Chemikalie a Prozess fir Ammoniakstickstoff aus Waasser ze entfernen
1. Wat ass Ammoniakstickstoff?
Ammoniakstickstoff bezitt sech op Ammoniak a Form vu fräiem Ammoniak (oder net-ioneschen Ammoniak, NH3) oder ioneschen Ammoniak (NH4+). Héije pH-Wäert an en héiere Prozentsaz u fräiem Ammoniak; am Géigendeel, den Undeel u Ammoniumsalz ass héich.
Ammoniakstickstoff ass en Nährstoff am Waasser, deen zu Eutrophierung vum Waasser féiere kann, an ass dee wichtegste Sauerstoffverbraucher am Waasser, deen gëfteg fir Fësch a verschidde Waasserorganismen ass.
Déi schiedlechst Wierkung vum Ammoniakstickstoff op Waasserorganismen ass fräit Ammoniak, deem seng Toxizitéit Zéngmol méi grouss ass wéi déi vum Ammoniumsalz, a mat der Zounimm vun der Alkalinitéit eropgeet. D'Toxizitéit vum Ammoniakstickstoff ass enk mam pH-Wäert an der Waassertemperatur vum Schwammbeckenwaasser verbonnen. Am Allgemengen ass d'Toxizitéit méi staark, wat méi héich de pH-Wäert an d'Waassertemperatur sinn.
Zwee Methode mat ongeféierer Sensibilitéit, déi dacks fir d'Bestëmmung vun Ammoniak benotzt ginn, sinn déi klassesch Nessler-Reagensmethod an d'Phenol-Hypochlorit-Method. Titratiounen an elektresch Methode ginn och dacks benotzt fir Ammoniak ze bestëmmen; Wann den Ammoniakstickstoffgehalt héich ass, kann och d'Destillatiounstitratiounsmethod benotzt ginn. (National Standarden enthalen d'Nath-Reagensmethod, d'Salicylsäure-Spektrophotometrie an d'Destillatiouns-Titratiounsmethod.)
2. Physikaleschen a chemeschen Stickstoffentfernungsprozess
① Chemesch Nidderschlagsmethod
D'chemesch Nidderschlagsmethod, och bekannt als MAP-Nidderschlagsmethod, besteet doran, Magnesium a Phosphorsäure oder Waasserstoffphosphat an d'Ofwaasser mat Ammoniakstickstoff bäizefügen, sou datt NH4+ am Ofwaasser mat Mg+ an PO4- an enger wässerlecher Léisung reagéiert fir Ammoniummagnesiumphosphat-Nidderschlag ze generéieren. D'Molekularformel ass MgNH4P04.6H20, fir den Zweck z'erreechen, Ammoniakstickstoff ze entfernen. Magnesiumammoniumphosphat, allgemeng bekannt als Struvit, kann als Kompost, Buedemadditiv oder Feierhemmend fir Baukonstruktiounsprodukter benotzt ginn. D'Reaktiounsgläichung ass wéi follegt:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Déi Haaptfaktoren, déi den Behandlungseffekt vun der chemescher Nidderschlagsfällung beaflossen, sinn de pH-Wäert, d'Temperatur, d'Ammoniak-Stickstoffkonzentratioun an de molare Verhältnis (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). D'Resultater weisen, datt wann de pH-Wäert 10 ass an de molare Verhältnis vu Magnesium, Stickstoff a Phosphor 1,2:1:1,2 ass, den Behandlungseffekt besser ass.
Wann Magnesiumchlorid a Dinatriumhydrogenphosphat als Ausfällungsmëttel benotzt ginn, weisen d'Resultater, datt den Behandlungseffekt besser ass, wann de pH-Wäert 9,5 ass an de Molverhältnis vu Magnesium, Stickstoff a Phosphor 1,2:1:1 ass.
D'Resultater weisen datt MgC12+Na3PO4.12H20 besser ass wéi aner Kombinatioune vu Präzisiounsmëttel. Wann de pH-Wäert 10,0 ass, d'Temperatur 30℃ ass, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-) = 1:1:1, gëtt d'Masskonzentratioun vum Ammoniakstickstoff am Ofwaasser no 30 Minutte Réieren vun 222 mg/L virun der Behandlung op 17 mg/L reduzéiert, an d'Entfernungsquote ass 92,3%.
D'chemesch Nidderschlagsmethod an d'Flëssegmembranmethod goufen kombinéiert fir d'Behandlung vun industriellem Ammoniakstickstoff-Ofwaasser mat héijer Konzentratioun. Ënnert de Bedéngungen vun der Optimiséierung vum Nidderschlagsprozess huet d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff 98,1% erreecht, an duerno huet d'weider Behandlung mat der Flëssegfilmmethod d'Ammoniakstickstoffkonzentratioun op 0,005 g/L reduzéiert, wat den nationale Emissiounsstandard vun der éischter Klass erreecht huet.
Den Effekt vun der Entfernung vun zweiwertege Metallionen (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) ausser Mg+ op Ammoniakstickstoff ënner der Wierkung vu Phosphat gouf ënnersicht. E neie Prozess vun der CaSO4-Ausfällung-MAP-Ausfällung gouf fir Ammoniumsulfat-Ofwaasser virgeschloen. D'Resultater weisen, datt den traditionellen NaOH-Reguléierer duerch Kalk ersat ka ginn.
