1.Was ist Ammoniakstickstoff?
Unter Ammoniakstickstoff versteht man Ammoniak in Form von freiem Ammoniak (oder nichtionischem Ammoniak, NH3) oder ionischem Ammoniak (NH4+).Höherer pH-Wert und höherer Anteil an freiem Ammoniak;Im Gegenteil, der Anteil an Ammoniumsalz ist hoch.
Ammoniakstickstoff ist ein Nährstoff im Wasser, der zur Eutrophierung des Wassers führen kann, und ist der wichtigste Sauerstoff verbrauchende Schadstoff im Wasser, der für Fische und einige Wasserorganismen giftig ist.
Die wichtigste schädliche Wirkung von Ammoniakstickstoff auf Wasserorganismen ist freies Ammoniak, dessen Toxizität um ein Vielfaches höher ist als die von Ammoniumsalz und mit zunehmender Alkalität zunimmt.Die Toxizität von Ammoniakstickstoff hängt eng mit dem pH-Wert und der Wassertemperatur des Poolwassers zusammen. Im Allgemeinen gilt: Je höher der pH-Wert und die Wassertemperatur, desto stärker ist die Toxizität.
Zwei kolorimetrische Methoden mit ungefährer Empfindlichkeit, die üblicherweise zur Bestimmung von Ammoniak verwendet werden, sind die klassische Nessler-Reagenzmethode und die Phenol-Hypochlorit-Methode.Auch Titrationen und elektrische Methoden werden häufig zur Ammoniakbestimmung eingesetzt;Bei hohem Ammoniakstickstoffgehalt kann auch die Destillationstitrationsmethode angewendet werden.(Nationale Standards umfassen die Nath-Reagenzmethode, die Salicylsäurespektrophotometrie und die Destillations-Titrationsmethode.)
2.Physikalischer und chemischer Stickstoffentfernungsprozess
① Chemische Fällungsmethode
Bei der chemischen Fällungsmethode, auch MAP-Fällungsmethode genannt, werden dem Abwasser, das Ammoniakstickstoff enthält, Magnesium und Phosphorsäure oder Hydrogenphosphat zugesetzt, sodass NH4+ im Abwasser mit Mg+ und PO4- in einer wässrigen Lösung reagiert, um eine Ammoniummagnesiumphosphatfällung zu erzeugen Die Summenformel lautet MgNH4P04.6H20, um den Zweck der Entfernung von Ammoniakstickstoff zu erreichen.Magnesium-Ammoniumphosphat, allgemein bekannt als Struvit, kann als Kompost, Bodenhilfsstoff oder Brandschutzmittel für Bauprodukte verwendet werden.Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Die Hauptfaktoren, die den Behandlungseffekt der chemischen Fällung beeinflussen, sind pH-Wert, Temperatur, Ammoniak-Stickstoffkonzentration und Molverhältnis (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem pH-Wert von 10 und einem Molverhältnis von Magnesium, Stickstoff und Phosphor von 1,2:1:1,2 die Behandlungswirkung besser ist.
Bei Verwendung von Magnesiumchlorid und Dinatriumhydrogenphosphat als Fällungsmittel zeigen die Ergebnisse, dass der Behandlungseffekt besser ist, wenn der pH-Wert 9,5 beträgt und das Molverhältnis von Magnesium, Stickstoff und Phosphor 1,2:1:1 beträgt.
Die Ergebnisse zeigen, dass MgC12+Na3PO4.12H20 anderen Fällungsmittelkombinationen überlegen ist.Wenn der pH-Wert 10,0 beträgt, die Temperatur 30℃ beträgt, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, verringert sich die Massenkonzentration an Ammoniakstickstoff im Abwasser nach 30-minütigem Rühren von 222 mg/L vor der Behandlung auf 17 mg/L, und die Entfernungsrate beträgt 92,3 %.
Für die Behandlung hochkonzentrierter industrieller Ammoniak-Stickstoff-Abwässer wurden das chemische Fällungsverfahren und das Flüssigmembranverfahren kombiniert.Unter den Bedingungen der Optimierung des Fällungsprozesses erreichte die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff 98,1 %, und durch die weitere Behandlung mit der Flüssigfilmmethode wurde die Ammoniakstickstoffkonzentration auf 0,005 g/L reduziert und damit der nationale erstklassige Emissionsstandard erreicht.
Die Entfernungswirkung zweiwertiger Metallionen (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) außer Mg+ auf Ammoniakstickstoff unter Einwirkung von Phosphat wurde untersucht.Für Ammoniumsulfatabwasser wurde ein neues Verfahren zur CaSO4-Fällung-MAP-Fällung vorgeschlagen.Die Ergebnisse zeigen, dass der herkömmliche NaOH-Regulator durch Kalk ersetzt werden kann.
