1.Che cos'è l'azoto ammoniacale?
L'azoto ammoniacale si riferisce all'ammoniaca sotto forma di ammoniaca libera (o ammoniaca non ionica, NH3) o ammoniaca ionica (NH4+).pH più elevato e percentuale più elevata di ammoniaca libera;Al contrario, la percentuale di sale di ammonio è elevata.
L'azoto ammoniacale è un nutriente presente nell'acqua, che può portare all'eutrofizzazione dell'acqua ed è il principale inquinante che consuma ossigeno nell'acqua, che è tossico per i pesci e alcuni organismi acquatici.
Il principale effetto dannoso dell'azoto ammoniacale sugli organismi acquatici è l'ammoniaca libera, la cui tossicità è decine di volte maggiore di quella del sale di ammonio, e aumenta con l'aumentare dell'alcalinità.La tossicità dell'azoto ammoniacale è strettamente correlata al valore del pH e alla temperatura dell'acqua della piscina; in generale, maggiore è il valore del pH e la temperatura dell'acqua, maggiore è la tossicità.
Due metodi colorimetrici con sensibilità approssimativa comunemente utilizzati per determinare l'ammoniaca sono il metodo classico del reagente di Nessler e il metodo dell'ipoclorito fenolo.Anche le titolazioni e i metodi elettrici sono comunemente usati per determinare l'ammoniaca;Quando il contenuto di azoto ammoniacale è elevato, è possibile utilizzare anche il metodo di titolazione per distillazione.(Gli standard nazionali includono il metodo dei reagenti di Nath, la spettrofotometria dell'acido salicilico, il metodo di distillazione-titolazione)
2.Processo di rimozione fisica e chimica dell'azoto
① Metodo di precipitazione chimica
Il metodo di precipitazione chimica, noto anche come metodo di precipitazione MAP, consiste nell'aggiungere magnesio e acido fosforico o idrogeno fosfato alle acque reflue contenenti azoto ammoniacale, in modo che NH4+ nelle acque reflue reagisca con Mg+ e PO4- in una soluzione acquosa per generare precipitazione di fosfato di ammonio e magnesio , la formula molecolare è MgNH4P04.6H20, in modo da raggiungere lo scopo di rimuovere l'azoto ammoniacale.Il fosfato di magnesio e ammonio, comunemente noto come struvite, può essere utilizzato come compost, additivo per il terreno o ritardante di fiamma per la costruzione di prodotti strutturali.L'equazione di reazione è la seguente:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
I principali fattori che influenzano l'effetto del trattamento della precipitazione chimica sono il valore del pH, la temperatura, la concentrazione di azoto ammoniacale e il rapporto molare (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).I risultati mostrano che quando il valore del pH è 10 e il rapporto molare tra magnesio, azoto e fosforo è 1,2:1:1,2, l'effetto del trattamento è migliore.
Utilizzando cloruro di magnesio e fosfato bisodico come agenti precipitanti, i risultati mostrano che l'effetto del trattamento è migliore quando il valore del pH è 9,5 e il rapporto molare tra magnesio, azoto e fosforo è 1,2:1:1.
I risultati mostrano che MgC12+Na3PO4.12H20 è superiore ad altre combinazioni di agenti precipitanti.Quando il valore pH è 10,0, la temperatura è 30℃, n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)= 1:1:1, la concentrazione di massa di azoto ammoniacale nelle acque reflue dopo aver agitato per 30 minuti è ridotta da 222 mg/l prima del trattamento a 17 mg/l e il tasso di rimozione è del 92,3%.
Il metodo della precipitazione chimica e il metodo della membrana liquida sono stati combinati per il trattamento delle acque reflue industriali ad alta concentrazione di azoto ammoniacale.Nelle condizioni di ottimizzazione del processo di precipitazione, il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale ha raggiunto il 98,1%, quindi un ulteriore trattamento con il metodo del film liquido ha ridotto la concentrazione di azoto ammoniacale a 0,005 g/L, raggiungendo lo standard nazionale di prima classe sulle emissioni.
È stato studiato l'effetto di rimozione degli ioni metallici bivalenti (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) diversi da Mg+ sull'azoto ammoniacale sotto l'azione del fosfato.Un nuovo processo di precipitazione CaSO4-MAP è stato proposto per le acque reflue con solfato di ammonio.I risultati mostrano che il tradizionale regolatore NaOH può essere sostituito dalla calce.