De Virdeel vun der chemescher Nidderschlagsmethod ass, datt wann d'Konzentratioun vun Ammoniak-Stickstoff-Ofwaasser héich ass, d'Uwendung vun anere Methoden limitéiert ass, wéi zum Beispill biologesch Methoden, Briechpunktchloréierungsmethoden, Membrantrennungsmethoden, Ionenaustauschmethoden, etc. Zu dësem Zäitpunkt kann d'chemesch Nidderschlagsmethod fir d'Virbehandlung benotzt ginn. D'Entfernungseffizienz vun der chemescher Nidderschlagsmethod ass besser, si ass net duerch d'Temperatur limitéiert, an d'Operatioun ass einfach. De ausgefällte Schlamm mat Magnesiumammoniumphosphat kann als Kompositdünger benotzt ginn, fir d'Offallnotzung ze realiséieren, wouduerch en Deel vun de Käschten ausgeglach gëtt; Wann et mat e puer Industriebetriber kombinéiert ka ginn, déi Phosphat-Ofwaasser produzéieren, a Betriber, déi Salzlake produzéieren, kann et pharmazeutesch Käschte spueren an eng grouss Uwendung erliichteren.
Den Nodeel vun der chemescher Nidderschlagsmethod ass, datt wéinst der Restriktioun vum Löslechkeetsprodukt vum Ammoniummagnesiumphosphat, nodeems den Ammoniakstickstoff am Ofwaasser eng gewësse Konzentratioun erreecht huet, den Entfernungseffekt net offensichtlech ass an d'Käschte fir d'Input staark eropgoen. Dofir soll d'chemesch Nidderschlagsmethod a Kombinatioun mat anere Methoden, déi fir fortgeschratt Behandlung gëeegent sinn, benotzt ginn. D'Quantitéit u Reagenz, déi benotzt gëtt, ass grouss, de produzéierte Schlamm ass grouss, an d'Behandlungskäschte si héich. D'Aféierung vu Chloridionen a Reschtphosphor bei der Doséierung vu Chemikalien kann einfach zu enger sekundärer Verschmotzung féieren.
Grousshandel Aluminiumsulfat Hiersteller a Fournisseur | EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Grousshandel Hiersteller a Fournisseur vun dibaseschem Natriumphosphat | EVERBRIGHT (cnchemist.com)
②Abblosmethod
D'Entfernung vum Ammoniakstickstoff duerch d'Blosmethod besteet doran, de pH-Wäert op alkalesch unzepassen, sou datt d'Ammoniakionen am Ofwaasser an Ammoniak ëmgewandelt ginn, sou datt et haaptsächlech a Form vu fräiem Ammoniak existéiert, an duerno gëtt dat fräit Ammoniak iwwer den Trägergas aus dem Ofwaasser erausgeholl, fir den Zweck vun der Entfernung vun Ammoniakstickstoff z'erreechen. Déi Haaptfaktoren, déi d'Blosleistung beaflossen, sinn de pH-Wäert, d'Temperatur, d'Gas-Flëssegkeetsverhältnis, de Gasduerchfluss, d'Ufankskonzentratioun asw. De Moment gëtt d'Blosmethod wäit verbreet bei der Behandlung vun Ofwaasser mat héijer Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff benotzt.
D'Entfernung vun Ammoniakstickstoff aus Deponiewaasser duerch d'Blow-Off-Method gouf ënnersicht. Et gouf festgestallt, datt déi Schlësselfaktoren, déi d'Effizienz vum Blow-Off kontrolléieren, Temperatur, Gas-Flëssegkeet-Verhältnis a pH-Wäert waren. Wann d'Waassertemperatur méi héich wéi 2590 ass, d'Gas-Flëssegkeet-Verhältnis ongeféier 3500 ass, an de pH-Wäert ongeféier 10,5 ass, kann d'Entfernungsquote méi wéi 90% fir d'Deponiewaasserwaasser mat enger Ammoniakstickstoffkonzentratioun vun bis zu 2000-4000mg/L erreechen. D'Resultater weisen, datt wann de pH = 11,5, d'Entfernungstemperatur 80cC an d'Entfernungszäit 120 Minutten ass, d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff am Ofwaasser 99,2% erreeche kann.
D'Ofbloseffizienz vun Ammoniak-Stickstoff-Ofwaasser mat héijer Konzentratioun gouf mat engem Géigestroum-Ofblosentuerm duerchgefouert. D'Resultater hunn gewisen, datt d'Ofbloseffizienz mat der Erhéijung vum pH-Wäert zougeholl huet. Wat méi grouss d'Gas-Flëssegkeet-Verhältnis ass, wat méi grouss d'Undriffskraaft vum Ammoniak-Stripping-Massentransfer ass, an d'Stripping-Effizienz klëmmt och.
D'Entfernung vum Ammoniakstickstoff duerch d'Blosmethod ass effektiv, einfach ze bedéngen an einfach ze kontrolléieren. De geblosenen Ammoniakstickstoff kann als Absorber mat Schwefelsäure benotzt ginn, an dat generéiert Schwefelsäuregeld kann als Dünger benotzt ginn. D'Blosmethod ass eng wäit verbreet Technologie fir d'physikalesch a chemesch Stéckstoffentfernung am Moment. D'Blosmethod huet awer e puer Nodeeler, wéi z. B. heefeg Kalkbildung am Blostuerm, eng niddreg Effizienz vun der Ammoniakstickstoffentfernung bei niddreger Temperatur a sekundär Verschmotzung, déi duerch de Blosgas verursaacht gëtt. D'Blosmethod gëtt allgemeng mat anere Methode fir d'Behandlung vu Ammoniakstickstoff-Ofwaasser kombinéiert, fir d'Ofwaasser mat héijer Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff virzebehandelen.
