Химикал и процес за отстраняване на амонячен азот от вода

1. Какво е амонячен азот?

Амонячният азот се отнася до амоняка под формата на свободен амоняк (или нейоногенен амоняк, NH3) или йонен амоняк (NH4+). По-високо pH и по-висок дял на свободен амоняк; напротив, делът на амониевата сол е висок.

Амонячният азот е хранително вещество във водата, което може да доведе до еутрофикация на водата, и е основният замърсител, консумиращ кислород във водата, който е токсичен за рибите и някои водни организми.

Основният вреден ефект на амонячния азот върху водните организми е свободният амоняк, чиято токсичност е десетки пъти по-голяма от тази на амониевата сол и се увеличава с увеличаване на алкалността. Токсичността на амонячния азот е тясно свързана със стойността на pH и температурата на водата в басейна, като цяло, колкото по-висока е стойността на pH и температурата на водата, толкова по-силна е токсичността.

Два колориметрични метода с приблизителна чувствителност, които обикновено се използват за определяне на амоняк, са класическият метод с реактив на Неслер и методът с фенол-хипохлорит. Титруване и електрически методи също често се използват за определяне на амоняк; когато съдържанието на амонячен азот е високо, може да се използва и методът на дестилационно титруване. (Националните стандарти включват метода с реактив на Нат, спектрофотометрията със салицилова киселина, метода на дестилация-титруване).

2. Процес на физическо и химично отстраняване на азот

① Метод на химическо утаяване

Методът на химическо утаяване, известен още като метод на MAP утаяване, е добавяне на магнезий и фосфорна киселина или хидрогенфосфат към отпадъчните води, съдържащи амонячен азот, така че NH4+ в отпадъчните води да реагира с Mg+ и PO4- във воден разтвор, за да генерира утайка от амонячно-магнезиев фосфат, с молекулна формула MgNH4P04.6H20, за да се постигне целта на отстраняване на амонячния азот. Магнезиево-амониевият фосфат, известен още като струвит, може да се използва като компост, добавка към почвата или забавител на горенето за строителни конструктивни продукти. Уравнението на реакцията е следното:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Основните фактори, влияещи върху ефекта на третирането чрез химическо утаяване, са pH стойност, температура, концентрация на амонячен азот и моларно съотношение (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Резултатите показват, че когато pH стойност е 10 и моларното съотношение на магнезий, азот и фосфор е 1,2:1:1,2, ефектът от третирането е по-добър.

Използвайки магнезиев хлорид и динатриев хидрогенфосфат като утаяващи агенти, резултатите показват, че ефектът от третирането е по-добър, когато pH стойността е 9,5, а моларното съотношение на магнезий, азот и фосфор е 1,2:1:1.

Резултатите показват, че MgC12+Na3PO4.12H20 е по-ефективен от други комбинации от утаители. Когато pH стойността е 10.0, температурата е 30℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-) = 1:1:1, масовата концентрация на амонячен азот в отпадъчните води след разбъркване в продължение на 30 минути се намалява от 222 mg/L преди третирането до 17 mg/L, а степента на отстраняване е 92.3%.

За третиране на отпадъчни води с висока концентрация на промишлен амонячен азот бяха комбинирани методът на химическо утаяване и методът с течна мембрана. При условията на оптимизиране на процеса на утаяване, степента на отстраняване на амонячния азот достигна 98,1%, а по-нататъшното третиране с метод с течен филм намали концентрацията на амонячния азот до 0,005 g/L, достигайки националния стандарт за емисии от първи клас.

Изследван е ефектът на отстраняване на двувалентни метални йони (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+), различни от Mg+, върху амонячния азот под действието на фосфат. Предложен е нов процес на утаяване на CaSO4 - утаяване на MAP за отпадъчни води от амониев сулфат. Резултатите показват, че традиционният регулатор NaOH може да бъде заменен с вар.

Предимството на метода на химическото утаяване е, че когато концентрацията на амонячен азот в отпадъчните води е висока, приложението на други методи е ограничено, като например биологичен метод, метод на хлориране с пречупване, метод на мембранно разделяне, метод на йонообмен и др. В този случай, методът на химическо утаяване може да се използва за предварително третиране. Ефективността на отстраняване при метода на химическо утаяване е по-добра и не е ограничена от температурата, а операцията е проста. Утаената утайка, съдържаща магнезиево-амониев фосфат, може да се използва като комбиниран тор за оползотворяване на отпадъците, като по този начин се компенсира част от разходите. Ако може да се комбинира с някои промишлени предприятия, които произвеждат фосфатни отпадъчни води, и предприятия, които произвеждат солен разтвор, това може да спести фармацевтични разходи и да улесни мащабното приложение.