Il vantaggio del metodo di precipitazione chimica è che quando la concentrazione di acque reflue di azoto ammoniacale è elevata, l'applicazione di altri metodi è limitata, come il metodo biologico, il metodo di clorazione del punto di rottura, il metodo di separazione con membrana, il metodo di scambio ionico, ecc. In questo momento, il metodo di precipitazione chimica può essere utilizzato per il pretrattamento.L'efficienza di rimozione del metodo di precipitazione chimica è migliore, non è limitata dalla temperatura e l'operazione è semplice.I fanghi precipitati contenenti fosfato di magnesio e ammonio possono essere utilizzati come fertilizzante composito per realizzare l'utilizzo dei rifiuti, compensando così parte dei costi;Se può essere combinato con alcune imprese industriali che producono acque reflue fosfatiche e imprese che producono salamoia, può far risparmiare sui costi farmaceutici e facilitare l’applicazione su larga scala.
Lo svantaggio del metodo di precipitazione chimica è che, a causa della restrizione del prodotto di solubilità del fosfato di ammonio e magnesio, dopo che l'azoto ammoniacale nelle acque reflue raggiunge una certa concentrazione, l'effetto di rimozione non è evidente e il costo di produzione aumenta notevolmente.Pertanto, il metodo della precipitazione chimica dovrebbe essere utilizzato in combinazione con altri metodi adatti al trattamento avanzato.La quantità di reagente utilizzata è elevata, i fanghi prodotti sono elevati e il costo del trattamento è elevato.L'introduzione di ioni cloruro e fosforo residuo durante il dosaggio dei prodotti chimici può facilmente causare inquinamento secondario.
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②metodo di soffiaggio
La rimozione dell'azoto ammoniacale mediante metodo di soffiaggio consiste nel regolare il valore del pH su alcalino, in modo che lo ione ammoniaca nelle acque reflue venga convertito in ammoniaca, in modo che esista principalmente sotto forma di ammoniaca libera, quindi l'ammoniaca libera viene estratta delle acque reflue attraverso il gas vettore, in modo da raggiungere lo scopo di rimuovere l'azoto ammoniacale.I principali fattori che influenzano l'efficienza del soffiaggio sono il valore del pH, la temperatura, il rapporto gas-liquido, la portata del gas, la concentrazione iniziale e così via.Attualmente, il metodo del soffiaggio è ampiamente utilizzato nel trattamento delle acque reflue con elevata concentrazione di azoto ammoniacale.
È stata studiata la rimozione dell'azoto ammoniacale dal percolato di discarica mediante il metodo del soffiaggio.Si è scoperto che i fattori chiave che controllano l'efficienza del soffiaggio erano la temperatura, il rapporto gas-liquido e il valore del pH.Quando la temperatura dell'acqua è superiore a 2590, il rapporto gas-liquido è circa 3500 e il pH è circa 10,5, il tasso di rimozione può raggiungere oltre il 90% per il percolato di discarica con una concentrazione di azoto ammoniacale fino a 2000-4000 mg/ l.I risultati mostrano che quando pH = 11,5, la temperatura di strippaggio è 80°C e il tempo di strippaggio è 120 minuti, il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale nelle acque reflue può raggiungere il 99,2%.
L'efficienza di scarico delle acque reflue di azoto ammoniacale ad alta concentrazione è stata effettuata mediante una torre di scarico in controcorrente.I risultati hanno mostrato che l’efficienza dello scarico aumenta con l’aumento del valore del pH.Maggiore è il rapporto gas-liquido, maggiore è la forza motrice del trasferimento di massa di stripping dell'ammoniaca e aumenta anche l'efficienza di stripping.
La rimozione dell'azoto ammoniacale mediante il metodo di soffiaggio è efficace, facile da usare e facile da controllare.L'azoto ammoniacale soffiato può essere utilizzato come assorbitore con acido solforico e il denaro di acido solforico generato può essere utilizzato come fertilizzante.Il metodo Blow-off è attualmente una tecnologia comunemente utilizzata per la rimozione fisica e chimica dell'azoto.Tuttavia, il metodo di scarico presenta alcuni svantaggi, come frequenti incrostazioni nella torre di scarico, bassa efficienza di rimozione dell'azoto ammoniacale a bassa temperatura e inquinamento secondario causato dal gas di scarico.Il metodo di scarico è generalmente combinato con altri metodi di trattamento delle acque reflue con azoto ammoniacale per pretrattare le acque reflue con azoto ammoniacale ad alta concentrazione.