③Chloréierung beim Briechpunkt
De Mechanismus vun der Ammoniak-Entfernung duerch Briechpunktchloréierung ass, datt Chlorgas mat Ammoniak reagéiert fir en onschadlecht Stéckstoffgas ze produzéieren, an N2 entkommt an d'Atmosphär, wouduerch d'Reaktiounsquell no riets weidergeet. D'Reaktiounsformel ass:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Wann Chlorgas bis zu engem bestëmmte Punkt an d'Ofwaasser bruecht gëtt, ass den Undeel u fräiem Chlor am Waasser niddreg an d'Ammoniakkonzentratioun null. Wann d'Quantitéit u Chlorgas dëse Punkt passéiert, klëmmt d'Quantitéit u fräiem Chlor am Waasser, dofir gëtt de Punkt als Briechpunkt bezeechent, an d'Chloréierung an dësem Zoustand gëtt als Briechpunktchloréierung bezeechent.
D'Breakpoint-Chloréierungsmethod gëtt benotzt fir d'Buerofwaasser nom Ammoniakstickstoffgeblosen ze behandelen, an den Behandlungseffekt gëtt direkt vum Ammoniakstickstoffgeblosen-Prozess vum Virbehandlung beaflosst. Wann 70% vum Ammoniakstickstoff am Ofwaasser duerch de Blosprozess ewechgeholl an dann duerch Breakpoint-Chloréierung behandelt gëtt, ass d'Massekonzentratioun vum Ammoniakstickstoff am Ofwaasser manner wéi 15 mg/L. Den Zhang Shengli et al. hunn simuléiert Ammoniakstickstoffofwaasser mat enger Massekonzentratioun vun 100 mg/L als Fuerschungsobjekt geholl, an d'Fuerschungsresultater hunn gewisen, datt déi Haapt- a Nebenfaktoren, déi d'Ewechhuele vum Ammoniakstickstoff duerch d'Oxidatioun vun Natriumhypochlorit beaflossen, d'Quantitéitsverhältnis vu Chlor zu Ammoniakstickstoff, d'Reaktiounszäit an de pH-Wäert waren.
D'Breakpoint-Chloréierungsmethod huet eng héich Stickstoffentfernungseffizienz, d'Entfernungsquote kann 100% erreechen, an d'Ammoniakkonzentratioun am Ofwaasser kann op Null reduzéiert ginn. Den Effekt ass stabil an net vun der Temperatur beaflosst; Manner Investitioun an Ausrüstung, séier a komplett Reaktioun; Et huet den Effekt vun der Sterilisatioun an Desinfektioun um Waasserkierper. Den Uwendungsberäich vun der Breakpoint-Chloréierungsmethod ass, datt d'Konzentratioun vum Ammoniakstickstoffofwaasser manner wéi 40 mg/L ass, dofir gëtt d'Breakpoint-Chloréierungsmethod meeschtens fir déi fortgeschratt Behandlung vun Ammoniakstickstoffofwaasser benotzt. D'Ufuerderung un eng sécher Benotzung a Lagerung ass héich, d'Käschte vun der Behandlung sinn héich, an d'Nieweprodukter Chloramine a chloréiert organesch Substanzen verursaachen sekundär Verschmotzung.
④katalytesch Oxidatiounsmethod
Déi katalytesch Oxidatiounsmethod besteet doran, datt duerch d'Aktioun vum Katalysator ënner enger bestëmmter Temperatur an Drock, duerch Loftoxidatioun, organesch Matière an Ammoniak am Ofwaasser oxidéiert an an harmlos Substanzen wéi CO2, N2 an H2O ofgebaut ginn, fir den Zweck vun der Reinigung z'erreechen.
D'Faktoren, déi den Effekt vun der katalytescher Oxidatioun beaflossen, sinn d'Katalysatoreegeschaften, d'Temperatur, d'Reaktiounszäit, de pH-Wäert, d'Ammoniak-Stickstoffkonzentratioun, den Drock, d'Rührintensitéit asw.
Den Ofbauprozess vun ozoniséiertem Ammoniakstickstoff gouf ënnersicht. D'Resultater hunn gewisen, datt beim Zouhuele vum pH-Wäert eng Aart HO-Radikal mat staarker Oxidatiounsfäegkeet produzéiert gouf, an d'Oxidatiounsquote däitlech beschleunegt gouf. Studien weisen, datt Ozon Ammoniakstickstoff zu Nitrit an Nitrit zu Nitrat oxidéiere kann. D'Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff am Waasser hëlt mat der Zäit of, an d'Entfernungsquote vun Ammoniakstickstoff ass ongeféier 82%. CuO-Mn02-Ce02 gouf als Kompositkatalysator fir d'Behandlung vun Ammoniakstickstoff-Ofwaasser benotzt. Déi experimentell Resultater weisen, datt d'Oxidatiounsaktivitéit vum nei preparéierte Kompositkatalysator däitlech verbessert gëtt, an déi gëeegent Prozessbedingungen sinn 255℃, 4,2 MPa a pH=10,8. Bei der Behandlung vun Ammoniakstickstoff-Ofwaasser mat enger initialer Konzentratioun vun 1023 mg/L kann d'Entfernungsquote vun Ammoniakstickstoff bannent 150 Minutten 98% erreechen, wat den nationale Standard fir sekundär Ofwaasser (50 mg/L) erreecht.
