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污水回用中COD和氨氮的去除办法详解

宣布工夫:2016/12/26
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对污水回用于循环冷却体系增补水的水质目标举行了剖析并提出了局部发起水质目标,对污水回用工程中触及的COD、氨氮深度去除工艺举行了探究,针对回用目的提出了发起处置办法。

1、概述

随着社会经济的高速开展,有限的水资源越来越不克不及满意敏捷增长的用水要求,形成了工农业和住民用水的严峻紧缺征象,国际外都在为办理这一抵牾开辟新的水资源,污水回用也响应的成为国际外研讨的重点。石化行业是用水大户,也是排水大户,具有污水回用的根本条件,比年来渐渐失掉有关部分的器重,有关企业也举行了许多实验研讨,获得了不少效果,行业内污水回用的机遇也渐渐成熟,可以估计,在不久的未来会迎来污水回用的大开展。

依据污水回用的目标,有效作生存杂用水、消费直流冷却水和循环冷却体系增补水等多种途径,从用水量上看,以循环冷却体系增补水为最大,因而这一回用目的也成为研讨的重点,国际多家石化企业曾经对炼油污水回用于循环冷却体系增补水举行了多年的实验,证明接纳符合的水质波动配方和符合的深度处置工艺,可以到达循环冷却体系的波动运转。以下就消费污水经二级生化处置后回用作循环冷却体系增补水的深度处置工艺举行剖析。

2、污水回用水质目标

污水回用作为循环冷却体系的增补水时,再生水水质目标应联合循环冷却体系的运转来思索。在循环冷却水体系中,由于增补水水质的缘故原由,通常会发生结垢、腐化和少量微生物繁衍的题目,此中腐化和微生物的少量繁衍又是联系关系的,对循环冷却体系水质的控制也是从办理这三个题目动手。现在各企业循环冷却体系增补水根本上是接纳清净地表水、地下水或自来水,并且各自都构成了较美满的水质波动控制办法,将增补水改换为再生污水后,运转中大概呈现的题目可以经过对增补水水质身分变革举行剖析得出。

一样平常状况下,再生污水同别的清干净的水源相比存在以下特性:

(1)总消融性固体较高;

(2)CODBOD5浓度高;

(3)氨氮浓度高;

(4)细菌群落数目多,悬浮物浓度较高。

总消融性固体高时会使体系的腐化偏向增大,此中的钙、镁离子含量高时大概发生结垢;当增补水的无机物浓度(CODBOD5)和氨氮浓度较高时,微生物大概在循环体系内少量繁衍,进而发生微生物粘垢,如粘垢粘附在管壁或换热器壁上,会发生部分的腐化;如增补水中异养菌群数目大,则相称于为体系中微生物的繁衍提供了少量的接种菌群,为微生物粘泥的发生发明了条件,为此在污水回用工程中应对上述目标举行针对性的剖析。

关于增补水总消融性固体,各企业的控制尺度纷歧,低者500mg/L,高者1000mg/L,石化企业一样平常控制在较低范畴内,也有研讨[1]标明,当总消融固体在850mg/L左右时,循环冷却体系仍可波动运转,发起循环体系增补水总消融固体的下限值接纳1000mg/L,凌驾此值应接纳除盐步伐。关于COD尺度,美国水净化控制协会发起值为75mg/L,我国研讨职员提出一类尺度为40mg/L,二类尺度为60mg/L,另有些企业提出20mg/L的目标。相干研讨标明,煤油化工二级处置的污水经深度处置后(COD均匀为44mg/L)回用于循环水时,微生物的生长繁衍情况与自来水相近,没有呈现少量繁衍的状况。次要缘故原由是回用水中无机物不易被微生物降解,即不克不及作为微生物代谢的碳源,因而不用对回用水的COD提出过高的要求,发起接纳40mg/L。关于BOD5,由于可间接作为微生物基质,发起接纳较低值5mg/L。关于氨氮目标,国际外有二种发起值,即3mg/L1mg/L,发起接纳1mg/L。研讨标明,关于深度处置后的回用水,即便增补水中异养菌群数目很大,同自来水作增补水相比,并没有发生微生物的少量增殖,接纳符合的杀菌剂完全可以控制,并且污水回用途理中,混凝沉淀+过滤作为最根本操纵单位,在去除悬浮物的同时可以将少量的细菌去除,因而对异养菌数量不用提出专门的控制目标。

3、污水回用途理办法

在污水回用途理中,除盐工艺由于本钱高很少触及,此处不作剖析,悬浮物、浊度和煤油类可以经过混凝沉淀、过滤工艺去除并达标,因而重点办理的题目便是COD和氨氮的去除,上面仅就这二个题目举行讨论。