Der Vorteil der chemischen Fällungsmethode besteht darin, dass bei hoher Konzentration von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser die Anwendung anderer Methoden begrenzt ist, wie z. B. der biologischen Methode, der Bruchpunktchlorierungsmethode, der Membrantrennmethode, der Ionenaustauschmethode usw. Zu diesem Zeitpunkt Zur Vorbehandlung kann eine chemische Fällungsmethode eingesetzt werden.Die Entfernungseffizienz der chemischen Fällungsmethode ist besser, sie ist nicht durch die Temperatur begrenzt und die Bedienung ist einfach.Der ausgefällte Schlamm, der Magnesium-Ammoniumphosphat enthält, kann als Mischdünger zur Abfallverwertung verwendet werden und so einen Teil der Kosten ausgleichen;Wenn es mit einigen Industrieunternehmen, die Phosphatabwasser produzieren, und Unternehmen, die Salzsole produzieren, kombiniert werden kann, können Arzneimittelkosten eingespart und die Anwendung in großem Maßstab erleichtert werden.
Der Nachteil der chemischen Fällungsmethode besteht darin, dass aufgrund der Einschränkung des Löslichkeitsprodukts von Ammoniummagnesiumphosphat nach Erreichen einer bestimmten Konzentration des Ammoniakstickstoffs im Abwasser der Entfernungseffekt nicht offensichtlich ist und die Inputkosten stark steigen.Daher sollte die chemische Fällungsmethode in Kombination mit anderen Methoden verwendet werden, die für eine fortgeschrittene Behandlung geeignet sind.Die Menge an verwendeten Reagenzien ist groß, der erzeugte Schlamm ist groß und die Behandlungskosten sind hoch.Durch den Eintrag von Chloridionen und Restphosphor bei der Dosierung von Chemikalien kann es leicht zu Sekundärverschmutzungen kommen.
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②Abblasmethode
Bei der Entfernung von Ammoniakstickstoff durch das Blasverfahren wird der pH-Wert auf alkalisch eingestellt, so dass die Ammoniakionen im Abwasser in Ammoniak umgewandelt werden, sodass es hauptsächlich in Form von freiem Ammoniak vorliegt, und dann wird das freie Ammoniak entfernt des Abwassers durch das Trägergas, um den Zweck der Entfernung von Ammoniakstickstoff zu erreichen.Die Hauptfaktoren, die die Blaseffizienz beeinflussen, sind pH-Wert, Temperatur, Gas-Flüssigkeits-Verhältnis, Gasdurchflussrate, Anfangskonzentration usw.Derzeit wird die Abblasmethode häufig bei der Behandlung von Abwasser mit hoher Konzentration an Ammoniakstickstoff eingesetzt.
Es wurde die Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Deponiesickerwasser durch Abblasmethode untersucht.Es wurde festgestellt, dass die Schlüsselfaktoren für die Effizienz des Abblasens die Temperatur, das Gas-Flüssigkeits-Verhältnis und der pH-Wert waren.Wenn die Wassertemperatur mehr als 2590 °C beträgt, das Gas-Flüssigkeits-Verhältnis etwa 3500 beträgt und der pH-Wert etwa 10,5 beträgt, kann die Entfernungsrate für das Deponiesickerwasser mehr als 90 % erreichen, wobei die Ammoniak-Stickstoff-Konzentration bis zu 2000–4000 mg/min beträgt. L.Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem pH-Wert von 11,5, einer Stripptemperatur von 80 °C und einer Strippzeit von 120 Minuten die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff im Abwasser 99,2 % erreichen kann.
Die Abblaseffizienz von hochkonzentriertem Ammoniak-Stickstoff-Abwasser wurde durch einen Gegenstrom-Abblasturm durchgeführt.Die Ergebnisse zeigten, dass die Abblaseffizienz mit steigendem pH-Wert zunahm.Je größer das Gas-Flüssigkeits-Verhältnis ist, desto größer ist die treibende Kraft des Ammoniak-Stripping-Massentransfers und die Stripping-Effizienz steigt ebenfalls.
Die Entfernung von Ammoniakstickstoff durch die Blasmethode ist effektiv, einfach zu bedienen und leicht zu kontrollieren.Der ausgeblasene Ammoniakstickstoff kann als Absorber mit Schwefelsäure verwendet werden, und die erzeugte Schwefelsäure kann als Dünger verwendet werden.Die Abblasmethode ist derzeit eine häufig verwendete Technologie zur physikalischen und chemischen Entfernung von Stickstoff.Das Abblasverfahren weist jedoch einige Nachteile auf, wie z. B. häufige Ablagerungen im Abblasturm, geringe Effizienz der Ammoniak-Stickstoff-Entfernung bei niedrigen Temperaturen und Sekundärverschmutzung durch das Abblasgas.Die Abblasmethode wird im Allgemeinen mit anderen Ammoniak-Stickstoff-Abwasserbehandlungsmethoden kombiniert, um hochkonzentriertes Ammoniak-Stickstoff-Abwasser vorzubehandeln.