Déi katalytesch Leeschtung vum Zeolith-gedroenen TiO2-Photokatalysator gouf ënnersicht andeems d'Degradatiounsquote vum Ammoniakstickstoff an enger Schwefelsäureléisung studéiert gouf. D'Resultater weisen datt déi optimal Dosis vum Ti02/Zeolith-Photokatalysator 1,5 g/L ass an d'Reaktiounszäit ënner ultravioletter Bestrahlung 4 Stonnen ass. D'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff aus dem Ofwaasser kann 98,92% erreechen. Den Entfernungseffekt vun héichem Eisen- an Nano-Chin-Dioxid ënner ultravioletter Liicht op Phenol- an Ammoniakstickstoff gouf ënnersicht. D'Resultater weisen datt d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff 97,5% ass wann e pH = 9,0 op d'Ammoniakstickstoffléisung mat enger Konzentratioun vu 50 mg/L applizéiert gëtt, wat 7,8% an 22,5% méi héich ass wéi dee vun héichem Eisen- oder Chin-Dioxid eleng.
D'katalytesch Oxidatiounsmethod huet d'Virdeeler vun enger héijer Reinigungseffizienz, engem einfache Prozess, enger klenger Buedemfläch, etc., a gëtt dacks benotzt fir d'Ofwaasser mat héijer Konzentratioun vun Ammoniak-Stickstoff ze behandelen. D'Schwieregkeet vun der Uwendung ass, wéi een de Verloscht vum Katalysator a Korrosiounsschutz vun der Ausrüstung verhënnere kann.
⑤elektrochemesch Oxidatiounsmethod
D'elektrochemesch Oxidatiounsmethod bezitt sech op d'Method fir Schadstoffer aus Waasser ze entfernen duerch Elektrooxidatioun mat katalytescher Aktivitéit. Déi beaflossend Faktoren sinn d'Stroumdicht, den Zoulafduerchfluss, d'Auslafzäit an d'Punktléisungszäit.
Déi elektrochemesch Oxidatioun vun Ammoniak-Stickstoff-Ofwaasser an enger zirkulierender Elektrolytzell gouf ënnersicht, wou de positiven Effekt den Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2-Netzwierkstroum an de negativen Effekt den Ti-Netzwierkstroum ass. D'Resultater weisen, datt wann d'Chloridionenkonzentratioun 400 mg/L ass, d'ufänglech Ammoniakstickstoffkonzentratioun 40 mg/L ass, den Zouflossduerchfluss 600 mL/min ass, d'Stroumdicht 20 mA/cm² ass, an d'Elektrolyteschzäit 90 Minutten ass, an d'Ammoniakstickstoffentfernungsquote 99,37% ass. Dëst weist, datt d'elektrolytesch Oxidatioun vun Ammoniak-Stickstoff-Ofwaasser gutt Uwendungsperspektiven huet.
3. Biochemesche Stéckstoffentfernungsprozess
①déi ganz Nitrifikatioun an Denitrifikatioun
Ganzprozess-Nitrifikatioun an Denitrifikatioun ass eng Aart biologesch Method, déi de Moment scho laang wäit verbreet ass. Si konvertéiert Ammoniakstickstoff am Ofwaasser duerch eng Serie vu Reaktiounen, wéi Nitrifikatioun an Denitrifikatioun, ënner der Aktioun vu verschiddene Mikroorganismen, a Stickstoff, fir den Zweck vun der Ofwaasserbehandlung z'erreechen. De Prozess vun der Nitrifikatioun an Denitrifikatioun fir Ammoniakstickstoff ze entfernen, muss duerch zwou Etappen goen:
Nitrifikatiounsreaktioun: D'Nitrifikatiounsreaktioun gëtt vun aerobe autotrophe Mikroorganismen ofgeschloss. Am aerobe Zoustand gëtt anorganesche Stéckstoff als Stéckstoffquell benotzt fir NH4+ an NO2- ëmzewandelen, an duerno gëtt et zu NO3- oxidéiert. Den Nitrifikatiounsprozess kann an zwou Etappen opgedeelt ginn. An der zweeter Etapp gëtt Nitrit vun nitrifizéierte Bakterien an Nitrat (NO3-) ëmgewandelt, an Nitrit vun nitrifizéierte Bakterien an Nitrat (NO3-).
Denitrifikatiounsreaktioun: D'Denitrifikatiounsreaktioun ass de Prozess, bei deem denitrifizéiert Bakterien Nitritstickstoff an Nitratstickstoff zu gasfërmegem Stickstoff (N2) am Hypoxiezoustand reduzéieren. Denitrifizéiert Bakterien si heterotroph Mikroorganismen, vun deenen déi meescht zu amphitesche Bakterien gehéieren. Am Hypoxiezoustand benotze si Sauerstoff am Nitrat als Elektroneakzeptor an organesch Matière (BOD-Komponent am Ofwaasser) als Elektronespender, fir Energie ze liwweren an oxidéiert a stabiliséiert ze ginn.
Déi ganz Prozessapplikatioune vun der Nitrifikatioun an der Denitrifikatioun ëmfaassen haaptsächlech AO, A2O, Oxidatiounsgruewen, etc., wat eng méi reif Method ass, déi an der Industrie fir biologesch Stickstoffentfernung benotzt gëtt.
