Efni og aðferð til að fjarlægja ammoníak-nitur úr vatni

1. Hvað er ammóníaknitur?

Ammoníaknitur vísar til ammóníaks í formi frís ammóníaks (eða ójónísks ammóníaks, NH3) eða jónísks ammóníaks (NH4+). Hærra pH og hærra hlutfall frís ammóníaks; hins vegar er hlutfall ammóníumsalts hátt.

Ammoníak er næringarefni í vatni sem getur leitt til ofauðgunar vatns og er helsta súrefnisneytandi mengunarefnið í vatni, sem er eitrað fyrir fiska og sumar vatnalífverur.

Helsta skaðlega áhrif ammóníak-niturs á vatnalífverur er frítt ammóníak, sem er tugum sinnum meira eituráhrif en ammóníumsalts og eykst með aukinni basík. Eituráhrif ammóníak-niturs eru nátengd pH-gildi og vatnshita sundlaugarvatnsins, almennt séð, því hærra sem pH-gildið og vatnshitinn eru, því meiri eru eituráhrifin.

Tvær aðferðir með nálægri næmni sem almennt eru notaðar til að ákvarða ammóníak eru hefðbundna Nessler-hvarfefnisaðferðin og fenól-hýpóklórít aðferðin. Títrun og rafmagnsaðferðir eru einnig algengar til að ákvarða ammóníak; þegar ammóníak-niturinnihaldið er hátt er einnig hægt að nota eimingartítrunaraðferðina. (Þjóðstaðlar eru meðal annars Nath-hvarfefnisaðferðin, salisýlsýrulitrófsmæling og eimingar-títrunaraðferðin).

2. Eðlisfræðileg og efnafræðileg köfnunarefnisfjarlægingarferli

① Efnafræðileg úrfellingaraðferð

Efnaúrfellingaraðferð, einnig þekkt sem MAP-úrfellingaraðferð, felst í því að bæta magnesíum og fosfórsýru eða vetnisfosfati við frárennslisvatn sem inniheldur ammóníaknöfnur, þannig að NH4+ í frárennslisvatninu hvarfast við Mg+ og PO4- í vatnslausn til að mynda ammóníummagnesíumfosfatúrfellingu. Sameindaformúlan er MgNH4P04.6H20, til að fjarlægja ammóníaknöfnur. Magnesíumammoníumfosfat, almennt þekkt sem strúvít, er hægt að nota sem mold, jarðvegsaukefni eða eldvarnarefni fyrir byggingarefni. Hvarfjafnan er sem hér segir:

Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04

Helstu þættirnir sem hafa áhrif á meðhöndlunaráhrif efnaúrfellingar eru pH-gildi, hitastig, styrkur ammóníaks og köfnunarefnis og mólhlutfall (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)). Niðurstöðurnar sýna að þegar pH-gildið er 10 og mólhlutfall magnesíums, köfnunarefnis og fosfórs er 1,2:1:1,2, þá eru meðhöndlunaráhrifin betri.

Með því að nota magnesíumklóríð og tvínatríumhýdrógenfosfat sem útfellingarefni sýna niðurstöðurnar að meðferðaráhrifin eru betri þegar pH-gildið er 9,5 og mólhlutfall magnesíums, köfnunarefnis og fosfórs er 1,2:1:1.

Niðurstöðurnar sýna að MgC12+Na3PO4.12H20 er betra en aðrar samsetningar úrfellingarefna. Þegar pH gildið er 10,0, hitastigið er 30°C, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-) = 1:1:1, þá lækkar massaþéttni ammóníaknitrar í frárennslisvatninu eftir 30 mínútna hræringu úr 222 mg/L fyrir meðhöndlun í 17 mg/L og fjarlægingarhlutfallið er 92,3%.

Efnaúrfellingaraðferðin og fljótandi himnuaðferðin voru sameinuð til að meðhöndla iðnaðarskólp með miklum styrk ammoníak-niturs. Við bestun úrfellingarferlisins náði fjarlægingarhraðinn á ammoníak-nitri 98,1% og síðan lækkaði frekari meðhöndlun með fljótandi himnuaðferð ammoníak-nitursstyrkinn niður í 0,005 g/L, sem náði fyrsta flokks losunarstaðli landsins.

Rannsakað var hvernig hægt væri að fjarlægja tvígildar málmjónir (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+), aðrar en Mg+, á ammóníaknitur undir áhrifum fosfats. Ný aðferð við CaSO4 úrfellingu-MAP úrfellingu var lögð til fyrir ammóníumsúlfat frárennslisvatn. Niðurstöðurnar sýna að hægt er að skipta út hefðbundnum NaOH eftirlitsbúnaði fyrir kalk.