③Bruchpunktchlorierung
Der Mechanismus der Ammoniakentfernung durch Bruchpunktchlorierung besteht darin, dass Chlorgas mit Ammoniak reagiert, um harmloses Stickstoffgas zu erzeugen, und N2 in die Atmosphäre entweicht, wodurch die Reaktionsquelle nach rechts weiterläuft.Die Reaktionsformel lautet:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Wenn Chlorgas bis zu einem bestimmten Punkt in das Abwasser gelangt, ist der Gehalt an freiem Chlor im Wasser gering und die Ammoniakkonzentration liegt bei Null.Wenn die Menge an Chlorgas den Punkt überschreitet, erhöht sich die Menge an freiem Chlor im Wasser. Daher wird dieser Punkt als Bruchpunkt bezeichnet, und die Chlorierung in diesem Zustand wird als Bruchpunkt-Chlorierung bezeichnet.
Die Methode der Bruchpunktchlorierung wird zur Behandlung des Bohrabwassers nach dem Einblasen von Ammoniak-Stickstoff verwendet, und der Behandlungseffekt wird direkt durch den Ammoniak-Stickstoff-Einblasprozess vor der Behandlung beeinflusst.Wenn 70 % des Ammoniakstickstoffs im Abwasser durch einen Blasprozess entfernt und dann durch eine Bruchpunktchlorierung behandelt werden, beträgt die Massenkonzentration an Ammoniakstickstoff im Abwasser weniger als 15 mg/l.Zhang Shengli et al.Als Forschungsobjekt wurde simuliertes Ammoniak-Stickstoff-Abwasser mit einer Massenkonzentration von 100 mg/L verwendet, und die Forschungsergebnisse zeigten, dass die Haupt- und Nebenfaktoren, die die Entfernung von Ammoniak-Stickstoff durch Oxidation von Natriumhypochlorit beeinflussen, das Mengenverhältnis von Chlor zu Ammoniak-Stickstoff waren. Reaktionszeit und pH-Wert.
Die Methode der Bruchpunktchlorierung weist eine hohe Stickstoffentfernungseffizienz auf, die Entfernungsrate kann 100 % erreichen und die Ammoniakkonzentration im Abwasser kann auf Null reduziert werden.Der Effekt ist stabil und wird nicht durch die Temperatur beeinflusst;Weniger Investitionen in die Ausrüstung, schnelle und vollständige Reaktion;Es hat eine sterilisierende und desinfizierende Wirkung auf den Wasserkörper.Der Anwendungsbereich der Bruchpunkt-Chlorierungsmethode besteht darin, dass die Konzentration des Ammoniak-Stickstoff-Abwassers weniger als 40 mg/L beträgt, sodass die Bruchpunkt-Chlorierungsmethode hauptsächlich für die fortgeschrittene Behandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser verwendet wird.Die Anforderungen an eine sichere Verwendung und Lagerung sind hoch, die Behandlungskosten sind hoch und die Nebenprodukte Chloramine und chlorierte organische Stoffe verursachen Sekundärverschmutzung.
④katalytische Oxidationsmethode
Bei der katalytischen Oxidationsmethode können durch die Wirkung eines Katalysators bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck durch Luftoxidation organische Stoffe und Ammoniak im Abwasser oxidiert und in harmlose Substanzen wie CO2, N2 und H2O zerlegt werden, um den Zweck der Reinigung zu erreichen.
Die Faktoren, die die Wirkung der katalytischen Oxidation beeinflussen, sind Katalysatoreigenschaften, Temperatur, Reaktionszeit, pH-Wert, Ammoniakstickstoffkonzentration, Druck, Rührintensität usw.
Der Abbauprozess von ozonisiertem Ammoniakstickstoff wurde untersucht.Die Ergebnisse zeigten, dass bei steigendem pH-Wert eine Art HO-Radikal mit starker Oxidationsfähigkeit entstand und die Oxidationsrate deutlich beschleunigt wurde.Studien zeigen, dass Ozon Ammoniakstickstoff zu Nitrit und Nitrit zu Nitrat oxidieren kann.Die Konzentration von Ammoniakstickstoff im Wasser nimmt mit zunehmender Zeit ab und die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff beträgt etwa 82 %.CuO-MnO2-CeO2 wurde als Verbundkatalysator zur Behandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser verwendet.Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Oxidationsaktivität des neu hergestellten Verbundkatalysators deutlich verbessert wird und die geeigneten Prozessbedingungen 255℃, 4,2 MPa und pH=10,8 sind.Bei der Behandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser mit einer Anfangskonzentration von 1023 mg/L kann die Entfernungsrate von Ammoniak-Stickstoff innerhalb von 150 Minuten 98 % erreichen und damit den nationalen Sekundärentsorgungsstandard (50 mg/L) erreichen.