③Clorazione del punto di rottura
Il meccanismo di rimozione dell'ammoniaca mediante clorazione a punto di rottura è che il cloro gassoso reagisce con l'ammoniaca per produrre azoto gassoso innocuo e l'N2 fuoriesce nell'atmosfera, facendo proseguire la fonte di reazione verso destra.La formula di reazione è:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Quando il cloro gassoso viene trasferito nelle acque reflue fino a un certo punto, il contenuto di cloro libero nell'acqua è basso e la concentrazione di ammoniaca è pari a zero.Quando la quantità di cloro gassoso supera il punto, la quantità di cloro libero nell'acqua aumenterà, pertanto il punto è chiamato punto di rottura e la clorazione in questo stato è chiamata clorazione del punto di rottura.
Il metodo di clorazione del punto di rottura viene utilizzato per trattare le acque reflue di perforazione dopo l'insufflaggio di azoto ammoniacale e l'effetto del trattamento è direttamente influenzato dal processo di insufflaggio di azoto ammoniacale di pretrattamento.Quando il 70% dell'azoto ammoniacale nelle acque reflue viene rimosso mediante processo di soffiaggio e quindi trattato mediante clorazione a punto di rottura, la concentrazione di massa di azoto ammoniacale nell'effluente è inferiore a 15 mg/l.Zhang Shengli et al.hanno preso come oggetto di ricerca acque reflue simulate di azoto ammoniacale con una concentrazione di massa di 100 mg/l e i risultati della ricerca hanno mostrato che i fattori principali e secondari che influenzano la rimozione dell'azoto ammoniacale mediante ossidazione dell'ipoclorito di sodio erano il rapporto quantitativo tra cloro e azoto ammoniacale, tempo di reazione e valore del pH.
Il metodo di clorazione del punto di rottura ha un'elevata efficienza di rimozione dell'azoto, il tasso di rimozione può raggiungere il 100% e la concentrazione di ammoniaca nelle acque reflue può essere ridotta a zero.L'effetto è stabile e non influenzato dalla temperatura;Meno investimenti in attrezzature, risposta rapida e completa;Ha l'effetto di sterilizzazione e disinfezione sul corpo idrico.L'ambito di applicazione del metodo di clorazione del punto di rottura è che la concentrazione delle acque reflue di azoto ammoniacale è inferiore a 40 mg/l, quindi il metodo di clorazione del punto di rottura viene utilizzato principalmente per il trattamento avanzato delle acque reflue di azoto ammoniacale.I requisiti di utilizzo e stoccaggio sicuri sono elevati, il costo del trattamento è elevato e i sottoprodotti clorammine e sostanze organiche clorurate causeranno inquinamento secondario.
④metodo di ossidazione catalitica
Il metodo di ossidazione catalitica prevede l'azione del catalizzatore, a una determinata temperatura e pressione, attraverso l'ossidazione dell'aria, la materia organica e l'ammoniaca nelle acque reflue possono essere ossidate e decomposte in sostanze innocue come CO2, N2 e H2O, per raggiungere lo scopo di purificazione.
I fattori che influenzano l'effetto dell'ossidazione catalitica sono le caratteristiche del catalizzatore, la temperatura, il tempo di reazione, il valore del pH, la concentrazione di azoto ammoniacale, la pressione, l'intensità di agitazione e così via.
È stato studiato il processo di degradazione dell'azoto ammoniacale ozonizzato.I risultati hanno mostrato che quando il valore del pH aumentava, veniva prodotto un tipo di radicale HO con forte capacità di ossidazione e il tasso di ossidazione veniva significativamente accelerato.Gli studi dimostrano che l’ozono può ossidare l’azoto ammoniacale in nitrito e il nitrito in nitrato.La concentrazione di azoto ammoniacale nell'acqua diminuisce con l'aumentare del tempo e il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale è di circa l'82%.CuO-Mn02-Ce02 è stato utilizzato come catalizzatore composito per trattare le acque reflue di azoto ammoniacale.I risultati sperimentali mostrano che l'attività di ossidazione del catalizzatore composito appena preparato è significativamente migliorata e le condizioni di processo adatte sono 255℃, 4,2 MPa e pH=10,8.Nel trattamento delle acque reflue di azoto ammoniacale con una concentrazione iniziale di 1023 mg/l, il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale può raggiungere il 98% entro 150 minuti, raggiungendo lo standard nazionale di scarico secondario (50 mg/l).