Kosturinn við efnaúrfellingaraðferðina er að þegar styrkur ammóníak-nitur-skólpsvatns er mikill, er notkun annarra aðferða takmörkuð, svo sem líffræðilegra aðferða, klórunaraðferðar með brotpunkti, himnuaðskilnaðaraðferðar, jónaskiptaaðferðar o.s.frv. Eins og er er hægt að nota efnaúrfellingaraðferðina til forvinnslu. Fjarlægingarhagkvæmni efnaúrfellingaraðferðarinnar er betri, hún er ekki takmörkuð af hitastigi og aðgerðin er einföld. Útfellda seyið sem inniheldur magnesíum-ammoníumfosfat er hægt að nota sem samsettan áburð til að nýta úrgang og þannig vega upp á móti hluta af kostnaðinum. Ef hægt er að sameina það við iðnaðarfyrirtæki sem framleiða fosfat-skólpvatn og fyrirtæki sem framleiða saltpækil, getur það sparað lyfjakostnað og auðveldað notkun í stórum stíl.

Ókosturinn við efnaúrfellingaraðferðina er að vegna takmarkaðrar leysni á ammóníummagnesíumfosfati, eftir að ammóníaknitur í frárennslisvatni nær ákveðnum styrk, eru áhrifin við úrfellingu ekki augljós og aðföngin aukast verulega. Þess vegna ætti að nota efnaúrfellingaraðferðina í samsetningu við aðrar aðferðir sem henta fyrir háþróaða meðhöndlun. Magn hvarfefnis sem notað er er mikið, seyið sem myndast er mikið og meðhöndlunarkostnaðurinn er hár. Innleiðing klóríðjóna og leifar af fosfóri við skömmtun efna getur auðveldlega valdið aukamengun.

Heildsöluframleiðandi og birgir álsúlfats | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

Heildsöluframleiðandi og birgir tvíbasísks natríumfosfats | EVERBRIGHT (cnchemist.com)

②blástursaðferð

Fjarlæging ammóníak-niturs með blástursaðferð felst í því að stilla pH-gildið í basískt, þannig að ammóníakjónin í frárennslisvatninu breytist í ammóníak, þannig að það er aðallega til í formi frís ammóníaks, og síðan er fría ammóníakið fjarlægt úr frárennslisvatninu í gegnum burðargasið, til að ná þeim tilgangi að fjarlægja ammóníak-nitur. Helstu þættirnir sem hafa áhrif á blástursvirkni eru pH-gildi, hitastig, gas-vökvahlutfall, gasflæðishraði, upphafsstyrkur og svo framvegis. Eins og er er blástursaðferðin mikið notuð við meðhöndlun frárennslisvatns með mikilli styrk ammóníak-niturs.

Rannsókn var gerð á fjarlægingu ammóníakstengis úr sigvatni frá urðunarstöðum með blástursaðferð. Kom í ljós að lykilþættir sem stjórnuðu skilvirkni blástursins voru hitastig, hlutfall gass og vökva og pH gildi. Þegar vatnshitastig er hærra en 2590, hlutfall gass og vökva er um 3500 og pH er um 10,5, getur fjarlægingarhraðinn náð meira en 90% fyrir sigvatn frá urðunarstöðum með styrk ammóníakstengis allt að 2000-4000 mg/L. Niðurstöðurnar sýna að þegar pH = 11,5, útskilnaðarhitastig er 80°C og útskilnaðartíminn er 120 mínútur, getur fjarlægingarhraði ammóníakstengis í frárennslisvatni náð 99,2%.

Blástursnýting ammóníak-niturs frárennslisvatns með mikilli styrk var mæld með mótstraumsblástursturni. Niðurstöðurnar sýndu að blástursnýtingin jókst með hækkandi pH-gildi. Því stærra sem gas-vökvahlutfallið er, því meiri er drifkrafturinn í massaflutningi ammóníakhreinsunar og hreinsunarnýtingin eykst einnig.