Недостатъкът на метода на химическото утаяване е, че поради ограничението на продукта на разтворимост на амониево-магнезиевия фосфат, след като амонячният азот в отпадъчните води достигне определена концентрация, ефектът на отстраняване не е очевиден и разходите за пречистване се увеличават значително. Следователно, методът на химическо утаяване трябва да се използва в комбинация с други методи, подходящи за усъвършенствано пречистване. Количеството използван реагент е голямо, произведената утайка е голяма и разходите за пречистване са високи. Въвеждането на хлоридни йони и остатъчен фосфор по време на дозирането на химикали може лесно да причини вторично замърсяване.

Производител и доставчик на алуминиев сулфат на едро | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Производител и доставчик на едро на двуосновен натриев фосфат | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②метод на издухване

Отстраняването на амонячния азот чрез метод на продухване се състои в регулиране на pH стойността до алкална, така че амонячният йон в отпадъчните води да се превърне в амоняк, така че да съществува предимно под формата на свободен амоняк, а след това свободният амоняк се отстранява от отпадъчните води чрез носещия газ, за ​​да се постигне целта на отстраняване на амонячния азот. Основните фактори, влияещи върху ефективността на продухването, са pH стойност, температура, съотношение газ-течност, дебит на газа, начална концентрация и т.н. Понастоящем методът на продухване се използва широко при пречистването на отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот.

Проучено е отстраняването на амонячен азот от инфилтрат от депата чрез метод на продухване. Установено е, че ключовите фактори, контролиращи ефективността на продухването, са температурата, съотношението газ-течност и pH стойността. Когато температурата на водата е по-висока от 2590°C, съотношението газ-течност е около 3500, а pH е около 10,5, скоростта на отстраняване може да достигне над 90% за инфилтрата от депата с концентрация на амонячен азот от 2000-4000 mg/L. Резултатите показват, че когато pH=11,5, температурата на отстраняване е 80°C и времето за отстраняване е 120 минути, скоростта на отстраняване на амонячния азот в отпадъчните води може да достигне 99,2%.

Ефективността на продухване на отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот е извършена чрез противотокова продухваща кула. ​​Резултатите показват, че ефективността на продухване се увеличава с увеличаване на pH стойността. Колкото по-голямо е съотношението газ-течност, толкова по-голяма е движещата сила на масопреноса за отстраняване на амоняк и ефективността на отстраняване също се увеличава.

Отстраняването на амонячен азот чрез метод на продухване е ефективно, лесно за работа и лесно за контрол. Продуханият амонячен азот може да се използва като абсорбатор със сярна киселина, а генерираните сярна киселина могат да се използват като тор. Методът на продухване е често използвана технология за физическо и химично отстраняване на азот в момента. Методът на продухване обаче има някои недостатъци, като често образуване на котлен камък в продухвателната кула, ниска ефективност на отстраняване на амонячен азот при ниска температура и вторично замърсяване, причинено от отделяния газ. Методът на продухване обикновено се комбинира с други методи за пречистване на отпадъчни води с амонячен азот за предварително третиране на отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот.

③Хлориране на точка на пречупване

Механизмът на отстраняване на амоняк чрез хлориране в точка на пречупване е, че хлорният газ реагира с амоняка, за да се получи безвреден азотен газ, а N2 излиза в атмосферата, карайки източника на реакцията да продължи надясно. Реакционната формула е:

HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)

Когато хлорният газ се прехвърли в отпадъчните води до определена точка, съдържанието на свободен хлор във водата е ниско, а концентрацията на амоняк е нула. Когато количеството хлорен газ премине точката, количеството свободен хлор във водата ще се увеличи, следователно точката се нарича точка на пречупване, а хлорирането в това състояние се нарича хлориране на точка на пречупване.