3.1COD的去除

一样平常状况下,颠末二级生化处置后的污水中COD浓度曾经降到100mg/L以下,BOD5浓度更低,针对这种水质特点,现在接纳的深度处置办法有生化法、活性炭吸附法和臭氧预处置+生化法等。

3.1.1生化处置办法

接纳生化处置办法时,由于基质的限定,微生物增加迟缓,假如接纳平凡的活性污泥工艺,生长很慢的活性污泥将随水流流出,曝气池中的污泥浓度很低,达不到抱负的处置结果,因而对二级生化出水一样平常不接纳活性污泥法,而是接纳对微生物具有较强固着才能的生物膜法。与平凡二级生化处置中的生物膜法差别的是,对污水举行深度处置时对填料的选择应更小心,次要思索的目标是填料的挂膜功能,接纳平凡的软性、半软性塑料或纤维填料时,由于其挂膜功能较差,难以到达预期的处置结果。研讨标明,接纳生物陶粒填料的打仗氧化工艺可以获得很好的处置结果,关于炼油污水,出水的COD可波动在40mg/L以下。辽宁盘锦沥青有限公司[yǒu xiàn gōng sī]接纳生物陶粒打仗氧化处置消费污水并将处置后污水回用作循环体系补水曾经乐成的运转了近2年,结果精良。因而接纳生物陶粒为载体的生物膜法是深度去除COD的乐成工艺。

应阐明的是,生化办法所可以去除的次要是二级出水中可以生化降解的无机物,关于生化难降解的无机物是不起作用的。

3.1.2活性炭吸附工艺

活性炭吸附法是技能上牢靠,经济上可行的归天处置办法,其原理是使用活性炭宏大的外表积吸附水中的无机物,在外洋曾经有多年的消费使用理论,一样平常对活性污泥法二级出水先辈行混凝沉淀和过滤,然落伍行活性炭吸附,炭塔的出水的COD可到达10mg/L左右,吸附的COD同活性炭的分量比可以到达0.30.8,运转结果都比力抱负,因而接纳活性炭处置污水厂二级出水从技能看是成熟、牢靠的。

但,活性炭吸附处置二级出水也存在一些停滞,其次要题目是活性炭的再生。在运转历程中,活性炭的吸附容量会渐渐饱和,必需举行再生或改换。再生办法通常为热再生法,必要颠末干化、无机物热解、活化三个历程,此中活化温度到达820℃以上,设置装备摆设较为庞大,关于活性炭用量不大的体系,设置活性炭再生设置装备摆设在经济上是分歧算的,在这种状况下,将饱和的活性炭运回活性碳厂再生更经济,国际一些活性炭消费厂曾经展开了此项商业。

3.1.3臭氧氧化+生化处置工艺

关于可生化性很差的污水,独自接纳生化处置办法达不到高的COD处置结果,因而呈现了化学氧化+生化处置工艺,此中的氧化剂次要接纳臭氧,由于臭氧是一种很强的氧化剂,它可以将许多庞大的无机物氧化为复杂的无机物,使不行生物降解的身分转化为可生物降解的身分,在这个历程中,臭氧被剖析为氧,没有别的无害物质的发生。关于后续的生化处置单位,一些研讨职员提出了生物活性炭工艺,一方面活性炭作为微生物载体用来生永生物膜,另一方面活性炭用来吸附难降解的无机物质,进一步低落污水中的COD。使用标明,该工艺关于污水中无机物的深度去除是无效果的,但也存在肯定的题目,一是活性炭仍旧必要再生,假如不举行再生,饱和后的活性炭只能起平凡生物载体的作用;假如举行再生,则前一阶段培育起来的生物膜将被毁坏失。第二个题目是颠末沉淀、过滤处置的二级出水中仍旧有3040mg/LCOD,投加臭氧的浓度响应增大,运转本钱增长。第三,国际现在还不克不及消费大容量的臭氧产生器,基建投资大,运转办理庞大。

假如将这种工艺用于循环冷却体系的增补水处置,则未必能到达抱负的运转结果。起首,当无机物品种差别时,微生物的生长形态会有很大的差别,假如无机物身分中可以生化降解的比例高,微生物的基质浓度响应的高,微生物繁衍快,并终极招致微生物粘垢的少量发生。相反,假如无机物身分中可生化降解的比例小,则可以作为微生物基质的数目少,波动条件下微生物生长数目少。因而在增补水的COD构成中,对微生物繁衍起决议作用的是可生化降解的身分。颠末充实的生化处置后,水中所含的绝大局部可生化降解的无机物曾经被去除,在这种条件下,即便COD浓度较高,接纳得当的步伐后可以制止将其作为循环体系的增补水而发生微生物少量繁衍的题目。第二,投加臭氧后,难降解或不行生化降解的无机物失掉肯定水平的剖析,转化为可生物降解的无机物,使得污水的可生化性进步。假如不举行进一步的生化处置,必将在循环冷却体系中惹起微生物的少量繁衍,因而将投加臭氧作为后置的去除COD步伐是分歧理的。即便再颠末生化处置,这局部可生化降解的无机物可以失掉大局部去除,出水中的COD也响应的低落,但臭氧处置后的生扮装置出水的BOD则纷歧定低落,依据后面的剖析,将其作为循环体系增补水补到循环冷却体系后,微生物的繁衍水平纷歧定低落。第三,接纳臭氧处置的基建本钱和运转用度都很高,实际上去除1mg/LCOD必要3mg/L的臭氧,而依据相干实验,氧化1mg/L氨氮1720mg/L臭氧,思索到将无机物局部氧化时投加的臭氧数目可以增加,但要到达抱负的结果臭氧投加浓度应远远高于微净化给水处置,基建投资和运转用度都将很高。