Die katalytische Leistung des TiO2-Photokatalysators auf Zeolithbasis wurde durch Untersuchung der Abbaurate von Ammoniakstickstoff in Schwefelsäurelösung untersucht.Die Ergebnisse zeigen, dass die optimale Dosierung des TiO2/Zeolith-Photokatalysators 1,5 g/L beträgt und die Reaktionszeit unter UV-Bestrahlung 4 Stunden beträgt.Die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff aus dem Abwasser kann 98,92 % erreichen.Die Entfernungswirkung von hohem Eisengehalt und Nano-Chindioxid unter ultraviolettem Licht auf Phenol und Ammoniakstickstoff wurde untersucht.Die Ergebnisse zeigen, dass die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff 97,5 % beträgt, wenn der pH-Wert 9,0 auf die Ammoniakstickstofflösung mit einer Konzentration von 50 mg/l angewendet wird, was 7,8 % bzw. 22,5 % höher ist als die von hohem Eisengehalt oder Chinadioxid allein.
Die katalytische Oxidationsmethode bietet die Vorteile einer hohen Reinigungseffizienz, eines einfachen Prozesses, einer kleinen Bodenfläche usw. und wird häufig zur Behandlung von Abwässern mit hohem Ammoniak-Stickstoff-Gehalt eingesetzt.Die Anwendungsschwierigkeit besteht darin, den Katalysatorverlust und den Korrosionsschutz der Ausrüstung zu verhindern.
⑤elektrochemische Oxidationsmethode
Die elektrochemische Oxidationsmethode bezieht sich auf die Methode zur Entfernung von Schadstoffen im Wasser durch Elektrooxidation mit katalytischer Aktivität.Die Einflussfaktoren sind Stromdichte, Eintrittsdurchfluss, Austrittszeit und Punktlösungszeit.
Es wurde die elektrochemische Oxidation von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser in einer zirkulierenden Durchflusselektrolysezelle untersucht, wobei der positive Strom Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2-Netzstrom und der negative Ti-Netzstrom ist.Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Chloridionenkonzentration von 400 mg/L die anfängliche Ammoniak-Stickstoffkonzentration 40 mg/L beträgt, die Zuflussrate 600 ml/min beträgt, die Stromdichte 20 mA/cm beträgt und die Elektrolysezeit 90 Minuten beträgt, das Ammoniak Die Stickstoffentfernungsrate beträgt 99,37 %.Es zeigt, dass die elektrolytische Oxidation von Ammoniak-Stickstoff-Abwässern gute Anwendungsaussichten hat.
3. Biochemischer Stickstoffentfernungsprozess
①die gesamte Nitrifikation und Denitrifikation
Die Gesamtprozessnitrifikation und -denitrifikation ist eine Art biologischer Methode, die bereits seit langem weit verbreitet ist.Es wandelt Ammoniakstickstoff im Abwasser durch eine Reihe von Reaktionen wie Nitrifikation und Denitrifikation unter der Wirkung verschiedener Mikroorganismen in Stickstoff um, um den Zweck der Abwasserbehandlung zu erreichen.Der Prozess der Nitrifikation und Denitrifikation zur Entfernung von Ammoniakstickstoff muss zwei Stufen durchlaufen:
Nitrifikationsreaktion: Die Nitrifikationsreaktion wird durch aerobe autotrophe Mikroorganismen abgeschlossen.Im aeroben Zustand wird anorganischer Stickstoff als Stickstoffquelle verwendet, um NH4+ in NO2- umzuwandeln und anschließend zu NO3- zu oxidieren.Der Nitrifikationsprozess kann in zwei Phasen unterteilt werden.In der zweiten Stufe wird Nitrit durch nitrifizierende Bakterien in Nitrat (NO3-) und Nitrit durch nitrifizierende Bakterien in Nitrat (NO3-) umgewandelt.
Denitrifikationsreaktion: Unter Denitrifikationsreaktion versteht man den Prozess, bei dem denitrifizierende Bakterien im Zustand der Hypoxie Nitritstickstoff und Nitratstickstoff zu gasförmigem Stickstoff (N2) reduzieren.Denitrifizierende Bakterien sind heterotrophe Mikroorganismen, von denen die meisten zu den amphiktischen Bakterien gehören.Im Zustand der Hypoxie nutzen sie Sauerstoff im Nitrat als Elektronenakzeptor und organisches Material (BSB-Bestandteil im Abwasser) als Elektronendonor, um Energie bereitzustellen und oxidiert und stabilisiert zu werden.
Die gesamten technischen Anwendungen der Nitrifikation und Denitrifikation umfassen hauptsächlich AO, A2O, Oxidationsgraben usw., eine ausgereiftere Methode, die in der biologischen Stickstoffentfernungsindustrie verwendet wird.