Методът на хлориране в точката на пречупване се използва за третиране на отпадъчните води от сондажите след продухване с амонячен азот, като ефектът от третирането е пряко повлиян от процеса на предварително продухване с амонячен азот. Когато 70% от амонячния азот в отпадъчните води се отстрани чрез процес на продухване и след това се третира чрез хлориране в точката на пречупване, масовата концентрация на амонячен азот в отпадъчните води е по-малка от 15 mg/L. Zhang Shengli и др. са взели симулирана отпадъчна вода с амонячен азот с масова концентрация 100 mg/L като обект на изследване и резултатите от изследването показват, че основните и вторичните фактори, влияещи върху отстраняването на амонячния азот чрез окисление на натриев хипохлорит, са количественото съотношение на хлора към амонячния азот, времето за реакция и pH стойността.

Методът на хлориране в точка на пречупване има висока ефективност на отстраняване на азот, като скоростта на отстраняване може да достигне 100%, а концентрацията на амоняк в отпадъчните води може да бъде намалена до нула. Ефектът е стабилен и не се влияе от температурата; По-малко инвестиции в оборудване, бърза и пълна реакция; Има ефект на стерилизация и дезинфекция върху водния басейн. Обхватът на приложение на метода на хлориране в точка на пречупване е, когато концентрацията на амонячен азот в отпадъчните води е по-малка от 40 mg/L, така че методът на хлориране в точка на пречупване се използва най-вече за усъвършенствано пречистване на отпадъчни води с амонячен азот. Изисквания за безопасна употреба и съхранение са високи, цената на пречистването е висока, а страничните продукти хлорамини и хлорирани органични вещества ще причинят вторично замърсяване.

④метод на каталитично окисление

Методът на каталитично окисление е чрез действието на катализатор, при определена температура и налягане, чрез окисление с въздух, органичната материя и амонякът в отпадъчните води могат да бъдат окислени и разложени на безвредни вещества като CO2, N2 и H2O, за да се постигне целта на пречистване.

Факторите, влияещи върху ефекта на каталитичното окисление, са характеристиките на катализатора, температурата, времето за реакция, pH стойността, концентрацията на амонячен азот, налягането, интензивността на разбъркване и т.н.

Изследван е процесът на разграждане на озониран амонячен азот. Резултатите показват, че при повишаване на pH стойността се образува вид HO радикал със силна окислителна способност и скоростта на окисление се ускорява значително. Проучванията показват, че озонът може да окислява амонячния азот до нитрити и нитритите до нитрати. Концентрацията на амонячен азот във водата намалява с увеличаване на времето, а скоростта на отстраняване на амонячния азот е около 82%. CuO-MnO2-CeO2 е използван като композитен катализатор за третиране на отпадъчни води с амонячен азот. Експерименталните резултати показват, че окислителната активност на новоприготвения композитен катализатор е значително подобрена, а подходящите условия на процеса са 255℃, 4.2MPa и pH=10.8. При третиране на отпадъчни води с амонячен азот с начална концентрация от 1023mg/L, скоростта на отстраняване на амонячния азот може да достигне 98% в рамките на 150 минути, достигайки националния стандарт за вторично изпускане (50mg/L).

Каталитичната ефективност на фотокатализатора TiO2, носител върху зеолит, е изследвана чрез изучаване на скоростта на разграждане на амонячния азот в разтвор на сярна киселина. Резултатите показват, че оптималната доза TiO2/зеолитен фотокатализатор е 1,5 g/L, а времето за реакция е 4 часа под ултравиолетово облъчване. Скоростта на отстраняване на амонячния азот от отпадъчните води може да достигне 98,92%. Изследван е ефектът на отстраняване на фенолния и амонячния азот под ултравиолетова светлина. Резултатите показват, че скоростта на отстраняване на амонячния азот е 97,5%, когато pH = 9,0 се прилага към разтвор на амонячен азот с концентрация 50 mg/L, което е със 7,8% и 22,5% по-високо от това на високото съдържание на желязо или нано-хламиновия диоксид самостоятелно.

Методът на каталитично окисление има предимствата на висока ефективност на пречистване, опростен процес, малка дънна площ и др. и често се използва за третиране на отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот. Трудността при прилагането е как да се предотврати загубата на катализатор и защитата на оборудването от корозия.

⑤електрохимичен метод на окисление

Методът на електрохимично окисление се отнася до метода за отстраняване на замърсители във водата чрез електроокисление с каталитична активност. Влияещите фактори са плътността на тока, входящият дебит, времето на изхода и времето на разтвора в точката.

