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给水中的氨氮建议使用沸石

给水中的氨氮建议使用沸石

水体中的氨氮, 来源于生活污水和工业废水的污染。水源水中的氨氮, 不仅造成水质方面的问题, 而且对净水工艺提出了新的问题。水源水中的氨氮, 是水的感官水质指标不良的原因之一,我国一些污染了的湖泊氨氮都很高, 藻类疯长,氨氮作为无机氮之一, 无疑是水质富营养化的重要因素, 而磷则认为是决定因素。富营养化现象并不只限于湖泊, 我国有些河流也有“ 水华”出现。

氨氮对水处理工艺的影响

水中的氨氮可用作为实行氯胺消毒, 从而可降低水中的消毒副产品DBPs , 并且氯胺在管网中消失较缓慢, 有利于管网水质, 但是会造成管网水NO - 增加。另一方面水中的氨氮将造成水处理工艺上的问题。

2 .1    造成除锰困难

水中的锰一般以 Mn2+状态存在 ,除锰时必须使之氧化成四价锰,在以氯消毒时, 由于氯的氧化电位高于锰, 锰得以氧化, 氯胺的氧化电位低于锰的氧化电位, 故造成除锰困难。

2 .2    生成氯化氰消毒副产物

水中有氨及有机物存在时, 加入氯后, 将产生氯化氰。

NH3 +有机物 +Cl2 ※氯化氰

氯化氰在人体中迅速代谢生成氰化物CN -, 卫生组织在 1993 年提出的“ 饮用水水质准则”中, 指导值为 70μg/ L , 这是按照CN -的指导值提出的,在用氯和氯胺消毒的水中, 检出的氯化氰的浓度分别为 0 .4 和 1 .6μg/ L 。

2.3    影响水中有机物的氧化效率

在处理受到污染的原水时, 往往在常规水处理工艺后, 继之以臭氧—生物活性炭处理工艺。一般希望既能去除水中的有机物, 又能去除水中的氨氮。氨氮在生物活性炭滤池中在亚硝化菌及硝化菌的作用下, 通过水中的溶解氧氧化, 使之转化成硝酸盐, 每氧化 1mg/ L 氨氮, 要消耗溶解氧 4 .57mg/ L , (不考虑用于合成细菌体的氮)。而降低 1mg/ L COD (可生化部分)通过异养菌的作用 , 则仅需 1mg/ L 的溶解氧。在臭氧-生物活性炭水处理工艺中 , 由于进入活性炭滤池的水中的溶解氧大浓度不超过 8-9mg/ L , 在氨氮浓度大于 2mg/ L 时, 溶解氧即不能同时满足两方面的需要。为此, 必需增加生物预处理工艺, 以对氨氮和有机物作为初步处理。实践证明氨氮可去除 80 —90  , 而生物活性炭滤池则将主要用于去除水中的有机污染物。也有人研究过在生物预处理过程中, 氨氮与有机物的相互影响 。

3去除水中氨氮的处理工艺

用以去除水中氨氮的处理工艺有 :曝气法, 折点加氯法, 沸石过滤法及生物氧化法。现分别扼要介绍, 并予以比较。

3 .1    曝气除氨法

曝气法是去除水中溶解性气体的常用方法, 对于水中的氨氮, 必需考虑它在水中存在的状态。氨的离解常数为 1 .8 ×10-5(25 ℃), 可以算出当 pH = 7 .0 时, 水中[ NH4 ] =180[ NH 3] , 即水中主要为 NH + 离子 ;当 pH =11 时, [ NH ] =55[ NH +] , 即水

中主要为溶解的分子态NH3 , 易于在曝气过程中从水中逸出, 有研究者在两只面积为 0 .58m2 , 木质齿形雷竞技官网app高 2 .1m 的曝气塔上进行试验, 水从塔顶布水器流下, 塔底鼓入空气。水的pH 调至 11 .0 , 于水与空气的重量比为 0 .12 ~ 0 .16 时, 好的NH3 去除率为 90  。此工艺需调整 pH , 耗碱量巨大, 且有大量沉淀, 冬天结冰, 效率降低。