Déi ganz Nitrifikatiouns- an Denitrifikatiounsmethod huet d'Virdeeler vun enger stabiler Wierkung, einfacher Operatioun, kenger sekundärer Verschmotzung a niddrege Käschten. Dës Method huet och e puer Nodeeler, wéi zum Beispill muss d'Kuelestoffquell bäigefüügt ginn, wann de C/N-Verhältnis am Ofwaasser niddreg ass, d'Temperaturufuerderung relativ streng ass, d'Effizienz bei niddreger Temperatur niddreg ass, d'Fläch grouss ass, de Sauerstoffbedarf grouss ass, an e puer schiedlech Substanzen, wéi Schwéiermetallionen, hunn en dréngenden Effekt op Mikroorganismen, déi musse ewechgeholl ginn, ier déi biologesch Method duerchgefouert gëtt. Zousätzlech huet déi héich Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff am Ofwaasser och en hemmenden Effekt op den Nitrifikatiounsprozess. Dofir soll d'Virbehandlung virun der Behandlung vun héichkonzentréiertem Ammoniakstickstoffofwaasser duerchgefouert ginn, sou datt d'Konzentratioun vum Ammoniakstickstoffofwaasser manner wéi 500 mg/L ass. Déi traditionell biologesch Method ass gëeegent fir d'Behandlung vun Ammoniakstickstoffofwaasser mat niddreger Konzentratioun, déi organesch Matière enthält, wéi zum Beispill Hausofwaasser, chemescht Ofwaasser, etc.
②Gläichzäiteg Nitrifikatioun an Denitrifikatioun (SND)
Wann Nitrifikatioun an Denitrifikatioun zesummen am selwechte Reaktor duerchgefouert ginn, gëtt dat simultan Verdauungsdenitrifikatioun (SND) genannt. De geléiste Sauerstoff am Ofwaasser gëtt duerch d'Diffusiounsquote limitéiert, fir e Gradient vun opgeléistem Sauerstoff am Mikroëmfeldberäich op der mikrobieller Flock oder dem Biofilm ze produzéieren, wouduerch de Gradient vun opgeléistem Sauerstoff op der baussenzeger Uewerfläch vun der mikrobieller Flock oder dem Biofilm fir d'Wuesstum an d'Verbreedung vun aerobe nitrifizéierte Bakterien an ammoniakéierende Bakterien förderlech ass. Wat méi déif an der Flock oder Membran, wat méi niddreg d'Konzentratioun vum geléiste Sauerstoff ass, wat zu enger anoxescher Zon féiert, wou denitrifizéiert Bakterien dominéieren. Sou entsteet de simultane Verdauungs- an Denitrifikatiounsprozess. D'Faktoren, déi d'simultan Verdauung an d'Denitrifikatioun beaflossen, sinn de pH-Wäert, d'Temperatur, d'Alkalinitéit, d'Quell vun organeschem Kuelestoff, de geléiste Sauerstoff an den Alter vum Schlamm.
Am Carrousel-Oxidatiounsgruef gouf et gläichzäiteg Nitrifikatioun/Denitrifikatioun, an d'Konzentratioun vu geléistem Sauerstoff tëscht dem belëfte Lafwierk am Carrousel-Oxidatiounsgruef ass graduell erofgaang, an de geléiste Sauerstoff am ënneschten Deel vum Carrousel-Oxidatiounsgruef war méi niddreg wéi dee am ieweschten Deel. D'Bildungs- a Verbrauchsraten vun Nitratstickstoff an all Deel vum Kanal sinn bal gläich, an d'Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff am Kanal ass ëmmer ganz niddreg, wat drop hiweist, datt d'Nitrifikatiouns- an Denitrifikatiounsreaktiounen gläichzäiteg am Carrousel-Oxidatiounskanal optrieden.
D'Studie iwwer d'Behandlung vun Hausofwaasser weist, datt wat méi héich den CODCr ass, wat méi komplett d'Denitrifikatioun ass an d'TN-Entfernung besser ass. Den Effekt vum opgeléiste Sauerstoff op déi gläichzäiteg Nitrifikatioun an Denitrifikatioun ass grouss. Wann de geléiste Sauerstoff op 0,5~2 mg/L kontrolléiert gëtt, ass den Effekt vun der gesamter Stéckstoffentfernung gutt. Gläichzäiteg spuert d'Nitrifikatiouns- an Denitrifikatiounsmethod de Reaktor, verkierzt d'Reaktiounszäit, huet e niddrege Energieverbrauch, spuert Investitiounen an et ass einfach, de pH-Wäert stabil ze halen.
③ Kuerzzäitverdauung an Denitrifikatioun
Am selwechte Reaktor ginn Ammoniak-oxidéierend Bakterien benotzt fir Ammoniak ënner aerobe Konditiounen zu Nitrit ze oxidéieren, an duerno gëtt Nitrit direkt denitrifizéiert fir Stéckstoff mat organescher Matière oder externer Kuelestoffquell als Elektronendonor ënner Hypoxie-Konditiounen ze produzéieren. D'Aflossfaktoren vun der Kuerzzäitnitrifikatioun an der Denitrifikatioun sinn Temperatur, fräit Ammoniak, pH-Wäert a geléiste Sauerstoff.