Изследвано е електрохимичното окисление на амонячно-азотни отпадъчни води в циркулираща електролитна клетка, където положителният заряд е мрежовото електричество Ti/RuO2-TiO2-IrO2-SnO2, а отрицателният - мрежовото електричество Ti. Резултатите показват, че когато концентрацията на хлоридни йони е 400 mg/L, началната концентрация на амонячен азот е 40 mg/L, дебитът на входящия поток е 600 mL/min, плътността на тока е 20 mA/cm и времето за електролиза е 90 min, скоростта на отстраняване на амонячния азот е 99,37%. Това показва, че електролитичното окисление на амонячно-азотни отпадъчни води има добър потенциал за приложение.

3. Процес на биохимично отстраняване на азот

①цялата нитрификация и денитрификация

Цялостният процес на нитрификация и денитрификация е вид биологичен метод, който се използва широко от дълго време. Той преобразува амонячния азот в отпадъчните води в азот чрез серия от реакции като нитрификация и денитрификация под действието на различни микроорганизми, за да се постигне целта на пречистването на отпадъчните води. Процесът на нитрификация и денитрификация за отстраняване на амонячния азот трябва да премине през два етапа:

Реакция на нитрификация: Реакцията на нитрификация се осъществява от аеробни автотрофни микроорганизми. В аеробно състояние неорганичният азот се използва като източник на азот за превръщане на NH4+ в NO2-, след което той се окислява до NO3-. Процесът на нитрификация може да бъде разделен на два етапа. Във втория етап нитритите се превръщат в нитрати (NO3-) от нитрифициращи бактерии, а нитритите се превръщат в нитрати (NO3-) от нитрифициращи бактерии.

Реакция на денитрификация: Реакцията на денитрификация е процес, при който денитрифициращите бактерии редуцират нитритен азот и нитратен азот до газообразен азот (N2) в състояние на хипоксия. Денитрифициращите бактерии са хетеротрофни микроорганизми, повечето от които принадлежат към амфиктични бактерии. В състояние на хипоксия те използват кислород в нитратите като акцептор на електрони и органична материя (БПК компонент в отпадъчните води) като донор на електрони, за да осигурят енергия, да се окислят и стабилизират.

Приложенията в инженерството за нитрификация и денитрификация в целия процес включват главно AO, A2O, окислителни канавки и др., което е по-зрял метод, използван в индустрията за биологично отстраняване на азот.

Целият метод за нитрификация и денитрификация има предимствата на стабилен ефект, лесна работа, липса на вторично замърсяване и ниска цена. Този метод има и някои недостатъци, като например необходимостта от добавяне на въглероден източник, когато съотношението C/N в отпадъчните води е ниско, температурните изисквания са сравнително строги, ефективността е ниска при ниски температури, площта е голяма, потреблението на кислород е голямо, а някои вредни вещества, като например тежки метални йони, имат натиск върху микроорганизмите, които трябва да бъдат отстранени преди прилагането на биологичния метод. Освен това, високата концентрация на амонячен азот в отпадъчните води също има инхибиращ ефект върху процеса на нитрификация. Следователно, преди третирането на отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот трябва да се извърши предварително третиране, така че концентрацията на амонячен азот да е по-малка от 500 mg/L. Традиционният биологичен метод е подходящ за третиране на отпадъчни води с ниска концентрация на амонячен азот, съдържащи органични вещества, като битови отпадъчни води, химически отпадъчни води и др.

②Едновременна нитрификация и денитрификация (SND)

Когато нитрификацията и денитрификацията се извършват заедно в един и същ реактор, това се нарича едновременна дигестивна денитрификация (SND). Разтвореният кислород в отпадъчните води е ограничен от скоростта на дифузия, за да се получи градиент на разтворен кислород в областта на микросредата върху микробния флокул или биофилм, което прави градиента на разтворен кислород върху външната повърхност на микробния флокул или биофилм благоприятен за растежа и размножаването на аеробни нитрифициращи бактерии и амонизиращи бактерии. Колкото по-дълбоко във флокулата или мембраната, толкова по-ниска е концентрацията на разтворен кислород, което води до аноксична зона, където доминират денитрифициращите бактерии. По този начин се формира едновременен процес на дигестивна и денитрификационна обработка. Факторите, влияещи върху едновременното дигестивна обработка и денитрификация, са pH стойност, температура, алкалност, източник на органичен въглерод, разтворен кислород и възраст на утайката.