3 .2    折点加氯除氨

折点加氯除氨的化学反应可简化为:

2NH3 +3Cl2 ※N 2 +6HCl

其时在余氯-加氯量曲线上出现一个折点 , 余氯量低。折点加氯量与水中氨氮之比为 3 ×35 .45 ×2÷ 2 ×14 ≌7 .6 , 一般加氯量要达到氨氮的 9 ~ 10 倍,以达到除铁、锰 、色度及消毒的目的, 加氯量要达到几个甚至几十mg/ L , 导致水中消毒副产物浓度增加。氯仿浓度会高至几十~ 几百 μg/ L , 此外尚有卤代醋酸, 卤代醛, 卤代酮等等消毒副产物, 增加了饮用者的致癌风险。近年代折点加氯已较少采用。

3 .3    沸石除氨

沸石是一种硅铝酸盐矿物,具有独特额的矿物和晶体化学性质, 外观为灰白色, 我国内蒙古、辽宁、甘肃、山西、浙江、河北等地都有生产 , 如河北某厂生产的天然(斜发)沸石, 20 —60 目粒度占 95  以上, 含水率在 10  以下, 比表面积为 250m2/ g , 钙交换量大于 100mg/g 。沸石除氨装置较为简单, 为一圆柱形滤器。器内底部有卵石, 粗砂垫层。上部放置沸石。厚度可取0 .6 ~ 1 .0m  滤速取 2 ~ 4m/ h 。当进水氨氮浓度为4 .0mg/ L , 出水浓度达到 0 .5mg/ L 时, 沸石的除氨交换容量如表 2 所示。于出水氨氮浓度大于 0 .5mg/ L , 停产再生。再生液用 3 —5  NaCl 溶液, 以 8 —10m/ h 滤速过滤, 然后用除氨水冲洗后投产。沸石对水中的钙及其他金属也有一定去除作用。

3 .4 生物氧化法去除氨氮

生物氧化法是近十几年来在我国发展起来的污 染水源的预处理工艺。各型生物氧化设备都装有雷竞技官网app, 设备投产前先以低的水力负荷运行, 进行挂膜, 使雷竞技官网app表面逐步发育布满生物膜, 生物酶的催化作用使水中的溶解氧氧化水中有机物 、氨氮以及其他可被氧化的物质, 从而得以除去或转化成无害的物质。生物氧化处理设备型式有多种, 塔式生物滤池为一架空的圆形或方形池, 无底, 利用空气自然流动进行曝气, 内装立波雷竞技官网app, 水从顶部布水系统喷出, 流经雷竞技官网app表面淋入下部集水池。接触氧化池为一长方形水池, 分为 2 -3 格, 内挂YDT 弹性雷竞技官网app, 水深约4m , 底部有曝气装置。进入池中的水可由上而下, 或由下而上流过每一格的雷竞技官网app, 出水得以净化。接触氧化池也可采用陶粒作雷竞技官网app, 陶粒雷竞技官网app池与一般重力滤池相似, 雷竞技官网app高度 2m , 水从上向下流动, 底部有多孔管或其他曝气装置。流化床生物氧化池利用由下而上挟带空气的水流, 使雷竞技官网app在设备中呈流化的悬浮状态。目前已有产水 6 ×106m3/ d 接触氧化池投入生产。

3 .5    各型除氨工艺比较

曝气除氨由于需调整pH , 耗碱量大, 用气量大, 其费用为折点加氯及水温氧化的 5 ~ 10 倍, 不宜采用。折点加氯除氨由于其消毒副产物的生成, 目前已较少采用。沸石除氨需用食盐再生, 成本也较高,宜于小型水厂采用。生物氧化除氨由于其净水效率高, 能同时去除多种污染物, 成本低, 受到广泛的欢迎。