Afloss vun der Temperatur op d'Nitrifikatioun iwwer kuerz Distanz vu kommunalem Ofwaasser ouni Mierwaasser a kommunalem Ofwaasser mat 30% Mierwaasser. Déi experimentell Resultater weisen datt: fir d'kommunal Ofwaasser ouni Mierwaasser ass d'Erhéijung vun der Temperatur förderlech fir d'Erreeche vun enger kuerzer Distanz Nitrifikatioun. Wann den Undeel u Mierwaasser am Hausofwaasser 30% ass, kann d'Nitrifikatioun iwwer kuerz Distanz besser ënner mëttleren Temperaturbedingungen erreecht ginn. D'Technesch Universitéit Delft huet de SHARON-Prozess entwéckelt, wouduerch d'Benotzung vun héijer Temperatur (ongeféier 30-4090) d'Proliferatioun vun Nitritbakterien förderlech ass, sou datt Nitritbakterien d'Konkurrenz verléieren, während duerch d'Kontroll vum Alter vum Schlamm Nitritbakterien eliminéiert ginn, sou datt d'Nitrifikatiounsreaktioun an der Nitritstadium stattfënnt.
Baséierend op dem Ënnerscheed an der Sauerstoffaffinitéit tëscht Nitritbakterien an Nitritbakterien, huet de Laboratoire fir Mikrobiell Ökologie zu Gent den OLAND-Prozess entwéckelt, fir d'Akkumulatioun vun Nitritstickstoff z'erreechen, andeems de geléiste Sauerstoff kontrolléiert gëtt, fir Nitritbakterien ze eliminéieren.
D'Resultater vum Pilottest vun der Behandlung vu Koksofwaasser duerch Kuerzstreckennitrifikatioun an Denitrifikatioun weisen, datt wann d'Konzentratioune vu COD, Ammoniakstickstoff, TN a Phenol am Afloss 1201,6, 510,4, 540,1 an 110,4 mg/L sinn, déi duerchschnëttlech Konzentratioune vu COD, Ammoniakstickstoff, TN a Phenol am Ofwaasser 197,1, 14,2, 181,5 respektiv 0,4 mg/L sinn. Déi entspriechend Entfernungsraten louchen bei 83,6%, 97,2%, 66,4% an 99,6%.
D'Nitrifikatiouns- an Denitrifikatiounsprozesser iwwer kuerz Distanzen ginn net duerch d'Nitratphase, wouduerch d'Kuelestoffquell gespuert gëtt, déi fir d'biologesch Stéckstoffentfernung gebraucht gëtt. Et huet verschidde Virdeeler fir Ammoniakstickstoffofwaasser mat engem niddrege C/N-Verhältnis. D'Nitrifikatioun an d'Denitrifikatioun iwwer kuerz Distanzen hunn d'Virdeeler vu manner Schlamm, enger kuerzer Reaktiounszäit an enger spuersamer Reaktorvolumen. Wéi och ëmmer, d'Nitrifikatioun an d'Denitrifikatioun iwwer kuerz Distanzen erfuerderen eng stabil an dauerhaft Akkumulatioun vun Nitrit, dofir ass de Schlëssel, wéi d'Aktivitéit vun nitrifizéierende Bakterien effektiv hemmt ka ginn.
④ Anaerob Ammoniakoxidatioun
Anaerob Ammoxidatioun ass e Prozess vun der direkter Oxidatioun vun Ammoniakstickstoff zu Stickstoff duerch autotroph Bakterien ënner der Bedingung vun Hypoxie, mat salpeterösem Stickstoff oder salpeterösem Stickstoff als Elektronenakzeptor.
D'Auswierkunge vun Temperatur a pH op déi biologesch Aktivitéit vun AnammoX goufen ënnersicht. D'Resultater hunn gewisen, datt déi optimal Reaktiounstemperatur 30℃ an de pH-Wäert 7,8 war. D'Machbarkeet vun engem anaerobe AmmoX-Reaktor fir d'Behandlung vun Ofwaasser mat héijem Salzgehalt an héijer Konzentratioun u Stéckstoff gouf ënnersicht. D'Resultater hunn gewisen, datt en héije Salzgehalt d'AnammoX-Aktivitéit signifikant hemmt, an dës Hemmung reversibel war. Déi anaerob Ammox-Aktivitéit vum net-akklimatiséierte Schlamm war 67,5% méi niddreg wéi déi vum Kontrollschlamm bei enger Salzgehalt vun 30g.L-1(NaC1). D'AnammoX-Aktivitéit vum akklimatiséierte Schlamm war 45,1% méi niddreg wéi déi vun der Kontroll. Wéi den akklimatiséierte Schlamm vun enger Ëmwelt mat héijem Salzgehalt an eng Ëmwelt mat nidderegem Salzgehalt (keng Salzlake) transferéiert gouf, ass déi anaerob AmmoX-Aktivitéit ëm 43,1% eropgaang. De Reaktor ass awer ufälleg fir eng Funktiounsofsenkung, wann e laang Zäit bei héijem Salzgehalt leeft.
Am Verglach mam traditionelle biologesche Prozess ass anaerob AmmoX eng méi wirtschaftlech Technologie fir d'Entfernung vu biologesche Stéckstoff, ouni zousätzlech Kuelestoffquell, e gerénge Sauerstoffbedarf, kee Besoin fir Reagenzien fir d'Neutraliséierung a manner Schlammproduktioun. D'Nodeeler vum anaeroben Ammox sinn, datt d'Reaktiounsgeschwindegkeet lues ass, de Reaktorvolumen grouss ass an d'Kuelestoffquell ongënschteg fir anaerob AmMOX ass, wat praktesch Bedeitung fir d'Léisung vum Ammoniakstickstoffofwaasser mat schlechter biologescher Ofbaubarkeet huet.