Fjarlæging ammóníaknöfnunar með blástursaðferð er áhrifarík, auðveld í notkun og auðveld í stjórnun. Blásið ammóníaknöfnur má nota sem frásogsefni með brennisteinssýru og myndað brennisteinssýrumagn má nota sem áburð. Blástursaðferðin er algeng tækni til að fjarlægja köfnunarefni á eðlisfræðilegan og efnafræðilegan hátt í dag. Hins vegar hefur blástursaðferðin nokkra ókosti, svo sem tíðan útfellingu í blástursturninum, lága skilvirkni í fjarlægingu ammóníaknöfnunar við lágt hitastig og aukamengun af völdum blástursgassins. Blástursaðferðin er almennt notuð ásamt öðrum aðferðum til að meðhöndla ammóníaknöfnunarvatn með mikilli styrk til að forhreinsa ammóníaknöfnunarvatn með mikilli styrk.

③ Klórun við brotpunkt

Verkunarháttur ammoníaksfjarlægingar með klórun við brotpunkt er sá að klórgas hvarfast við ammoníak og myndar skaðlaust köfnunarefnisgas, og N2 sleppur út í andrúmsloftið, sem veldur því að uppspretta hvarfsins heldur áfram til hægri. Formúla hvarfsins er:

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

Þegar klórgas er flutt út í frárennslisvatn að ákveðnu marki er innihald frís klórs í vatninu lágt og styrkur ammoníaks núll. Þegar magn klórgass fer yfir punktinn eykst magn frís klórs í vatninu, þess vegna er punkturinn kallaður brotpunktur og klórun í þessu ástandi er kölluð brotpunktsklórun.

Klórunaraðferðin með brotpunkti er notuð til að meðhöndla borunarvatn eftir blástur með ammoníaknitri og áhrifin af forvinnslu á ammoníaknitri eru beinlínis undir áhrifum frá meðhöndlun á meðhöndluninni. Þegar 70% af ammoníaknitri í frárennslisvatni er fjarlægt með blástursferli og síðan meðhöndlað með klórunaraðferð með brotpunkti, er massaþéttni ammoníaknitri í frárennslisvatni minni en 15 mg/L. Zhang Shengli o.fl. notuðu hermt ammoníaknitri frárennslisvatn með massaþéttni 100 mg/L sem rannsóknarmarkmið og niðurstöður rannsóknarinnar sýndu að helstu og aukaþættir sem höfðu áhrif á fjarlægingu ammoníaknitris með oxun natríumhýpóklóríts voru magnhlutfall klórs og ammoníaknitris, viðbragðstími og pH gildi.

Klórunaraðferðin með brotpunkti hefur mikla skilvirkni köfnunarefnisfjarlægingar, fjarlægingarhlutfallið getur náð 100% og ammoníakþéttni í skólpi er hægt að minnka í núll. Áhrifin eru stöðug og óháð hitastigi; Minni fjárfesting í búnaði, hröð og fullkomin svörun; Hún hefur sótthreinsunar- og sótthreinsunaráhrif á vatnshlot. Notkunarsvið klórunaraðferðarinnar með brotpunkti er að styrkur ammoníak-niturs frárennslisvatns er minni en 40 mg/L, þannig að klórunaraðferðin með brotpunkti er aðallega notuð til háþróaðrar meðhöndlunar á ammoníak-niturs frárennslisvatni. Kröfur um örugga notkun og geymslu eru miklar, kostnaður við meðhöndlun er mikill og aukaafurðirnar klóramín og klóruð lífræn efni valda aukamengun.

④hvataða oxunaraðferð

Katalísk oxunaraðferð felst í því að hvati virkar við ákveðið hitastig og þrýsting og oxast í lofti. Lífrænt efni og ammóníak í skólpi oxast og brotna niður í skaðlaus efni eins og CO2, N2 og H2O til að ná hreinsunarmarkmiðinu.

Þættirnir sem hafa áhrif á áhrif hvataoxunar eru eiginleikar hvata, hitastig, viðbragðstími, pH-gildi, styrkur ammoníaks og köfnunarefnis, þrýstingur, hrærslustyrkur og svo framvegis.

Niðurbrotsferli ósonbundins ammóníakniturs var rannsakað. Niðurstöðurnar sýndu að þegar pH gildið hækkaði myndaðist eins konar HO stakeindir með sterka oxunarhæfni og oxunarhraðinn jókst verulega. Rannsóknir sýna að óson getur oxað ammóníaknitur í nítrít og nítrít í nítrat. Styrkur ammóníakniturs í vatni minnkar með tímanum og fjarlægingarhraði ammóníakniturs er um 82%. CuO-Mn02-Ce02 var notað sem samsettur hvati til að meðhöndla ammóníaknitur frárennslisvatn. Tilraunaniðurstöður sýna að oxunarvirkni nýframleidda samsetta hvatans batnar verulega og hentug ferlisskilyrði eru 255°C, 4,2 MPa og pH = 10,8. Við meðhöndlun ammóníaknitur frárennslisvatns með upphafsstyrk upp á 1023 mg/L getur fjarlægingarhraði ammóníakniturs náð 98% á 150 mínútum, sem nær landsstaðli fyrir aukalosun (50 mg/L).