В окислителния канал на Карусела е имало едновременна нитрификация/денитрификация, като концентрацията на разтворен кислород между аерирания ротор в окислителния канал на Карусела постепенно е намалявала, а разтвореният кислород в долната част на окислителния канал на Карусела е бил по-нисък от този в горната част. Скоростта на образуване и потребление на нитратен азот във всяка част на канала е почти еднаква, а концентрацията на амонячен азот в канала е винаги много ниска, което показва, че реакциите на нитрификация и денитрификация протичат едновременно в окислителния канал на Карусела.

Проучването върху пречистването на битови отпадъчни води показва, че колкото по-висок е CODCr, толкова по-пълна е денитрификацията и толкова по-добро е отстраняването на TN. Влиянието на разтворения кислород върху едновременната нитрификация и денитрификация е голямо. Когато разтвореният кислород се контролира на 0,5~2 mg/L, общият ефект на отстраняване на азот е добър. В същото време, методът на нитрификация и денитрификация спестява реактор, скъсява времето за реакция, има ниска консумация на енергия, спестява инвестиции и е лесно да се поддържа стабилна pH стойност.

③Краткосрочно разграждане и денитрификация

В същия реактор, амонякоокисляващи бактерии се използват за окисляване на амоняка до нитрит при аеробни условия, след което нитритът се денитрифицира директно, за да се получи азот с органична материя или външен източник на въглерод като донор на електрони при условия на хипоксия. Факторите, влияещи върху краткосрочната нитрификация и денитрификация, са температура, свободен амоняк, pH стойност и разтворен кислород.

Влияние на температурата върху нитрификацията на битови отпадъчни води без морска вода и на битови отпадъчни води с 30% морска вода. Експерименталните резултати показват, че: за битови отпадъчни води без морска вода, повишаването на температурата е благоприятно за постигане на нитрификация на къси разстояния. Когато делът на морската вода в битовите отпадъчни води е 30%, нитрификацията на къси разстояния може да се постигне по-добре при средни температурни условия. Технологичният университет в Делфт разработи процеса SHARON, при който използването на висока температура (около 30-4090°F) благоприятства разпространението на нитритни бактерии, което ги кара да губят конкуренция. Чрез контролиране на възрастта на утайката, нитритните бактерии се елиминират, което води до преминаване на реакцията на нитрификация в нитритен етап.

Въз основа на разликата в афинитета към кислорода между нитритните бактерии и нитритните бактерии, Лабораторията по микробна екология в Гент разработи процеса OLAND, за да постигне натрупване на нитритен азот чрез контролиране на разтворения кислород за елиминиране на нитритните бактерии.

Резултатите от пилотните тестове за пречистване на коксуващи се отпадъчни води чрез нитрификация и денитрификация с малък обхват показват, че когато концентрациите на ХПК, амонячен азот, ТН и фенол във входящите води са 1201,6, 510,4, 540,1 и 110,4 mg/L, средните концентрации на ХПК, амонячен азот, ТН и фенол в изходящите води са съответно 197,1, 14,2, 181,5 и 0,4 mg/L. Съответните скорости на отстраняване са съответно 83,6%, 97,2%, 66,4% и 99,6%.

Процесът на нитрификация и денитрификация с къс обхват не преминава през нитратния етап, спестявайки източник на въглерод, необходим за биологично отстраняване на азот. Той има определени предимства за отпадъчни води с амонячен азот с ниско съотношение C/N. Нитрификацията и денитрификацията с къс обхват имат предимствата на по-малко утайка, кратко време за реакция и спестяване на обем на реактора. Нитрификацията и денитрификацията с къс обхват обаче изискват стабилно и трайно натрупване на нитрити, така че как ефективно да се инхибира активността на нитрифициращите бактерии е ключово.

④ Анаеробно окисление на амоняк

Анаеробната амоксидация е процес на директно окисление на амонячен азот до азот от автотрофни бактерии при условия на хипоксия, с азотен азот или азотен азот като акцептор на електрони.