Die gesamte Nitrifikations- und Denitrifikationsmethode bietet die Vorteile einer stabilen Wirkung, einer einfachen Bedienung, keiner Sekundärverschmutzung und niedriger Kosten.Diese Methode hat auch einige Nachteile, wie zum Beispiel, dass die Kohlenstoffquelle hinzugefügt werden muss, wenn das C/N-Verhältnis im Abwasser niedrig ist, die Temperaturanforderungen relativ streng sind, der Wirkungsgrad bei niedrigen Temperaturen gering ist, die Fläche groß ist und der Sauerstoffbedarf hoch ist ist groß und einige Schadstoffe wie Schwermetallionen haben eine drückende Wirkung auf Mikroorganismen, die vor der Durchführung der biologischen Methode entfernt werden müssen.Darüber hinaus wirkt sich die hohe Konzentration an Ammoniakstickstoff im Abwasser auch hemmend auf den Nitrifikationsprozess aus.Daher sollte vor der Behandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser mit hoher Konzentration eine Vorbehandlung durchgeführt werden, damit die Konzentration des Ammoniak-Stickstoff-Abwassers weniger als 500 mg/L beträgt.Die traditionelle biologische Methode eignet sich für die Behandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwässern mit niedriger Konzentration, die organische Stoffe enthalten, wie z. B. häusliches Abwasser, chemisches Abwasser usw.
②Simultane Nitrifikation und Denitrifikation (SND)
Wenn Nitrifikation und Denitrifikation gemeinsam im selben Reaktor durchgeführt werden, spricht man von simultaner Denitrifikation (SND).Der im Abwasser gelöste Sauerstoff wird durch die Diffusionsrate begrenzt, um im Mikroumgebungsbereich auf den mikrobiellen Flocken oder dem Biofilm einen Gradienten des gelösten Sauerstoffs zu erzeugen, wodurch der Gradient des gelösten Sauerstoffs auf der Außenfläche der mikrobiellen Flocken oder des Biofilms das Wachstum und die Ausbreitung begünstigt von aeroben nitrifizierenden Bakterien und ammoniakbildenden Bakterien.Je tiefer in die Flocken oder Membranen vordringen, desto geringer ist die Konzentration des gelösten Sauerstoffs, was zu einer anoxischen Zone führt, in der denitrifizierende Bakterien dominieren.Dadurch entsteht ein gleichzeitiger Verdauungs- und Denitrifikationsprozess.Die Faktoren, die die gleichzeitige Verdauung und Denitrifikation beeinflussen, sind PH-Wert, Temperatur, Alkalität, organische Kohlenstoffquelle, gelöster Sauerstoff und Schlammalter.
Im Karussell-Oxidationsgraben fand eine gleichzeitige Nitrifikation/Denitrifikation statt, und die Konzentration des gelösten Sauerstoffs zwischen dem belüfteten Laufrad im Karussell-Oxidationsgraben nahm allmählich ab, und der gelöste Sauerstoff im unteren Teil des Karussell-Oxidationsgrabens war niedriger als im oberen Teil .Die Bildungs- und Verbrauchsraten von Nitratstickstoff in jedem Teil des Kanals sind nahezu gleich, und die Konzentration von Ammoniakstickstoff im Kanal ist immer sehr niedrig, was darauf hindeutet, dass die Nitrifikations- und Denitrifikationsreaktionen im Karussell-Oxidationskanal gleichzeitig ablaufen.
Die Studie zur Behandlung häuslicher Abwässer zeigt, dass die Denitrifikation umso vollständiger und die TN-Entfernung umso besser ist, je höher der CODCr-Wert ist.Die Wirkung von gelöstem Sauerstoff auf die gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation ist groß.Wenn der gelöste Sauerstoff auf 0,5 bis 2 mg/L eingestellt wird, ist die Gesamtwirkung der Stickstoffentfernung gut.Gleichzeitig spart die Nitrifikations- und Denitrifikationsmethode den Reaktor, verkürzt die Reaktionszeit, hat einen geringen Energieverbrauch, spart Investitionen und ist einfach, den pH-Wert stabil zu halten.
③Kurzstreckenverdauung und Denitrifikation
Im selben Reaktor werden Ammoniak oxidierende Bakterien verwendet, um Ammoniak unter aeroben Bedingungen zu Nitrit zu oxidieren, und anschließend wird Nitrit direkt denitrifiziert, um Stickstoff mit organischem Material oder einer externen Kohlenstoffquelle als Elektronendonator unter Hypoxiebedingungen zu erzeugen.Die Einflussfaktoren der Nahbereichsnitrifikation und Denitrifikation sind Temperatur, freies Ammoniak, pH-Wert und gelöster Sauerstoff.
