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城镇污水厂常用污水深度脱氮技术比较分析

发布者:废水运营网 时间:2016-12-4 浏览量:2385

阐述了污水深度脱氮的必要性,在阅读大量文献的基础上,结合城市污水处理厂提标改造的工程经验,比较分析了常用污水深度脱氯技术的特点及运用现状,并对研究重点及难点进行了总结。

 

1.引言

研究污水脱氮,探索适合我国国情而且经济有效的脱氮工艺,是目前亟待解决的重要课题。对氮污染的去除.目前大多数采用的是传统生物脱氮工艺,然而,污水中较低的COD含量会限制传统生物工艺对氮的去除效果。导致污水厂出水存在较高的硝酸盐,从而使得出水总氮含量偏高。这一问题在南方地区以及排水系统为雨污合流制地区尤为严重,我国南方许多城市污水厂的进水BOD常在100 mg/L以下,CODcr小于200mg/L,十分不利于总氮的去除。随着国家对污水厂出水水质要求的提高,尤其是对出水总氮含量的要求更加严格,许多污水厂都面临着提标改造的任务。

二级出水的硝酸盐氮的去除是世界性难题,许多学者在大量研究的基础上,发展了多种深度脱氮技术。结合我同污水厂提标改造任务的实践经验,对城镇污水厂深度脱氮技术的特点及应用进行了总结分析。

2.污水深度脱氮必要性

水体中氮元素过量是造成水污染的重要因素之一,其带来的危害是多方面的,其中的一个突出问题就是水体的富营养化,不仅破坏了水体的生态平衡,同时威胁到水源地的取水安全,进一步加剧了水资源的短缺局面。根据《2014年中国环境状况公报》显示,我国主要的淡水湖泊中,太湖、洪泽湖和巢湖湖体为轻度富营养。滇池湖体为中度富营养。污水经过处理后产生的再生水是城市的“第二水源”,可以替代部分清洁水源,或补充到城市内河、内湖和地下水中,在一定程度上缓解了城市的缺水危机。目前我国城市内河多数执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类(TN1.5 mg/L)或V类(TFN2.0 mg/L)标准,但城市污水厂排水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准,TN排放限值为15 mg/L,既不能满足城市内河IV类或V类标准要求,也不能满足地下水源补充水的要求。

随着同家对水污染治理力度的不断强化及对污水厂尾水污水排放标准的不断提高,对污水厂出水TN进行深度处理,严格控制氮的达标排放已经成为新建或现有污水处理设施升级改造的核心目标。

3.常用污水深度脱氮技术及其特点

到目前为止,开发的污水深度脱氮技术种类较为丰富,根据基本原理的不同,主要可分为物理化学法和生物法两种。物理化学法只能去除氨氮,基本原理是利用氮的几种存在形态的特点,尤其是利用气态氮的特点,将废水中的氮转化生成气态氮或交换固定氮,以达到从废水中脱氮的目的,工艺主要有折点加氯法、离子交换法、膜分离法等;生物法脱氮的主要原理是经过硝化反硝化处理,将水中的氮还原成气态氮化物(主要是N2)排出体系外,生物法主要有反硝化生物滤池(DNBF)、移动床生物膜反应器(MBBR)、人工湿地法等。

3.1物理化学法

3.1.1折点加氯法

折点加氯法是向废水中添加适量的二氧化氯、氯气、液氯以及次氯酸盐(钠盐或者钙盐)等含氯氧化剂,将污水中的氨氮氧化为气态氮,从而达到脱氮的目的。当氯气通入废水中的量达到某一点时,水中游离氯含量较低,而氨氮浓度趋于零,继续通入氯气,水中游离氯含量逐渐增加,因此该点被称为折点。它所涉及的主要化学反应式如下:

氯化法除氮的关键是投加氯氧化剂的量要合适。按化学计算,折点加氯反应需氯量(以Cl2计算)对NH3一N的重量比(即折点)为7.6:1,折点的分子当量比为1.5:1。折点加氯法的主要反应产物是N2,具有脱氮效率高(可达90%~100%)、投资少、反应速率快的优点,并且有消毒的作用。折点加氯法虽然初次投资少,但运行费用较高,处理后水中残留的氯及副产物氯胺、氯代有机物会造成二次污染,因此出水在排放前往往需要用活性碳或二氧化硫去除水中残留的氯,且只适用于处理低浓度氨氮废水。由于折点加氯法脱氮效果受温度的影响较小,因此在生化处理效果较差的环境如北方低温地区有明显的优势,此外,其在中水回用及自来水消毒领域也有一定的运用。

3.1.2离子交换法

离子交换法是利用离子交换剂上的可交换离子和废水中的氨氮离子进行交换而去除水中的氨氮,该交换过程是可逆的,反应的推动力靠离子间的浓度差和交换剂上功能基对离子的亲和能力。当交换剂达到饱和后,交换剂需要再生。离子交换法具有工艺简单、操作方便、投资少等优点,但由于高浓度的氨氮废水会使吸附剂饱和过快而需要频繁的再生,因此吸附法只适用于中低浓度氨氮废水的深度处理,去除率可达93~97%,当氨氮浓度为10~50 mg/L时,可将出水氨氮浓度控制在3 mg/L以下。天然沸石是常用的天然无机离子交换剂,其结构稳定,对铵离子有较高的吸附力和选择性,且价格低廉,来源广泛,是研究的热点,此外,离子交换树脂及改性后沸石也是常用的交换剂。

3.1.3膜分离法

膜分离法是利用膜以外的能量或化学位差作为推动力对水溶液中某些物质进行分离的方法,主要分为电渗析、微滤、超滤、反渗透和纳滤等。膜分离法作为一种分离新技术,不仅能净化废液和回收废液中的有用物质,同时具有投资少、无污染、低能耗等优点,但也存在膜污染、部分膜分离技术对废水水质要求较高等问题。膜分离技术只是个纯粹的物理过程,只有结合其他技术才能充分发挥其作用,才能达到预期的分离效果,目前二级出水的集成膜系统工艺已经成熟并得以广泛推广,处理后的水质达到回用水的标准。

 

 

 
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