Изследвани са ефектите на температурата и pH върху биологичната активност на anammoX. Резултатите показват, че оптималната температура на реакцията е 30℃, а pH стойността е 7.8. Изследвана е осъществимостта на анаеробния ammoX реактор за третиране на отпадъчни води с висока соленост и висока концентрация на азот. Резултатите показват, че високата соленост значително инхибира активността на anammoX и това инхибиране е обратимо. Анаеробната ammox активност на неаклиматизираните утайки е с 67,5% по-ниска от тази на контролните утайки при соленост 30 g.L-1 (NaCl). AnammoX активността на аклиматизираните утайки е с 45,1% по-ниска от тази на контролните. Когато аклиматизираните утайки са прехвърлени от среда с висока соленост в среда с ниска соленост (без саламура), анаеробната ammoX активност се е увеличила с 43,1%. Реакторът обаче е склонен към спад в функционалността, когато работи във висока соленост за продължителен период от време.

В сравнение с традиционния биологичен процес, анаеробният ammoX е по-икономична технология за биологично отстраняване на азот, без допълнителен източник на въглерод, с ниска консумация на кислород, без нужда от реагенти за неутрализация и с по-малко производство на утайки. Недостатъците на анаеробния ammox са, че скоростта на реакцията е бавна, обемът на реактора е голям и източникът на въглерод е неблагоприятен за анаеробния amMOX, което има практическо значение за решаване на проблема с отпадъчните води с амонячен азот с лоша биоразградимост.

4. процес на отделяне и адсорбция на азот

① метод за мембранно разделяне

Методът на мембранно разделяне е да се използва селективната пропускливост на мембраната за селективно разделяне на компонентите в течността, за да се постигне целта на отстраняване на амонячен азот. Включва обратна осмоза, нанофилтрация, деамонячна мембрана и електродиализа. Факторите, влияещи върху мембранното разделяне, са характеристиките на мембраната, налягането или напрежението, pH стойността, температурата и концентрацията на амонячен азот.

Според качеството на водата в отпадъчните води с амонячен азот, изпускани от топилня за редкоземни метали, експериментът с обратна осмоза е проведен със симулирани отпадъчни води, съдържащи NH4C1 и NaCl. Установено е, че при същите условия обратната осмоза има по-висока скорост на отстраняване на NaCl, докато NHCl има по-висока скорост на производство на вода. Скоростта на отстраняване на NH4C1 е 77,3% след третиране с обратна осмоза, което може да се използва за предварително третиране на отпадъчни води с амонячен азот. Технологията на обратна осмоза може да спести енергия, да има добра термична стабилност, но е устойчива на хлор и замърсяване и е с ниска устойчивост.

За третиране на инфилтрата от депото е използван процес на биохимично нанофилтриране и мембранно разделяне, така че 85%~90% от пропускливата течност е била изхвърлена съгласно стандарта, а само 0%~15% от концентрираната канализационна течност и кал са били върнати в резервоара за боклук. Озтурки и др. са третирали инфилтрата от депото Одайери в Турция с нанофилтрационна мембрана и степента на отстраняване на амонячния азот е била около 72%. Нанофилтрационната мембрана изисква по-ниско налягане от мембраната за обратна осмоза и е лесна за работа.

Мембранната система за отстраняване на амоняк обикновено се използва за пречистване на отпадъчни води с високо съдържание на амонячен азот. Амонячният азот във водата е в следния баланс: NH4- +OH- = NH3+H2O. По време на работа отпадъчните води, съдържащи амоняк, текат в обвивката на мембранния модул, а течността, абсорбираща киселината, тече в тръбата на мембранния модул. Когато pH на отпадъчните води се повиши или температурата се повиши, равновесието се измества надясно и амониевият йон NH4- се превръща в свободен газообразен NH3. В този момент газообразният NH3 може да навлезе в течната фаза на киселинната абсорбция в тръбата от фазата на отпадъчните води в обвивката през микропорите на повърхността на кухите влакна, където се абсорбира от киселинния разтвор и веднага се превръща в йонен NH4-. Поддържайте pH на отпадъчните води над 10, а температурата над 35°C (под 50°C), така че NH4 във фазата на отпадъчните води непрекъснато да се превръща в NH3 и да мигрира в течната фаза на абсорбция. В резултат на това концентрацията на амонячен азот в отпадъчните води намалява непрекъснато. Течната фаза на киселинна абсорбция, тъй като съдържа само киселина и NH4⁻, образува много чиста амониева сол и след непрекъсната циркулация достига определена концентрация, която може да се рециклира. От една страна, използването на тази технология може значително да подобри скоростта на отстраняване на амонячния азот в отпадъчните води, а от друга страна, може да намали общите експлоатационни разходи на системата за пречистване на отпадъчни води.