Le prestazioni catalitiche del fotocatalizzatore TiO2 supportato da zeolite sono state studiate studiando la velocità di degradazione dell'azoto ammoniacale nella soluzione di acido solforico.I risultati mostrano che il dosaggio ottimale del fotocatalizzatore Ti02/zeolite è 1,5 g/L e il tempo di reazione è di 4 ore sotto irradiazione ultravioletta.Il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale dalle acque reflue può raggiungere il 98,92%.È stato studiato l'effetto di rimozione dell'alto contenuto di ferro e del biossido di nano-mento sotto la luce ultravioletta sul fenolo e sull'azoto ammoniacale.I risultati mostrano che il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale è del 97,5% quando si applica pH = 9,0 alla soluzione di azoto ammoniacale con una concentrazione di 50 mg/l, che è superiore del 7,8% e del 22,5% rispetto a quella del solo biossido di ferro o di Chine.
Il metodo di ossidazione catalitica presenta i vantaggi di un'elevata efficienza di purificazione, un processo semplice, una piccola area del fondo, ecc. E viene spesso utilizzato per trattare le acque reflue di azoto ammoniacale ad alta concentrazione.La difficoltà dell'applicazione è come prevenire la perdita di catalizzatore e la protezione dalla corrosione delle apparecchiature.
⑤metodo di ossidazione elettrochimica
Il metodo di ossidazione elettrochimica si riferisce al metodo di rimozione degli inquinanti nell'acqua utilizzando l'elettroossidazione con attività catalitica.I fattori che influenzano sono la densità di corrente, la portata in ingresso, il tempo di uscita e il tempo di soluzione del punto.
È stata studiata l'ossidazione elettrochimica delle acque reflue ammoniaca-azoto in una cella elettrolitica a flusso circolante, dove il positivo è l'elettricità di rete Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 e il negativo è l'elettricità di rete Ti.I risultati mostrano che quando la concentrazione di ioni cloruro è 400 mg/l, la concentrazione iniziale di azoto ammoniacale è 40 mg/l, la portata influente è 600 ml/min, la densità di corrente è 20 mA/cm e il tempo elettrolitico è 90 minuti, l'ammoniaca il tasso di rimozione dell'azoto è del 99,37%.Mostra che l’ossidazione elettrolitica delle acque reflue con ammoniaca e azoto ha buone prospettive applicative.
3. Processo di rimozione biochimica dell'azoto
①l'intera nitrificazione e denitrificazione
La nitrificazione e denitrificazione dell'intero processo è un tipo di metodo biologico ampiamente utilizzato da molto tempo.Converte l'azoto ammoniacale nelle acque reflue in azoto attraverso una serie di reazioni come nitrificazione e denitrificazione sotto l'azione di vari microrganismi, in modo da raggiungere lo scopo del trattamento delle acque reflue.Il processo di nitrificazione e denitrificazione per rimuovere l'azoto ammoniacale deve passare attraverso due fasi:
Reazione di nitrificazione: La reazione di nitrificazione è completata da microrganismi aerobici autotrofi.Nello stato aerobico, l'azoto inorganico viene utilizzato come fonte di azoto per convertire NH4+ in NO2-, quindi viene ossidato in NO3-.Il processo di nitrificazione può essere suddiviso in due fasi.Nella seconda fase, il nitrito viene convertito in nitrato (NO3-) dai batteri nitrificanti e il nitrito viene convertito in nitrato (NO3-) dai batteri nitrificanti.
Reazione di denitrificazione: la reazione di denitrificazione è il processo in cui i batteri denitrificanti riducono l'azoto nitrito e l'azoto nitrato in azoto gassoso (N2) nello stato di ipossia.I batteri denitrificanti sono microrganismi eterotrofi, la maggior parte dei quali appartiene ai batteri anfittici.Nello stato di ipossia, utilizzano l'ossigeno nel nitrato come accettore di elettroni e la materia organica (componente BOD nelle acque reflue) come donatore di elettroni per fornire energia ed essere ossidati e stabilizzati.
L'intero processo di nitrificazione e le applicazioni di ingegneria della denitrificazione includono principalmente AO, A2O, fossa di ossidazione, ecc., che è un metodo più maturo utilizzato nell'industria della rimozione biologica dell'azoto.