4. Trennung an Adsorptiouns-Stickstoffentfernungsprozess
① Membran-Trennungsmethod
D'Method vun der Membranseparatioun besteet doran, d'selektiv Permeabilitéit vun der Membran ze benotzen, fir d'Komponenten an der Flëssegkeet selektiv ze trennen, fir den Zweck vun der Entfernung vun Ammoniakstickstoff z'erreechen. Dëst beinhalt ëmgedréint Osmose, Nanofiltratioun, Deammoniéierungsmembran an Elektrodialyse. D'Faktoren, déi d'Membrantentrennung beaflossen, sinn d'Charakteristike vun der Membran, den Drock oder d'Spannung, de pH-Wäert, d'Temperatur an d'Ammoniakstickstoffkonzentratioun.
Jee no der Waasserqualitéit vum Ammoniak-Stickstoff-Ofwaasser, dat vun enger Schmëlz mat Seltenerdenmetaller ofgeleet gëtt, gouf den Experiment mat der Réckosmose mat simuléiertem NH4C1- an NaCI-Ofwaasser duerchgefouert. Et gouf festgestallt, datt ënner deene selwechte Konditiounen d'Réckosmose eng méi héich Entfernungsquote vun NaCI huet, während NHCl eng méi héich Waasserproduktiounsquote huet. D'Entfernungsquote vun NH4C1 ass 77,3% no der Behandlung mat Réckosmose, déi als Virbehandlung vum Ammoniak-Stickstoff-Ofwaasser benotzt ka ginn. D'Réckosmosetechnologie kann Energie spueren, huet eng gutt thermesch Stabilitéit, ass awer schlecht géint Chlor a Verschmotzung.
E biochemesche Nanofiltratiounsmembran-Trennungsprozess gouf benotzt fir d'Deponie-Sigarettwaasser ze behandelen, sou datt 85%~90% vun der permeabler Flëssegkeet no der Norm ofgeleet gouf, an nëmmen 0%~15% vun der konzentréierter Ofwaasserflëssegkeet a Schlamm zréck an den Dreckskëscht koumen. Den Ozturki et al. hunn d'Deponie-Sigarettwaasser vun Odayeri an der Tierkei mat enger Nanofiltratiounsmembran behandelt, an d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff louch bei ongeféier 72%. Eng Nanofiltratiounsmembran erfuerdert e méi nidderegen Drock wéi eng Osmose-Réckwärtsmembran a ass einfach ze bedéngen.
Den Ammoniak-entfernende Membransystem gëtt allgemeng bei der Behandlung vun Ofwaasser mat héijem Ammoniakstickstoffgehalt agesat. Den Ammoniakstickstoff am Waasser huet folgend Gläichgewiicht: NH4- +OH- = NH3 + H2O. Am Betrib fléisst dat ammoniakhaltegt Ofwaasser an der Schuel vum Membranmodul, an déi sauerabsorbéierend Flëssegkeet fléisst an d'Päif vum Membranmodul. Wann de pH-Wäert vum Ofwaasser eropgeet oder d'Temperatur eropgeet, verréckelt sech d'Gläichgewiicht no riets, an den Ammoniumion NH4- gëtt zum fräie gasfërmegen NH3. Zu dësem Zäitpunkt kann de gasfërmegen NH3 vun der Ofwaasserphas an der Schuel duerch d'Mikroporen op der Uewerfläch vun der Hohlfaser an d'säuerabsorptiounsflëssegphas am Päif kommen, wouduerch deen vun der sauerer Léisung absorbéiert gëtt an direkt zu ioneschen NH4- gëtt. De pH-Wäert vum Ofwaasser iwwer 10 an d'Temperatur iwwer 35 °C (ënner 50 °C) halen, sou datt den NH4 an der Ofwaasserphas kontinuéierlech an d'Absorptiounsflëssegphasmigratioun ëmgeet. Dofir hëlt d'Konzentratioun vum Ammoniakstickstoff op der Ofwaassersäit kontinuéierlech of. Déi sauer Absorptiounsflësseg Phas, well et nëmme Sauer an NH4- gëtt, bilt e ganz rengt Ammoniumsalz, an erreecht no kontinuéierlecher Zirkulatioun eng gewëssen Konzentratioun, déi recycléiert ka ginn. Op der enger Säit kann d'Benotzung vun dëser Technologie d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff am Ofwaasser däitlech verbesseren, an op der anerer Säit kann se d'Gesamtbetriebskäschte vum Ofwaasserbehandlungssystem reduzéieren.
②Elektrodialysemethod
Elektrodialyse ass eng Method fir opgeléist Feststoffer aus wässerege Léisungen ze entfernen, andeems eng Spannung tëscht de Membranpaaren ugewannt gëtt. Ënnert der Wierkung vun der Spannung ginn d'Ammoniakionen an aner Ionen am Ammoniak-Stickstoff-Ofwaasser duerch d'Membran an dat ammoniakhaltegt konzentréiert Waasser beräichert, fir den Zweck vun der Entfernung z'erreechen.
D'Elektrodialysemethod gouf benotzt fir anorganescht Ofwaasser mat héijer Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff ze behandelen a gutt Resultater erreecht. Fir 2000-3000 mg/L Ammoniakstickstoffofwaasser kann d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff méi wéi 85% sinn, an dat konzentréiert Ammoniakwaasser kann ëm 8,9% gewonnen ginn. D'Quantitéit un Elektrizitéit, déi während der Elektrodialyse verbraucht gëtt, ass proportional zu der Quantitéit vum Ammoniakstickstoff am Ofwaasser. D'Elektrodialysebehandlung vum Ofwaasser ass net duerch pH-Wäert, Temperatur an Drock limitéiert an ass einfach ze bedreiwen.
