气体和挥发性溶质不断地进入气相,从而达到脱氮的目的。影响脱除效率的因素根据重要性依次为:pH值、温度、吹脱时间、气液比。吹脱法常用于处理浓度高、流量大的氨氮废水,且具有操作简便,工艺简单,成本和运行成本低,适应性强等特点,且吹脱后的氨气可回收利用。但受温度的影响较大,低温时脱氮效率低,吹脱时间较长,且吹脱容器易结垢等。吹脱塔和吹脱池是吹脱工艺的主要装备,但对于氨浓度较高的废水,需要进行预处理。
② 离子交换工艺:离子交换工艺即通过有选择性吸附作用的材料去除水中氮素的方法。该工艺常用的吸附剂有离子交换树脂、离子交换膜、沸石、树脂吸附剂、蒙脱石、活性炭、火花煤、硅藻土等。离子交换法的优点有:成本低,工艺简便,适用于处理低浓度的氨氮废水;缺点为:吸附剂复苏频繁,且复苏液会产生二次污染,因此给该工艺的推广带来一定难度。
③ 化学沉淀工艺:化学沉淀法是通过向含有氨氮的废水中加入镁盐(MgCl2或MgSO4)、磷酸盐(一般用Na2HPO4),使其与NH4+发生化学反应,生成磷酸铵镁(即MAP)化学沉淀。影响上述反应的主要因素有废水初始氨浓度、反应时间、pH值、沉淀剂类型及配比等。化学沉淀法工艺简单、操作简单、处理对象广泛,且在多种氨氮处理工艺中经济效益最高,缺点是处理后磷含量和盐含量会增加,从而影响后续微生物处理的效果。
④ 折点氯化工艺:折点氯化法是利用氯气或次氯酸钠产生的次氯酸氧化氨氮,生成氮气的原理开发的,其理论投氯量与氨氮的分子数之比为3:2,当Cl/N为1.5时,化合余氯降到最低点,此即折点。折点氯化工艺主要影响因素为温度、pH值、接触时间以及氨氮与氯的量。该工艺反应速度快、需要设备少、去除氨氮效率高的特点,但液氯的安全使用和贮存要求高,且加氯量大,费用高,因此该工艺多用于处理饮用水或低氨氮浓度的废水。同时由于折点加氯工艺会产生副产物如氯胺、氯代有机物等,造成二次污染,因此常与其他强化脱氮方法联用。
⑤ 高级氧化工艺:高级氧化工艺是指运用羟基自由基去除水中污染物的化学氧化技术。高级氧化的本质就是通过以上的强氧化物质与污染物之间的加合、取代、电子转移、断键等反应,使水体中的污染物氧化降解为低毒或无毒的物质,甚至接近完全矿化。高级氧化工艺的特点主要有:反应过程中有大量的•OH产生;•OH有较高的氧化还原电位,因此大部分有机物均可被氧化直至矿化;高级氧化的反应条件温和,对温度和压力无特殊要求;该工艺可与其他水处理技术联用使用,既可作为生物处理的预处理方法,也可以作为生物处理的深度处理工艺;操作简单,易于控制,便于设备化管理。
三、结语:
目前,虽然关于物化强化脱氮技术原理的研究已基本完成,但在实际应用中物化强化脱氮技术仍面临许多难题,如运行成本高、往往会引入二次污染、抗冲击负荷能力差等问题。因此,针对物化强化脱氮技术的研究急需进一步加强,以满足我国在水处理领域的迫切需要,今后的研究重点应集中在具有节能降耗、灵活多变功能的污水物化强化脱氮新技术。