L'intero metodo di nitrificazione e denitrificazione presenta i vantaggi di un effetto stabile, un funzionamento semplice, nessun inquinamento secondario e un basso costo.Questo metodo presenta anche alcuni inconvenienti, ad esempio la fonte di carbonio deve essere aggiunta quando il rapporto C/N nelle acque reflue è basso, i requisiti di temperatura sono relativamente rigidi, l'efficienza è bassa a bassa temperatura, l'area è ampia, la richiesta di ossigeno è grande e alcune sostanze nocive come gli ioni di metalli pesanti hanno un effetto pressante sui microrganismi, che devono essere rimossi prima di eseguire il metodo biologico.Inoltre, l’elevata concentrazione di azoto ammoniacale nelle acque reflue ha anche un effetto inibitorio sul processo di nitrificazione.Pertanto, il pretrattamento deve essere effettuato prima del trattamento delle acque reflue di azoto ammoniacale ad alta concentrazione in modo che la concentrazione delle acque reflue di azoto ammoniacale sia inferiore a 500 mg/l.Il metodo biologico tradizionale è adatto al trattamento di acque reflue a bassa concentrazione di azoto ammoniacale contenenti sostanze organiche, come liquami domestici, reflui chimici, ecc.
②Nitrificazione e denitrificazione simultanea (SND)
Quando la nitrificazione e la denitrificazione vengono effettuate insieme nello stesso reattore, si parla di denitrificazione della digestione simultanea (SND).L'ossigeno disciolto nelle acque reflue è limitato dalla velocità di diffusione per produrre un gradiente di ossigeno disciolto nell'area del microambiente sul fiocco microbico o sul biofilm, che rende il gradiente di ossigeno disciolto sulla superficie esterna del fiocco microbico o del biofilm favorevole alla crescita e alla propagazione di batteri nitrificanti aerobici e batteri ammoniatrici.Più si è in profondità nel fiocco o nella membrana, minore è la concentrazione di ossigeno disciolto, risultando in una zona anossica dove dominano i batteri denitrificanti.Formando così un processo simultaneo di digestione e denitrificazione.I fattori che influenzano la digestione e la denitrificazione simultanee sono il valore del PH, la temperatura, l'alcalinità, la fonte di carbonio organico, l'ossigeno disciolto e l'età dei fanghi.
Nitrificazione/denitrificazione simultanea esisteva nel canale di ossidazione del carosello e la concentrazione di ossigeno disciolto tra la girante aerata nel canale di ossidazione del carosello diminuiva gradualmente e l'ossigeno disciolto nella parte inferiore del canale di ossidazione del carosello era inferiore a quello nella parte superiore .I tassi di formazione e consumo di azoto nitrico in ciascuna parte del canale sono quasi uguali e la concentrazione di azoto ammoniacale nel canale è sempre molto bassa, il che indica che le reazioni di nitrificazione e denitrificazione avvengono simultaneamente nel canale di ossidazione del carosello.
Lo studio sul trattamento dei liquami domestici dimostra che quanto più alto è il CODCr, tanto più completa è la denitrificazione e tanto migliore è la rimozione del TN.L'effetto dell'ossigeno disciolto sulla nitrificazione e denitrificazione simultanee è eccezionale.Quando l'ossigeno disciolto è controllato a 0,5~2 mg/l, l'effetto di rimozione totale dell'azoto è buono.Allo stesso tempo, il metodo di nitrificazione e denitrificazione consente di risparmiare il reattore, abbreviare i tempi di reazione, ha un basso consumo energetico, consente di risparmiare investimenti ed è facile mantenere stabile il valore del pH.
③Digestione e denitrificazione a corto raggio
Nello stesso reattore, i batteri ossidanti l'ammoniaca vengono utilizzati per ossidare l'ammoniaca in nitrito in condizioni aerobiche, quindi il nitrito viene denitrificato direttamente per produrre azoto con materia organica o fonte esterna di carbonio come donatore di elettroni in condizioni di ipossia.I fattori che influenzano la nitrificazione e denitrificazione a corto raggio sono la temperatura, l'ammoniaca libera, il valore del pH e l'ossigeno disciolto.