Einfluss der Temperatur auf die Kurzstreckennitrifikation von kommunalem Abwasser ohne Meerwasser und kommunalem Abwasser mit 30 % Meerwasser.Die Versuchsergebnisse zeigen: Für das kommunale Abwasser ohne Meerwasser ist eine Erhöhung der Temperatur förderlich für die Erzielung einer Nahnitrifikation.Bei einem Meerwasseranteil von 30 % im häuslichen Abwasser kann die Nahnitrifikation bei mittleren Temperaturbedingungen besser erreicht werden.Die Technische Universität Delft hat das SHARON-Verfahren entwickelt. Die Verwendung hoher Temperaturen (ca. 30–4090) begünstigt die Vermehrung von Nitritbakterien, so dass Nitritbakterien die Konkurrenz verlieren, während durch die Kontrolle des Alters des Schlamms Nitritbakterien eliminiert werden dass die Nitrifikationsreaktion im Nitritstadium abläuft.
Basierend auf der unterschiedlichen Sauerstoffaffinität zwischen Nitritbakterien und Nitritbakterien hat das Gent Microbial Ecology Laboratory das OLAND-Verfahren entwickelt, um die Anreicherung von Nitritstickstoff durch die Kontrolle des gelösten Sauerstoffs zu erreichen und so Nitritbakterien zu eliminieren.
Die Pilottestergebnisse der Behandlung von Kokereiabwasser durch Nahbereichsnitrifikation und Denitrifikation zeigen, dass der durchschnittliche CSB- und Ammoniakstickstoff-Konzentration im Zufluss 1201,6.510,4.540,1 und 110,4 mg/L beträgt, wenn die CSB-, Ammoniakstickstoff-, TN- und Phenolkonzentrationen im Zufluss liegen Die TN- und Phenolkonzentrationen betragen 197,1, 14,2, 181,5 bzw. 0,4 mg/L.Die entsprechenden Entfernungsraten betrugen 83,6 %, 97,2 %, 66,4 % bzw. 99,6 %.
Der Nahnitrifikations- und Denitrifikationsprozess durchläuft nicht die Nitratstufe, wodurch die für die biologische Stickstoffentfernung erforderliche Kohlenstoffquelle eingespart wird.Es hat gewisse Vorteile für Ammoniak-Stickstoff-Abwasser mit niedrigem C/N-Verhältnis.Die Kurzstreckennitrifikation und -denitrifikation hat den Vorteil, dass weniger Schlamm entsteht, die Reaktionszeit kürzer ist und das Reaktorvolumen eingespart wird.Die Nitrifikation und Denitrifikation im Nahbereich erfordern jedoch eine stabile und dauerhafte Anreicherung von Nitrit. Daher kommt es darauf an, wie die Aktivität nitrifizierender Bakterien wirksam gehemmt werden kann.
④ Anaerobe Ammoniakoxidation
Bei der anaeroben Ammoxidation handelt es sich um einen Prozess der direkten Oxidation von Ammoniakstickstoff zu Stickstoff durch autotrophe Bakterien unter der Bedingung einer Hypoxie mit salpetrigem Stickstoff oder salpetrigem Stickstoff als Elektronenakzeptor.
Die Auswirkungen von Temperatur und pH-Wert auf die biologische Aktivität von AnammoX wurden untersucht.Die Ergebnisse zeigten, dass die optimale Reaktionstemperatur 30 °C und der pH-Wert 7,8 betrug.Die Machbarkeit eines anaeroben AmmoX-Reaktors zur Behandlung von Abwasser mit hohem Salzgehalt und hoher Stickstoffkonzentration wurde untersucht.Die Ergebnisse zeigten, dass ein hoher Salzgehalt die AnammoX-Aktivität signifikant hemmte und diese Hemmung reversibel war.Die anaerobe Ammoxaktivität des nicht akklimatisierten Schlamms war bei einem Salzgehalt von 30 g.L-1 (NaC1) um 67,5 % niedriger als die des Kontrollschlamms.Die AnammoX-Aktivität des akklimatisierten Schlamms war um 45,1 % niedriger als die der Kontrolle.Wenn der akklimatisierte Schlamm von einer Umgebung mit hohem Salzgehalt in eine Umgebung mit niedrigem Salzgehalt (keine Sole) überführt wurde, stieg die anaerobe AmmoX-Aktivität um 43,1 %.Allerdings kann die Funktion des Reaktors nachlassen, wenn er längere Zeit in einem hohen Salzgehalt betrieben wird.
Im Vergleich zum herkömmlichen biologischen Verfahren ist anaerobic ammoX eine wirtschaftlichere biologische Stickstoffentfernungstechnologie ohne zusätzliche Kohlenstoffquelle, mit geringem Sauerstoffbedarf, ohne Notwendigkeit von Reagenzien zur Neutralisierung und mit geringerer Schlammproduktion.Die Nachteile von anaerobem Ammox bestehen darin, dass die Reaktionsgeschwindigkeit langsam ist, das Reaktorvolumen groß ist und die Kohlenstoffquelle für anaerobes AmMOX ungünstig ist, was praktische Bedeutung für die Lösung des Ammoniak-Stickstoff-Abwassers mit schlechter biologischer Abbaubarkeit hat.