Hvatavirkni zeólít-undirlagðs TiO2 ljóshvata var rannsökuð með því að rannsaka niðurbrotshraða ammoníakniturs í brennisteinssýrulausn. Niðurstöðurnar sýna að kjörskammtur af TiO2/zeólít ljóshvata er 1,5 g/L og viðbragðstíminn er 4 klst. undir útfjólubláum geislum. Fjarlægingarhraði ammoníakniturs úr frárennslisvatni getur náð 98,92%. Áhrif fjarlægingar járnríks og nanó-kíndíoxíðs undir útfjólubláu ljósi á fenól og ammoníaknitur voru rannsökuð. Niðurstöðurnar sýna að fjarlægingarhraði ammoníakniturs er 97,5% þegar pH = 9,0 er notað á ammoníakniturlausnina með styrk 50 mg/L, sem er 7,8% og 22,5% hærra en fyrir járnríkt eða kíndíoxíð eitt sér.

Katalísk oxunaraðferð hefur kosti eins og mikla hreinsunarhagkvæmni, einfalda ferlið, lítið botnflatarmál og er oft notuð til að meðhöndla úrgangsvatn með miklum styrk ammoníak-niturs. Erfiðleikinn við notkunina felst í því hvernig á að koma í veg fyrir tap á hvata og tæringarvörn búnaðar.

⑤rafefnafræðileg oxunaraðferð

Rafefnafræðileg oxunaraðferð vísar til aðferðar til að fjarlægja mengunarefni úr vatni með rafoxun með hvatavirkni. Áhrifaþættirnir eru straumþéttleiki, innstreymishraði, útstreymistími og punktlausnartími.

Rafefnafræðileg oxun ammóníak-nitur frárennslisvatns í rafgreiningarklefa með hringrás var rannsökuð, þar sem jákvæða oxunin er Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 netrafmagn og neikvæða oxunin er Ti netrafmagn. Niðurstöðurnar sýna að þegar klóríðjónaþéttni er 400 mg/L, þá er upphafsþéttni ammóníak-niturs 40 mg/L, rennslishraðinn í aðrennslið er 600 ml/mín, straumþéttleikinn er 20 mA/cm² og rafgreiningartíminn er 90 mínútur, og fjarlægingarhraðinn fyrir ammóníak-nitur er 99,37%. Þetta sýnir að rafgreiningaroxun ammóníak-nitur frárennslisvatns hefur góða möguleika á notkun.

3. Lífefnafræðilegt ferli til að fjarlægja köfnunarefni

①öll nítrunar- og afnitrunarferlisins

Heildarferlið við nítringu og denitringu er líffræðileg aðferð sem hefur verið mikið notuð í langan tíma nú til dags. Hún breytir ammóníaknitri í skólpi í nitur með röð viðbragða eins og nítringu og denitringu undir áhrifum ýmissa örvera, til að ná tilgangi skólphreinsunar. Nítringu- og denitringuferlið til að fjarlægja ammóníaknitur þarf að fara í gegnum tvö stig:

Nítrunarviðbrögð: Nítrunarviðbrögðin eru framkvæmd af loftháðum sjálfsæknum örverum. Í loftháðu ástandi er ólífrænt köfnunarefni notað sem köfnunarefnisgjafi til að umbreyta NH4+ í NO2- og síðan oxað í NO3-. Nítrunarferlinu má skipta í tvö stig. Í öðru stigi er nítrít breytt í nítrat (NO3-) af nítrunargerlum og nítrít breytist í nítrat (NO3-) af nítrunargerlum.

Denítrífikunarviðbrögð: Denítrífikunarviðbrögð eru ferli þar sem denítrífikerandi bakteríur draga úr nítrítköfnunarefni og nítratköfnunarefni í gaskennt köfnunarefni (N2) í súrefnisskorti. Denítrífikerandi bakteríur eru misleitar örverur, flestar þeirra tilheyra amfítískum bakteríum. Í súrefnisskorti nota þær súrefni í nítrati sem rafeindaþega og lífrænt efni (BOD þáttur í skólpi) sem rafeindagjafa til að veita orku og oxast og stöðvast.