Effetto della temperatura sulla nitrificazione a breve raggio delle acque reflue urbane senza acqua di mare e delle acque reflue urbane con il 30% di acqua di mare.I risultati sperimentali mostrano che: per le acque reflue municipali senza acqua di mare, l'aumento della temperatura è favorevole al raggiungimento della nitrificazione a breve raggio.Quando la percentuale di acqua di mare nelle acque reflue domestiche è del 30%, la nitrificazione a breve raggio può essere ottenuta meglio in condizioni di temperatura media.L'Università di Tecnologia di Delft ha sviluppato il processo SHARON, l'uso di alte temperature (circa 30-4090) favorisce la proliferazione dei batteri dei nitriti, in modo che i batteri dei nitriti perdano concorrenza, mentre controllando l'età dei fanghi per eliminare i batteri dei nitriti, quindi che la reazione di nitrificazione nella fase nitrito.
Basandosi sulla differenza di affinità per l'ossigeno tra batteri nitriti e batteri nitriti, il Laboratorio di ecologia microbica Gent ha sviluppato il processo OLAND per ottenere l'accumulo di azoto nitrito controllando l'ossigeno disciolto per eliminare i batteri nitriti.
I risultati del test pilota del trattamento delle acque reflue di coking mediante nitrificazione e denitrificazione a corto raggio mostrano che quando le concentrazioni di COD nell'affluente, azoto ammoniacale, TN e fenolo sono 1.201,6.510,4.540,1 e 110,4 mg/l, il COD medio dell'effluente, azoto ammoniacale Le concentrazioni di ,TN e fenolo sono rispettivamente 197,1,14,2,181,5 e 0,4 mg/l.I tassi di rimozione corrispondenti erano rispettivamente 83,6%, 97,2%, 66,4% e 99,6%.
Il processo di nitrificazione e denitrificazione a corto raggio non passa attraverso la fase di nitrato, risparmiando la fonte di carbonio necessaria per la rimozione biologica dell'azoto.Presenta alcuni vantaggi per le acque reflue di azoto ammoniacale con un basso rapporto C/N.La nitrificazione e denitrificazione a corto raggio presenta i vantaggi di meno fanghi, tempi di reazione brevi e risparmio di volume del reattore.Tuttavia, la nitrificazione e la denitrificazione a breve raggio richiedono un accumulo stabile e duraturo di nitriti, quindi la chiave diventa come inibire efficacemente l’attività dei batteri nitrificanti.
④ Ossidazione anaerobica dell'ammoniaca
L'ammossidazione anaerobica è un processo di ossidazione diretta dell'azoto ammoniacale in azoto da parte di batteri autotrofi in condizioni di ipossia, con azoto nitroso o azoto nitroso come accettore di elettroni.
Sono stati studiati gli effetti della temperatura e del PH sull'attività biologica di anammoX.I risultati hanno mostrato che la temperatura di reazione ottimale era di 30°C e il valore del pH era di 7,8.È stata studiata la fattibilità del reattore anaerobico ammoX per il trattamento di acque reflue ad alta salinità e concentrazione di azoto.I risultati hanno mostrato che l’elevata salinità inibiva significativamente l’attività di anammoX e questa inibizione era reversibile.L'attività anaerobica dell'ammox del fango non acclimatato era inferiore del 67,5% rispetto a quella del fango di controllo con una salinità di 30 g.L-1(NaC1).L'attività anammoX del fango acclimatato era inferiore del 45,1% rispetto a quella del controllo.Quando il fango acclimatato è stato trasferito da un ambiente ad alta salinità a un ambiente a bassa salinità (senza salamoia), l'attività anaerobica di ammoX è aumentata del 43,1%.Tuttavia, il funzionamento del reattore tende a deteriorarsi quando funziona per lungo tempo in condizioni di elevata salinità.
Rispetto al processo biologico tradizionale, ammoX anaerobico è una tecnologia di rimozione biologica dell'azoto più economica senza alcuna fonte di carbonio aggiuntiva, con una bassa domanda di ossigeno, senza necessità di reagenti per la neutralizzazione e con una minore produzione di fanghi.Gli svantaggi dell'ammox anaerobico sono che la velocità di reazione è lenta, il volume del reattore è ampio e la fonte di carbonio è sfavorevole all'amMOX anaerobico, il che ha un significato pratico per risolvere le acque reflue di azoto ammoniacale con scarsa biodegradabilità.