4. Trenn- und Adsorptions-Stickstoffentfernungsprozess
① Membrantrennmethode
Bei der Membrantrennmethode wird die selektive Permeabilität der Membran genutzt, um die Komponenten in der Flüssigkeit selektiv zu trennen und so den Zweck der Ammoniak-Stickstoff-Entfernung zu erreichen.Einschließlich Umkehrosmose, Nanofiltration, Deammoniakmembran und Elektrodialyse.Die Faktoren, die die Membrantrennung beeinflussen, sind Membraneigenschaften, Druck oder Spannung, pH-Wert, Temperatur und Ammoniak-Stickstoff-Konzentration.
Entsprechend der Wasserqualität des von der Seltenerdschmelze eingeleiteten Ammoniak-Stickstoff-Abwassers wurde das Umkehrosmose-Experiment mit simuliertem NH4C1- und NaCI-Abwasser durchgeführt.Es wurde festgestellt, dass die Umkehrosmose unter den gleichen Bedingungen eine höhere Entfernungsrate von NaCl aufweist, während NHCl eine höhere Wasserproduktionsrate aufweist.Die Entfernungsrate von NH4C1 beträgt 77,3 % nach der Umkehrosmosebehandlung, die als Vorbehandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser verwendet werden kann.Die Umkehrosmose-Technologie kann Energie sparen und hat eine gute thermische Stabilität, aber die Beständigkeit gegen Chlor und Verschmutzung ist schlecht.
Zur Behandlung des Deponiesickerwassers wurde ein biochemisches Nanofiltrationsmembran-Trennverfahren eingesetzt, sodass 85–90 % der durchlässigen Flüssigkeit gemäß der Norm abgeleitet wurden und nur 0–15 % der konzentrierten Abwasserflüssigkeit und des Schlamms in die Deponie zurückgeführt wurden Mülltank.Ozturki et al.behandelte das Deponiesickerwasser von Odayeri in der Türkei mit einer Nanofiltrationsmembran, und die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff betrug etwa 72 %.Die Nanofiltrationsmembran erfordert einen geringeren Druck als die Umkehrosmosemembran und ist einfach zu bedienen.
Das Ammoniak-entfernende Membransystem wird im Allgemeinen bei der Behandlung von Abwasser mit hohem Ammoniak-Stickstoffgehalt eingesetzt.Der Ammoniak-Stickstoff im Wasser weist folgendes Gleichgewicht auf: NH4- +OH-= NH3+H2O Im Betrieb fließt das ammoniakhaltige Abwasser im Mantel des Membranmoduls und die säureabsorbierende Flüssigkeit im Rohr der Membran Modul.Wenn der pH-Wert des Abwassers steigt oder die Temperatur steigt, verschiebt sich das Gleichgewicht nach rechts und das Ammoniumion NH4- wird zum freien gasförmigen NH3.Zu diesem Zeitpunkt kann gasförmiges NH3 aus der Abwasserphase im Mantel durch die Mikroporen auf der Oberfläche der Hohlfaser in die Säureabsorptionsflüssigkeitsphase im Rohr gelangen, das von der Säurelösung absorbiert wird und sofort zu ionischem NH4- wird.Halten Sie den pH-Wert des Abwassers über 10 und die Temperatur über 35 °C (unter 50 °C), damit das NH4 in der Abwasserphase kontinuierlich zu NH3 in die Absorptionsflüssigkeitsphase übergeht.Dadurch nahm die Konzentration des Ammoniakstickstoffs auf der Abwasserseite kontinuierlich ab.Die flüssige Säureabsorptionsphase bildet, da nur Säure und NH4- vorhanden sind, ein sehr reines Ammoniumsalz und erreicht nach kontinuierlicher Zirkulation eine bestimmte Konzentration, die recycelt werden kann.Einerseits kann der Einsatz dieser Technologie die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff im Abwasser erheblich verbessern und andererseits die Gesamtbetriebskosten des Abwasserbehandlungssystems senken.
②Elektrodialyse-Methode
Die Elektrodialyse ist eine Methode zur Entfernung gelöster Feststoffe aus wässrigen Lösungen durch Anlegen einer Spannung zwischen den Membranpaaren.Unter Einwirkung von Spannung werden die Ammoniakionen und andere Ionen im Ammoniak-Stickstoff-Abwasser durch die Membran im ammoniakhaltigen konzentrierten Wasser angereichert, um den Zweck der Entfernung zu erreichen.