Öll notkun nítrifunar- og denitrifunarferla felur aðallega í sér AO, A2O, oxunarskurði o.s.frv., sem er þróaðri aðferð sem notuð er í líffræðilegri köfnunarefnisfjarlægingariðnaði.

Öll nítrunar- og afnítrunaraðferðin hefur þá kosti að vera stöðug áhrif, einföld í notkun, engin aukamengun og lágur kostnaður. Þessi aðferð hefur einnig nokkra galla, svo sem þegar kolefnisgjafa þarf að bæta við þegar C/N hlutfallið í frárennslisvatninu er lágt, hitastigskröfurnar eru tiltölulega strangar, skilvirknin er lítil við lágt hitastig, svæðið er stórt, súrefnisþörfin er mikil og sum skaðleg efni eins og þungmálmjónir hafa áhrif á örverur, sem þarf að fjarlægja áður en líffræðileg aðferð er framkvæmd. Að auki hefur hár styrkur ammoníaknitrar í frárennslisvatni einnig hamlandi áhrif á nítrunarferlið. Þess vegna ætti að framkvæma forvinnslu áður en meðhöndlun á hástyrk ammoníaknitrar frárennslisvatni er framkvæmd þannig að styrkur ammoníaknitrar frárennslisvatns sé minni en 500 mg/L. Hefðbundnar líffræðilegar aðferðir henta til meðhöndlunar á lágstyrk ammoníaknitrar frárennslisvatni sem inniheldur lífrænt efni, svo sem heimilisskólpi, efnafræðilegu frárennslisvatni o.s.frv.

②Samtímis nítrering og denitrering (SND)

Þegar nítrifun og denitrifun eru framkvæmdar saman í sama hvarfinu kallast það samtímis melting denitrifun (e. simultaneous melting denitrifyction, SND). Uppleyst súrefni í frárennslisvatni er takmarkað af dreifingarhraðanum til að mynda uppleyst súrefnishalla í örumhverfinu á örveruflokknum eða líffilmunni, sem gerir uppleysta súrefnishallann á ytra yfirborði örveruflokksins eða líffilmunnar stuðla að vexti og fjölgun loftháðra nítrifandi baktería og ammóníakmyndandi baktería. Því dýpra sem er inn í flokkinn eða himnuna, því lægri er styrkur uppleysts súrefnis, sem leiðir til súrefnislauss svæðis þar sem denitrifandi bakteríur ráða ríkjum. Þannig myndast samtímis meltingar- og denitrifunarferli. Þættirnir sem hafa áhrif á samtímis meltingu og denitrifun eru pH-gildi, hitastig, basísk staða, uppspretta lífræns kolefnis, uppleyst súrefni og aldur seyju.

Samtímis nítrering/afnítrering átti sér stað í oxunarskurðinum í Carrousel og styrkur uppleysts súrefnis milli loftræmdra hjólanna í oxunarskurðinum í Carrousel minnkaði smám saman og uppleyst súrefni í neðri hluta oxunarskurðarins var lægra en í efri hlutanum. Myndunar- og notkunarhraði nítratköfnunarefnis í hvorum hluta rásarinnar er næstum jafn og styrkur ammoníakköfnunarefnis í rásinni er alltaf mjög lágur, sem bendir til þess að nítreringar- og afnítreringarviðbrögðin eigi sér stað samtímis í oxunarrásinni í Carrousel.

Rannsókn á meðhöndlun heimilisskólps sýnir að því hærra sem CODCr er, því fullkomnari er afnítrunarferlið og því betri er fjarlægingin af nitri. Áhrif uppleysts súrefnis á samtímis nítrunar- og afnítrunarferlið eru mikil. Þegar uppleyst súrefni er stýrt við 0,5~2 mg/L eru heildaráhrifin á fjarlægingu niturs góð. Á sama tíma sparar nítrunar- og afnítrunaraðferðin hvarfefnið, styttir viðbragðstímann, hefur lága orkunotkun, sparar fjárfestingu og auðveldar að halda pH-gildinu stöðugu.

③ Skammdræg melting og denitrification

Í sama hvarfinu eru ammoníakoxandi bakteríur notaðar til að oxa ammoníak í nítrít við loftháðar aðstæður, og síðan er nítrít beint afnítrað til að framleiða köfnunarefni með lífrænu efni eða utanaðkomandi kolefnisgjafa sem rafeindagjafa við súrefnisskort. Áhrifaþættir skammdrægrar nítrunar og afnítrunar eru hitastig, frítt ammoníak, pH gildi og uppleyst súrefni.