4.processo di rimozione dell'azoto di separazione e adsorbimento
① metodo di separazione a membrana
Il metodo di separazione a membrana consiste nell'utilizzare la permeabilità selettiva della membrana per separare selettivamente i componenti nel liquido, in modo da raggiungere lo scopo di rimozione dell'azoto ammoniacale.Incluse osmosi inversa, nanofiltrazione, membrana deammoniante ed elettrodialisi.I fattori che influenzano la separazione della membrana sono le caratteristiche della membrana, la pressione o la tensione, il valore del pH, la temperatura e la concentrazione di azoto ammoniacale.
In base alla qualità dell'acqua delle acque reflue di azoto ammoniacale scaricate dalla fonderia di terre rare, l'esperimento di osmosi inversa è stato effettuato con acque reflue simulate NH4C1 e NaCI.Si è riscontrato che, nelle stesse condizioni, l’osmosi inversa ha un tasso di rimozione di NaCI più elevato, mentre l’NHCl ha un tasso di produzione di acqua più elevato.Il tasso di rimozione di NH4C1 è del 77,3% dopo il trattamento ad osmosi inversa, che può essere utilizzato come pretrattamento delle acque reflue con azoto ammoniacale.La tecnologia dell'osmosi inversa può far risparmiare energia, buona stabilità termica, ma la resistenza al cloro e all'inquinamento è scarsa.
Per trattare il percolato della discarica è stato utilizzato un processo di separazione biochimica con membrana di nanofiltrazione, in modo che l'85%~90% del liquido permeabile fosse scaricato secondo lo standard e solo lo 0%~15% del liquido liquame concentrato e del fango venissero restituiti al serbatoio della spazzatura.Ozturki et al.hanno trattato il percolato della discarica di Odayeri in Turchia con una membrana di nanofiltrazione e il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale è stato di circa il 72%.La membrana di nanofiltrazione richiede una pressione inferiore rispetto alla membrana ad osmosi inversa, facile da usare.
Il sistema a membrana antiammoniaca viene generalmente utilizzato nel trattamento di acque reflue ad alto contenuto di azoto ammoniacale.L'azoto ammoniacale nell'acqua ha il seguente equilibrio: NH4- +OH-= NH3+H2O durante il funzionamento, le acque reflue contenenti ammoniaca scorrono nel guscio del modulo a membrana e il liquido che assorbe gli acidi scorre nel tubo della membrana modulo.Quando il PH delle acque reflue aumenta o la temperatura aumenta, l'equilibrio si sposterà verso destra e lo ione ammonio NH4- diventa NH3 gassoso libero.In questo momento, l'NH3 gassoso può entrare nella fase liquida di assorbimento acido nel tubo dalla fase delle acque reflue nel guscio attraverso i micropori sulla superficie della fibra cava, che viene assorbita dalla soluzione acida e diventa immediatamente NH4- ionica.Mantenere il PH delle acque reflue superiore a 10 e la temperatura superiore a 35 ° C (inferiore a 50 ° C), in modo che l'NH4 nella fase delle acque reflue diventi continuamente NH3 durante la migrazione della fase liquida di assorbimento.Di conseguenza, la concentrazione di azoto ammoniacale nelle acque reflue è diminuita costantemente.La fase liquida di assorbimento acido, poiché sono presenti solo acido e NH4-, forma un sale di ammonio molto puro e, dopo circolazione continua, raggiunge una certa concentrazione che può essere riciclata.Da un lato, l’uso di questa tecnologia può migliorare notevolmente il tasso di rimozione dell’azoto ammoniacale nelle acque reflue e, dall’altro, può ridurre il costo operativo totale del sistema di trattamento delle acque reflue.
②metodo di elettrodialisi
L'elettrodialisi è un metodo per rimuovere i solidi disciolti da soluzioni acquose applicando una tensione tra le coppie di membrane.Sotto l'azione della tensione, gli ioni di ammoniaca e altri ioni nelle acque reflue di ammoniaca e azoto vengono arricchiti attraverso la membrana nell'acqua concentrata contenente ammoniaca, in modo da raggiungere lo scopo di rimozione.
Il metodo dell'elettrodialisi è stato utilizzato per trattare le acque reflue inorganiche con un'elevata concentrazione di azoto ammoniacale e ha ottenuto buoni risultati.Per 2000-3000 mg/L di acque reflue di azoto ammoniacale, il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale può essere superiore all'85% e l'acqua ammoniacale concentrata può essere ottenuta dell'8,9%.La quantità di elettricità consumata durante il funzionamento dell'elettrodialisi è proporzionale alla quantità di azoto ammoniacale nelle acque reflue.Il trattamento elettrodialitico delle acque reflue non è limitato dal valore del pH, dalla temperatura e dalla pressione ed è facile da usare.