Das Elektrodialyseverfahren wurde zur Behandlung anorganischer Abwässer mit hoher Konzentration an Ammoniakstickstoff eingesetzt und erzielte gute Ergebnisse.Für Abwasser mit 2000–3000 mg/L Ammoniakstickstoff kann die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff mehr als 85 % betragen und das konzentrierte Ammoniakwasser kann um 8,9 % erhalten werden.Die beim Betrieb der Elektrodialyse verbrauchte Strommenge ist proportional zur Menge an Ammoniakstickstoff im Abwasser.Die Elektrodialysebehandlung von Abwasser ist nicht durch pH-Wert, Temperatur und Druck begrenzt und einfach zu bedienen.
Die Vorteile der Membrantrennung sind eine hohe Rückgewinnung von Ammoniakstickstoff, eine einfache Bedienung, ein stabiler Behandlungseffekt und keine Sekundärverschmutzung.Bei der Behandlung von hochkonzentriertem Ammoniak-Stickstoff-Abwasser neigen jedoch andere Membranen, mit Ausnahme der deammoniakfreien Membran, leicht zu Ablagerungen und Verstopfungen, und Regeneration und Rückspülung sind häufig, was die Behandlungskosten erhöht.Daher eignet sich diese Methode besser für die Vorbehandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwässern mit geringer Konzentration.
③ Ionenaustauschmethode
Bei der Ionenaustauschmethode handelt es sich um eine Methode zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abwasser unter Verwendung von Materialien mit starker selektiver Adsorption von Ammoniakionen.Die am häufigsten verwendeten Adsorptionsmaterialien sind Aktivkohle, Zeolith, Montmorillonit und Austauscherharz.Zeolith ist eine Art Silikoaluminat mit dreidimensionaler räumlicher Struktur, regelmäßiger Porenstruktur und Löchern, wobei Klinoptilolith eine starke selektive Adsorptionskapazität für Ammoniakionen und einen niedrigen Preis aufweist und daher häufig als Adsorptionsmaterial für Ammoniak-Stickstoff-Abwasser verwendet wird im Ingenieurwesen.Zu den Faktoren, die die Behandlungswirkung von Klinoptilolith beeinflussen, gehören die Partikelgröße, die Konzentration des einströmenden Ammoniakstickstoffs, die Kontaktzeit, der pH-Wert usw.
Die Adsorptionswirkung von Zeolith auf Ammoniakstickstoff ist offensichtlich, gefolgt von Ranit, und die Wirkung von Boden und Keramisit ist gering.Der Hauptweg zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Zeolith ist der Ionenaustausch, und der physikalische Adsorptionseffekt ist sehr gering.Der Ionenaustauscheffekt von Keramit, Erde und Ranit ähnelt dem physikalischen Adsorptionseffekt.Die Adsorptionskapazität der vier Füllstoffe nahm mit steigender Temperatur im Bereich von 15–35 °C ab und nahm mit steigendem pH-Wert im Bereich von 3–9 zu.Das Adsorptionsgleichgewicht wurde nach 6 Stunden Oszillation erreicht.
Es wurde die Machbarkeit der Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Deponiesickerwasser durch Zeolithadsorption untersucht.Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass jedes Gramm Zeolith ein begrenztes Adsorptionspotential von 15,5 mg Ammoniakstickstoff aufweist. Wenn die Zeolithpartikelgröße 30–16 Mesh beträgt, erreicht die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff 78,5 % und bei gleicher Adsorptionszeit, Dosierung und Je größer die Partikelgröße des Zeoliths ist, desto höher ist die Adsorptionsrate, je höher die Konzentration des einströmenden Ammoniakstickstoffs ist, und es ist möglich, dass Zeolith als Adsorptionsmittel Ammoniakstickstoff aus dem Sickerwasser entfernt.Gleichzeitig wird darauf hingewiesen, dass die Adsorptionsrate von Ammoniakstickstoff durch Zeolith gering ist und es für Zeolith im praktischen Betrieb schwierig ist, die Sättigungsadsorptionskapazität zu erreichen.
Die Entfernungswirkung des biologischen Zeolithbetts auf Stickstoff, CSB und andere Schadstoffe im simulierten Dorfabwasser wurde untersucht.Die Ergebnisse zeigen, dass die Entfernungsrate von Ammoniakstickstoff durch das biologische Zeolithbett mehr als 95 % beträgt und die Entfernung von Nitratstickstoff stark von der hydraulischen Verweilzeit beeinflusst wird.
Die Ionenaustauschmethode bietet die Vorteile einer geringen Investition, eines einfachen Prozesses, einer bequemen Bedienung, Unempfindlichkeit gegenüber Gift und Temperatur sowie der Wiederverwendung von Zeolith durch Regeneration.Bei der Behandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser mit hoher Konzentration kommt es jedoch häufig zu einer Regeneration, was zu Unannehmlichkeiten für den Betrieb führt. Daher muss es mit anderen Ammoniak-Stickstoff-Behandlungsmethoden kombiniert oder zur Behandlung von Ammoniak-Stickstoff-Abwasser mit niedriger Konzentration verwendet werden.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. Juli 2024