Áhrif hitastigs á skammdræga nítrívæðingu í skólpi án sjávar og skólps með 30% sjó. Niðurstöður tilraunanna sýna að: fyrir skólp án sjávar stuðlar hækkun hitastigs að því að ná skammdrægri nítrívæðingu. Þegar hlutfall sjávar í heimilisskólpi er 30% er hægt að ná skammdrægri nítrívæðingu betur við meðalhita. Tækniháskólinn í Delft þróaði SHARON aðferðina, notkun hás hitastigs (um 30-40-90) stuðlar að fjölgun nítrítbaktería, þannig að nítrítbakteríur missa samkeppni, en með því að stjórna aldri seyjunnar er útrýmt nítrítbakteríum, þannig að nítrívæðingarviðbrögðin á nítrítstigi.

Byggt á mismuninum á súrefnissækni milli nítrítbaktería og nítrítbaktería, þróaði örverufræðilega vistfræðirannsóknarstofan í Gent OLAND-ferlið til að ná fram uppsöfnun nítrítköfnunarefnis með því að stjórna uppleystu súrefni til að útrýma nítrítbakteríum.

Niðurstöður tilraunaprófana á meðhöndlun kóksvatns með skammdrægri nítrívæðingu og denítrívæðingu sýna að þegar styrkur COD, ammoníakniturs, TN og fenóls í aðrennslisvatni er 1201,6, 510,4, 540,1 og 110,4 mg/L, þá er meðalþéttni COD, ammoníakniturs, TN og fenóls í frárennslisvatni 197,1, 14,2, 181,5 og 0,4 mg/L, talið í sömu röð. Samsvarandi fjarlægingarhlutföll voru 83,6%, 97,2%, 66,4% og 99,6%, talið í sömu röð.

Skammdræg nítrívæðing og denítrívæðing fer ekki í gegnum nítratstigið, sem sparar kolefnisgjafann sem þarf til líffræðilegrar köfnunarefnisfjarlægingar. Það hefur ákveðna kosti fyrir ammóníak- og köfnunarefnisfrárennsli með lágu C/N hlutfalli. Skammdræg nítrívæðing og denítrívæðing hefur kosti eins og minni seyju, stuttan viðbragðstíma og sparnað á hvarfrými. Hins vegar krefst skammdræg nítrívæðing og denítrívæðing stöðugrar og varanlegrar uppsöfnunar nítríts, þannig að hvernig á að hamla virkni nítrívæðandi baktería á áhrifaríkan hátt er lykilatriðið.

④ Loftfirrt ammoníakoxun

Loftfirrt ammoxíðun er ferli þar sem ammóníaknitur oxast beint í nitur af sjálftrófum bakteríum við súrefnisskort, með nítrósu nitri eða nítrósu nitri sem rafeindaþega.

Áhrif hitastigs og pH-gildis á líffræðilega virkni anammoX voru rannsökuð. Niðurstöðurnar sýndu að kjörhitastig hvarfsins var 30°C og pH-gildið 7,8. Hagnýting loftfirrts ammoX hvarfefnis til að meðhöndla skólp með mikilli seltu og miklum styrk köfnunarefnis var rannsökuð. Niðurstöðurnar sýndu að mikil selta hamlaði verulega anammoX virkni og þessi hömlun var afturkræf. Loftfirrt ammox virkni óaðlögaðs seyru var 67,5% lægri en í samanburðarseyrunni við seltustigið 30g.L-1 (NaC1). AnammoX virkni aðlögaðs seyru var 45,1% lægri en í samanburðarhópnum. Þegar aðlögaða seyran var flutt úr umhverfi með miklu seltustigi í umhverfi með lágu seltustigi (engin saltvatn) jókst loftfirrt ammoX virkni um 43,1%. Hins vegar er hvarfefnið viðkvæmt fyrir hnignun í virkni þegar það keyrir í mikilli seltu í langan tíma.

Í samanburði við hefðbundna líffræðilega aðferð er loftfirrt ammoX hagkvæmari líffræðileg köfnunarefnisfjarlægingartækni án viðbótar kolefnisgjafa, lágrar súrefnisþarfar, engin þörf á hvarfefnum til hlutleysingar og minni seymyndun. Ókostir loftfirrts ammox eru að viðbragðshraðinn er hægur, hvarfmagnið er stórt og kolefnisgjafinn er óhagstæður fyrir loftfirrt amMOX, sem hefur hagnýta þýðingu fyrir að leysa ammóníak-nitur frárennslisvatn með lélega lífbrjótanleika.