I vantaggi della separazione a membrana sono l'elevato recupero di azoto ammoniacale, il funzionamento semplice, l'effetto di trattamento stabile e l'assenza di inquinamento secondario.Tuttavia, nel trattamento delle acque reflue ad alta concentrazione di azoto ammoniacale, ad eccezione della membrana deammoniata, altre membrane sono facili da incrostare e intasare e la rigenerazione e il controlavaggio sono frequenti, aumentando i costi di trattamento.Pertanto, questo metodo è più adatto per il pretrattamento o per le acque reflue di azoto ammoniacale a bassa concentrazione.
③ Metodo di scambio ionico
Il metodo dello scambio ionico è un metodo per rimuovere l'azoto ammoniacale dalle acque reflue utilizzando materiali con forte adsorbimento selettivo di ioni ammoniaca.I materiali di adsorbimento comunemente utilizzati sono carbone attivo, zeolite, montmorillonite e resina scambiatrice.La zeolite è un tipo di silico-alluminato con struttura spaziale tridimensionale, struttura regolare dei pori e fori, tra cui la clinoptilolite ha una forte capacità di adsorbimento selettivo per gli ioni di ammoniaca e un prezzo basso, quindi è comunemente usata come materiale di adsorbimento per le acque reflue di azoto ammoniacale in ingegneria.I fattori che influenzano l'effetto del trattamento della clinoptilolite comprendono la dimensione delle particelle, la concentrazione di azoto ammoniacale influente, il tempo di contatto, il valore del pH e così via.
L'effetto di adsorbimento della zeolite sull'azoto ammoniacale è evidente, seguito dalla ranite, e l'effetto del suolo e della ceramisite è scarso.Il modo principale per rimuovere l'azoto ammoniacale dalla zeolite è lo scambio ionico e l'effetto di adsorbimento fisico è molto piccolo.L'effetto di scambio ionico di ceramite, suolo e ranite è simile all'effetto di adsorbimento fisico.La capacità di assorbimento dei quattro riempitivi diminuiva con l'aumento della temperatura nell'intervallo 15-35℃ e aumentava con l'aumento del valore del pH nell'intervallo 3-9.L'equilibrio di adsorbimento è stato raggiunto dopo 6 ore di oscillazione.
È stata studiata la fattibilità della rimozione dell'azoto ammoniacale dal percolato di discarica mediante adsorbimento di zeolite.I risultati sperimentali mostrano che ogni grammo di zeolite ha un potenziale di assorbimento limitato di 15,5 mg di azoto ammoniacale, quando la dimensione delle particelle di zeolite è di 30-16 mesh, il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale raggiunge il 78,5% e con lo stesso tempo di adsorbimento, dosaggio e dimensione delle particelle di zeolite, maggiore è la concentrazione di azoto ammoniacale influente, maggiore è il tasso di adsorbimento ed è possibile che la zeolite come adsorbente rimuova l'azoto ammoniacale dal percolato.Allo stesso tempo, si sottolinea che il tasso di assorbimento dell'azoto ammoniacale da parte della zeolite è basso ed è difficile per la zeolite raggiungere la capacità di assorbimento fino alla saturazione nel funzionamento pratico.
È stato studiato l'effetto di rimozione del letto biologico di zeolite su azoto, COD e altri inquinanti nelle acque reflue di villaggi simulati.I risultati mostrano che il tasso di rimozione dell'azoto ammoniacale mediante il letto biologico di zeolite è superiore al 95% e la rimozione dell'azoto nitrico è fortemente influenzata dal tempo di residenza idraulica.
Il metodo dello scambio ionico presenta i vantaggi di un investimento ridotto, di un processo semplice, di un funzionamento conveniente, di insensibilità ai veleni e alla temperatura e di riutilizzo della zeolite mediante rigenerazione.Tuttavia, quando si trattano acque reflue di azoto ammoniacale ad alta concentrazione, la rigenerazione è frequente, il che comporta inconvenienti all'operazione, quindi deve essere combinato con altri metodi di trattamento con azoto ammoniacale o utilizzato per trattare acque reflue di azoto ammoniacale a bassa concentrazione.
Produttore e fornitore di zeolite 4A all'ingrosso |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Orario di pubblicazione: 10 luglio 2024
