目前,含氨氮废水的处理技术,有空气蒸汽气提法、吹脱法、离子交换法、生物合成硝化法、化学沉淀法等,但均有不足之处,如气提法能耗高、容易结垢,并且必须进行后处理,否则会产生二次污染。用吹脱法处理氨氮废水,其能量消耗高,产生大气污染;吹脱法需要在pH高于的条件下才能实现,用石灰调整pH值会使吹脱塔结垢,因此吹脱法的应用受到限制;吹脱效果还受到水温的影响;另外,由于吹脱塔的投资很高,维护不方便,国外一些吹脱塔基本上都己停运行。吸附法受平衡过程控制,不可能除去废水中少量的氨氮,离子交换法树脂用量较大,再生频繁,废水需预处理除去悬浮物。
生物硝化反硝化法是现阶段较为经济有效的方法,工艺较为成熟,并已进人工业应用领域,但该法的缺点是温度及废水中的某些组分较易干扰进程,且占地面积大、反应速度慢、污泥驯化时间长,对高浓度氨氮废水的处理效果不够理想;常规的化学沉淀法采用铁盐、铝盐、石灰法,将产生大量的污泥,这些污泥的浓缩脱水性能较差,给整个工艺增加困难。上述方法的共同不足之处是处理后的氨氮无法回收利用。
基于可持续发展观念,在高浓度氨氮废水处理方面,不仅要追求高效脱氮的环境治理目标,还要追求节能省耗、避免二次污染、充分回收有价值的氨资源等更高层次的环境经济效益目标,才是治理高浓度氨氮废水的比较理想的技术发展方向。本文介绍三种高氨氮废水的处理与资源化回收技术。
以氨水形式回收氨氮的废水处理技术
氨氮去除的同时可获得浓氨水的氨氮回收技术,不仅可经济有效地分离与回收氨氮,而且能使处理后废水达标排放。杨晓奕等人通过电渗析法处理高浓度氨氮废水,氨氮浓度2000-3000mg/L,氨氮去除率可达到87.5%,同时可获得89%的浓氨水;电渗析法处理氨氮废水的原理是,电渗析器由极板、离子交换膜和隔板组成。当含氨氮废水通入时,在直流电场作用下,产生NH4+和OH-的定位迁移。离子迁移结果使废水得到净化,氨水得到浓缩。此法工艺流程简单、处理废水不受pH与温度的限制、操作简便、投资省、回收率高、不消耗药剂、运行过程中消耗的电量与废水中氨氮浓度成正比。以氨水形式回收氨氮的污水处理技术,可使氨氮得到充分的回收利用,发挥良好的经济效益。
采用离子膜电解法对高浓度氨氮废水进行脱氨预处理是可行性的,其处理原理是:离子膜电解技术在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,有选择地使部分离子通过离子交换膜,进而与原溶液分离。张梅玲等人将一定量氨氮废水过滤澄清作为阳极区电解液,NaOH溶液作为阴极区支持电解质,在直流电场作用下,NH4+、H+等能通过阳离子交换膜,由阳室向阴室迁移,与阴室的OH-结合,分别生成NH3•H2O和水;同时,在两个电极上发生电化学反应,阳极生成H+以补充阳室迁移出去的阳离子,阴极生成OH-以补充阴室由于与阳室迁移来的NH4+等结合所消耗的OH-。对于氨氮浓度高达7500mg/L的废水,在4V、11L/h、60℃的操作条件下,电解1.5h平均去除率可稳定在58.1%左右,3h去除率接近63.8%,脱除的氨氮可以以浓氨水形式回收,降低处理成本,实现了废物资源化利用。