4. Aðskilnaður og aðsogsferli köfnunarefnisfjarlægingar

① himnuaðskilnaðaraðferð

Aðferð við himnuskiljun felst í því að nota sértæka gegndræpi himnunnar til að aðskilja íhluti vökvans sértækt til að ná markmiðinu um að fjarlægja ammoníak-nitur. Þetta felur í sér öfuga osmósu, nanósíun, afammoníuhimnu og rafskiljun. Þættirnir sem hafa áhrif á himnuskiljun eru eiginleikar himnunnar, þrýstingur eða spenna, pH-gildi, hitastig og styrkur ammoníak-niturs.

Samkvæmt gæðum vatns í ammóníak-nitur frárennslisvatni sem losað er úr bræðsluofni fyrir sjaldgæfar jarðmálma, var tilraun með öfugri himnuflæði framkvæmd með NH4C1 og NaCl hermt frárennslisvatni. Kom í ljós að við sömu aðstæður hefur öfug himnuflæði hærri fjarlægingarhraða af NaCl, en NHCl hefur hærri vatnsframleiðsluhraða. Fjarlægingarhraði NH4C1 er 77,3% eftir öfuga himnuflæðismeðferð, sem hægt er að nota sem formeðferð á ammóníak-nitur frárennslisvatni. Öfug himnuflæðistækni getur sparað orku, góðan hitastöðugleika, en klórþol og mengunarþol eru léleg.

Lífefnafræðileg síunarhimna var notuð til að meðhöndla sigvatnið frá urðunarstöðum, þannig að 85%~90% af gegndræpum vökva var losað samkvæmt stöðlum, og aðeins 0%~15% af þéttum skólpvökva og leðju var skilað aftur í sorptankinn. Ozturki o.fl. meðhöndluðu sigvatnið frá urðunarstöðum Odayeri í Tyrklandi með nanósíunarhimnu, og fjarlægingarhraðinn á ammóníaknitri var um 72%. Nanósíunarhimna krefst lægri þrýstings en öfug osmósuhimna, auðveld í notkun.

Ammoníakfjarlægjandi himnukerfi er almennt notað við meðhöndlun skólps með háu ammoníaknitri. Ammoníaknitri í vatninu hefur eftirfarandi jafnvægi: NH4- + OH- = NH3 + H2O. Í notkun rennur ammoníakinnihaldandi skólp í gegnum skel himnueiningarinnar og sýruupptökuvökvinn rennur í pípu himnueiningarinnar. Þegar pH-gildi skólpsins hækkar eða hitastigið hækkar, færist jafnvægið til hægri og ammoníumjónin NH4- verður að frjálsu gaskenndu NH3. Á þessum tíma getur gaskennd NH3 komist inn í sýruupptökuvökvafasann í pípunni frá skólpfasanum í skelinni í gegnum örholur á yfirborði holþráðarins, sem frásogast af sýrulausninni og verður strax að jónískri NH4-. Haldið pH-gildi skólpsins yfir 10 og hitastigið yfir 35°C (undir 50°C), þannig að NH4 í skólpfasanum breytist stöðugt í NH3 og flytur í upptökuvökvafasann. Þar af leiðandi minnkar styrkur ammoníaknitris í skólphlutanum stöðugt. Vökvafasinn sem frásogast sýru, þar sem aðeins er sýra og NH4-, myndar mjög hreint ammóníumsalt og nær ákveðnum styrk eftir stöðuga hringrás, sem hægt er að endurvinna. Annars vegar getur notkun þessarar tækni bætt verulega fjarlægingarhraða ammóníaknitrar úr skólpi og hins vegar getur hún dregið úr heildarrekstrarkostnaði skólphreinsikerfisins.

②rafskiljunaraðferð

Rafskiljun er aðferð til að fjarlægja uppleyst föst efni úr vatnslausnum með því að beita spennu milli himnupara. Undir áhrifum spennunnar eru ammoníakjónir og aðrar jónir í ammoníak-nitur frárennslisvatni auðgaðar í gegnum himnuna í ammoníakinnihaldandi þykknivatninu til að ná tilgangi fjarlægingar.

Rafskiljunaraðferðin var notuð til að meðhöndla ólífrænt skólp með mikilli styrk ammoníak-niturs og náði góðum árangri. Fyrir 2000-3000 mg/L af ammoníak-nitur skólpi getur fjarlægingarhlutfall ammoníak-niturs verið meira en 85% og hægt er að fá 8,9% af þéttu ammoníakvatni. Rafmagn sem neytt er við rafskiljun er í réttu hlutfalli við magn ammoníak-niturs í skólpinu. Rafskiljunarmeðhöndlun skólps er ekki takmörkuð við pH-gildi, hitastig og þrýsting og hún er auðveld í notkun.