②електродиализен метод

Електродиализата е метод за отстраняване на разтворени твърди вещества от водни разтвори чрез прилагане на напрежение между мембранните двойки. Под действието на напрежението, амонячните йони и други йони в амонячно-азотните отпадъчни води се обогатяват през мембраната в концентрираната вода, съдържаща амоняк, за да се постигне целта на отстраняването.

Методът на електродиализа е използван за третиране на неорганични отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот и е постигнал добри резултати. За отпадъчни води с амонячен азот 2000-3000 мг/л, степента на отстраняване на амонячния азот може да бъде над 85%, а концентрираната амонячна вода може да бъде получена с 8,9%. Количеството електроенергия, консумирана по време на електродиализата, е пропорционално на количеството амонячен азот в отпадъчните води. Електродиализното третиране на отпадъчните води не е ограничено от pH стойност, температура и налягане и е лесно за работа.

Предимствата на мембранното разделяне са високото възстановяване на амонячен азот, лесната работа, стабилният ефект на пречистване и липсата на вторично замърсяване. Въпреки това, при пречистването на отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот, с изключение на деамониевата мембрана, другите мембрани лесно се отлагат и запушват, а регенерацията и обратното промиване са чести, което увеличава разходите за пречистване. Следователно, този метод е по-подходящ за предварително пречистване или за отпадъчни води с ниска концентрация на амонячен азот.

③ Метод на йонообмен

Йонообменният метод е метод за отстраняване на амонячен азот от отпадъчни води чрез използване на материали със силна селективна адсорбция на амонячни йони. Най-често използваните адсорбционни материали са активен въглен, зеолит, монтморилонит и обменна смола. Зеолитът е вид силико-алуминат с триизмерна пространствена структура, правилна пореста структура и дупки, сред които клиноптилолитът има силен селективен адсорбционен капацитет за амонячни йони и ниска цена, така че често се използва като адсорбционен материал за отпадъчни води с амонячен азот в инженерството. Факторите, влияещи върху ефекта на третиране с клиноптилолит, включват размер на частиците, концентрация на входящия амонячен азот, време на контакт, pH стойност и т.н.

Адсорбционният ефект на зеолита върху амонячния азот е очевиден, следван от ранита, а ефектът на почвата и керамизита е слаб. Основният начин за отстраняване на амонячния азот от зеолита е йонният обмен, а ефектът на физичната адсорбция е много малък. Йонообменният ефект на керамита, почвата и ранита е подобен на ефекта на физичната адсорбция. Адсорбционният капацитет на четирите пълнителя намалява с повишаване на температурата в диапазона 15-35℃ и се увеличава с повишаване на pH стойността в диапазона 3-9. Адсорбционното равновесие се достига след 6-часово колебание.

Проучена е възможността за отстраняване на амонячен азот от инфилтрата от депата чрез адсорбция със зеолит. Експерименталните резултати показват, че всеки грам зеолит има ограничен адсорбционен потенциал от 15,5 мг амонячен азот. Когато размерът на частиците на зеолита е 30-16 mesh, скоростта на отстраняване на амонячния азот достига 78,5%. При едно и също време на адсорбция, доза и размер на частиците на зеолита, колкото по-висока е концентрацията на входящия амонячен азот, толкова по-висока е скоростта на адсорбция и е възможно зеолитът като адсорбент да отстрани амонячния азот от инфилтрата. Същевременно се посочва, че скоростта на адсорбция на амонячния азот от зеолита е ниска и е трудно за зеолита да достигне капацитет за насищане на адсорбцията в практическа работа.

Изследван е ефектът на биологичния зеолитен слой върху отстраняването на азот, ХПК и други замърсители в симулирани селски отпадъчни води. Резултатите показват, че степента на отстраняване на амонячен азот от биологичния зеолитен слой е над 95%, а отстраняването на нитратен азот е силно повлияно от времето на хидравличен престой.

Методът на йонообмен има предимствата на малка инвестиция, прост процес, удобна работа, нечувствителност към отрови и температура, както и повторна употреба на зеолит чрез регенерация. Въпреки това, при третиране на отпадъчни води с висока концентрация на амонячен азот, регенерацията е честа, което води до неудобства за работата, така че е необходимо да се комбинира с други методи за третиране с амонячен азот или да се използва за третиране на отпадъчни води с ниска концентрация на амонячен азот.

Производител и доставчик на зеолит 4A на едро | EVERBRIGHT (cnchemist.com)