D'Virdeeler vun der Membranentrennung sinn eng héich Réckgewinnung vun Ammoniakstickstoff, einfach Operatioun, stabil Behandlungswierkung a keng sekundär Verschmotzung. Bei der Behandlung vun Ammoniakstickstoff-Ofwaasser mat héijer Konzentratioun, ausser der deammoniéierter Membran, sinn aner Membranen awer liicht ze verkalzen a verstoppen, a Regeneratioun a Réckspullung sinn heefeg, wat d'Behandlungskäschte erhéicht. Dofir ass dës Method méi gëeegent fir d'Virbehandlung oder Ammoniakstickstoff-Ofwaasser mat niddreger Konzentratioun.
③ Ionenaustauschmethod
D'Ionenaustauschmethod ass eng Method fir Ammoniakstickstoff aus Ofwaasser ze entfernen andeems Materialien mat staarker selektiver Adsorptioun vun Ammoniakionen benotzt ginn. Déi heefeg benotzt Adsorptiounsmaterialien sinn Aktivkuel, Zeolith, Montmorillonit an Ionenaustauschharz. Zeolith ass eng Zort Siliziumaluminat mat enger dräidimensionaler raimlecher Struktur, reegelméisseger Porenstruktur a Lächer, dorënner Clinoptilolit eng staark selektiv Adsorptiounskapazitéit fir Ammoniakionen an e niddrege Präis, dofir gëtt et dacks als Adsorptiounsmaterial fir Ammoniakstickstoffofwaasser an der Ingenieurskonscht benotzt. Zu de Faktoren, déi den Behandlungseffekt vum Clinoptilolit beaflossen, gehéieren d'Partikelgréisst, d'Ammoniakstickstoffkonzentratioun am Afloss, d'Kontaktzäit, de pH-Wäert asw.
Den Adsorptiounseffekt vum Zeolith op Ammoniakstickstoff ass offensichtlech, gefollegt vu Ranit, an den Effekt vu Buedem a Ceramisit ass schlecht. Déi wichtegst Method fir Ammoniakstickstoff aus Zeolith ze entfernen ass den Ionenaustausch, an de physikaleschen Adsorptiounseffekt ass ganz kleng. Den Ionenaustauscheffekt vu Ceramit, Buedem a Ranit ass ähnlech wéi de physikaleschen Adsorptiounseffekt. D'Adsorptiounskapazitéit vun de véier Fëllstoffer ass mat der Temperaturerhéijung am Beräich vun 15-35℃ erofgaangen, an ass mat der Erhéijung vum pH-Wäert am Beräich vun 3-9 eropgaangen. D'Adsorptiounsgläichgewiicht gouf no 6 Stonne Schwéngung erreecht.
D'Machbarkeet vun der Entfernung vun Ammoniakstickstoff aus Deponiewaasser duerch Zeolith-Adsorptioun gouf ënnersicht. Déi experimentell Resultater weisen, datt all Gramm Zeolith e limitéierten Adsorptiounspotenzial vun 15,5 mg Ammoniakstickstoff huet. Wann d'Zeolith-Partikelgréisst 30-16 Mesh ass, erreecht d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff 78,5%, an ënner der selwechter Adsorptiounszäit, Doséierung an Zeolith-Partikelgréisst, wat méi héich d'Konzentratioun vum ageflussene Ammoniakstickstoff ass, wat méi héich d'Adsorptiounsquote ass, an et ass machbar fir Zeolith als Adsorbens Ammoniakstickstoff aus dem Siewaasser ze entfernen. Gläichzäiteg gëtt drop higewisen, datt d'Adsorptiounsquote vum Ammoniakstickstoff duerch Zeolith niddreg ass, an et ass schwéier fir Zeolith, d'Sättigungskapazitéit vum Ammoniakstickstoff am praktesche Betrib z'erreechen.
Den Effekt vun der Entfernung vum biologesche Zeolithbett op Stéckstoff, COD an aner Schadstoffer a simuléiertem Duerfofwaasser gouf ënnersicht. D'Resultater weisen datt d'Entfernungsquote vum Ammoniakstickstoff duerch e biologescht Zeolithbett méi wéi 95% ass, an d'Entfernung vum Nitratstickstoff staark vun der hydraulescher Verbleiwzäit beaflosst gëtt.
D'Ionenaustauschmethod huet d'Virdeeler vun enger klenger Investitioun, engem einfache Prozess, enger praktescher Operatioun, enger Onempfindlechkeet géintiwwer Gëfter an Temperaturen, an der Wiederverwendung vum Zeolith duerch Regeneratioun. Wéi och ëmmer, wann d'Ofwaasser mat héijer Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff behandelt gëtt, ass d'Regeneratioun heefeg, wat Onbequemlechkeeten am Betrib mat sech bréngt, dofir muss se mat anere Methode fir d'Behandlung vun Ammoniakstickstoff kombinéiert ginn oder fir d'Behandlung vun Ofwaasser mat niddreger Konzentratioun vun Ammoniakstickstoff benotzt ginn.
Grousshandel 4A Zeolith Hiersteller a Fournisseur | EVERBRIGHT (cnchemist.com)