Kostir himnuskiljunar eru mikil endurheimt ammóníak-niturs, einföld aðgerð, stöðug meðhöndlunaráhrif og engin aukamengun. Hins vegar, við meðhöndlun á frárennslisvatni með mikilli styrk ammóníak-niturs, fyrir utan afammóníak-himnu, eru aðrar himnur auðveldar við að stíflast og endurnýjun og bakskolun eru tíð, sem eykur meðhöndlunarkostnað. Þess vegna hentar þessi aðferð betur fyrir formeðferð eða frárennslisvatn með lágum styrk ammóníak-niturs.

③ Jónaskiptaaðferð

Jónaskiptaaðferðin er aðferð til að fjarlægja ammóníak-nitur úr frárennslisvatni með því að nota efni með sterka sértæka aðsogsgetu á ammóníakjónir. Algeng aðsogsefni eru virkt kolefni, zeólít, montmorillonít og skiptiplastefni. Zeólít er tegund af kísil-álumínati með þrívíddarbyggingu, reglulegri svitaholubyggingu og götum, þar á meðal hefur klínoptílólít sterka sértæka aðsogsgetu fyrir ammóníakjónir og lágt verð, þannig að það er almennt notað sem aðsogsefni fyrir ammóníak-nitur frárennslisvatn í verkfræði. Þættir sem hafa áhrif á meðhöndlunaráhrif klínoptílólíts eru meðal annars agnastærð, styrkur ammóníak-niturs í frárennslisvatni, snertitími, pH gildi og svo framvegis.

Aðsogsáhrif zeólíts á ammóníaknitur eru augljós, síðan ranít, og áhrif jarðvegs og keramísíts eru léleg. Helsta leiðin til að fjarlægja ammóníaknitur úr zeólíti er jónaskipti og eðlisfræðileg aðsogsáhrif eru mjög lítil. Jónaskiptaáhrif keramíts, jarðvegs og raníts eru svipuð eðlisfræðilegum aðsogsáhrifum. Aðsogsgeta fjögurra fylliefna minnkaði með hækkandi hitastigi á bilinu 15-35°C og jókst með hækkandi pH gildi á bilinu 3-9. Aðsogsjafnvægi náðist eftir 6 klst. sveiflur.

Rannsókn var gerð á því hvort mögulegt væri að fjarlægja ammoníak-nitur úr sigvatni frá urðunarstöðum með aðsogi zeólíts. Niðurstöður tilraunanna sýna að hvert gramm af zeólíti hefur takmarkaða aðsogsgetu upp á 15,5 mg af ammoníak-nitri. Þegar zeólít-agnastærðin er 30-16 möskva nær fjarlægingarhraðinn á ammoníak-nitri 78,5% og við sama aðsogstíma, skammt og zeólít-agnastærð, því hærri sem styrkur ammoníak-niturs í innstreymi er, því hærri er aðsogshraðinn. Það er mögulegt fyrir zeólít sem aðsogsefni að fjarlægja ammoníak-nitur úr sigvatninu. Jafnframt er bent á að aðsogshraði ammoníak-niturs frá zeólíti er lágur og það er erfitt fyrir zeólít að ná mettunarhæfni í reynd.

Rannsókn var gerð á áhrifum lífræns zeólítbeðs á fjarlægingu köfnunarefnis, súrefnisþörf og annarra mengunarefna í hermdu þorpsskólpi. Niðurstöðurnar sýna að fjarlægingarhraði ammoníakköfnunarefnis með lífrænu zeólítbeði er meira en 95% og að fjarlæging nítratköfnunarefnis er mjög háð dvalartíma í þorpi.

Jónaskiptaaðferðin hefur þá kosti að vera lítil fjárfesting, einföld í notkun, þægileg í notkun, ónæm fyrir eitrun og hitastigi og endurnýting á zeólíti með endurnýjun. Hins vegar, þegar unnið er með skólp með mikilli ammóníak-niturþéttni, er endurnýjunin tíð, sem veldur óþægindum í rekstrinum, þannig að það þarf að sameina hana öðrum aðferðum við meðhöndlun ammóníak-niturs eða nota hana til að meðhöndla skólp með lágum styrk ammóníak-niturs.

Heildsöluframleiðandi og birgir 4A zeólíts | EVERBRIGHT (cnchemist.com)