综合比拟,接纳生化处置进一步降解污水中的COD是最经济的处置工艺,其缺陷是处置后出水的COD浓度难于到达很低的程度,当要求的COD值很低时,仍必要接纳别的步伐;活性炭吸附工艺是一项技能牢靠、经济上可行的办法,出水的COD可到达10mg/L左右的程度,缺陷是必要活期再生,如左近有活性炭消费厂提供换炭商业时,活性炭吸附工艺是一种较抱负的污水深度处置办法;关于臭氧预处置+生化处置办法,固然可以使出水COD到达较低的程度,但作为循环冷却体系增补水纷歧定可以增加粘垢的发生量,同时接纳臭氧处置还会大大增长基建投资和运转用度,运转办理也将庞大化,因而在实践工程中应小心思索。

3.2氨氮的去除

现在含氨氮废水的处置技能有:生物硝化法、离子互换法、吹脱法、液膜法、氯化或吸附法以及湿式催化氧化法等,关于氨氮浓度为几十mg/L的二级生化出水,以生物硝化法、吹脱法和离子互换法使用最多,当氨氮浓度不高时则宜接纳氯化法。

3.2.1生物硝化法脱氨

生物硝化脱氨是使用硝化菌和亚消化菌在好氧条件下将氨转化为硝酸盐的历程。这两种细菌都是化能自养菌,在有氧条件下,亚硝化菌起首将氨氧化为亚硝酸盐,然后硝化菌再将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。国际浩繁的污水处置厂都具有生物硝化功效往复除污水中的氨氮,关于专门思索生物硝化的处置办法,可将污水中的氨氮脱除到2mg/L以下。实践工程中,生物硝化同深度去除COD是统一修筑物中完成的,相干研讨标明,接纳矿物质载体的打仗氧化工艺处置炼油厂二级生化处置出水,颠末112h的反响,当进水氨氮为20mg/L左右时,出水氨氮可以到达3mg/L以下。

应该阐明的是,生物硝化脱氨只能将氨氮转化为硝酸盐,总氮量并没有增加,假如回用工艺对总氮有要求,应增设反硝化单位。

3.2.2吹脱除氨

氨吹脱是起首将污水的pH调治到10.811.5,再使污水以水点的情势逆流同少量氛围举行传质,进而将水中的氨氮以NH3的情势分散到大气中的办法。这种除氨工艺复杂,容易控制,但存在二个次要题目:

(1)氨的吹脱服从随pH值的干系很大,为了到达较高的氨氮去除率,必需对污水的pH值调治到碱性,必要投加碱,原水中酸度越高,调治pH斲丧的碱量越大;脱氨后的污水还要降pH调解到中性,必要投加酸或CO2,这将增长运转用度,同时还增长了污水中的消融性固体含量。

(2)氨吹脱的服从同水温、气温有很大的干系,温度越低,氨的脱除服从越低,20℃时,典范的氨去除率为90%95%,而10℃时,氨去除率低落到75%以下。一样平常状况下吹脱的气水比在3000以上,关于关闭式体系,水温将同情况气温趋于分歧,情况温渡过低将大大影响吹脱服从,假如情况温度低于0℃,脱氨塔将不克不及运转。因而,关于气温较高的北方地域,假如水中酸度不高,接纳吹脱法脱氮是可行的,在南方冰冷地域,则不易接纳吹脱脱氮。

3.2.3离子互换除氨

一样平常的阳离子互换树脂对NH+4没有优先选择性,不克不及用来脱氨,但斜发沸石对氨离子具有优先选择性,可以用来脱氨,这种脱氨工艺在美国曾经使用多年,结果精良。其次要工艺流程是:污水经过斜发沸石离子互换器的历程中,污水中NH+4同沸石上的Na+产生等当量离子互换,Na+进入到污水中,而NH+4则通沸石中的阴离子联合并固着在沸石中,如许在流经斜发沸石离子互换器的历程中,污水中氨失掉去除。当沸石对氨的吸附到达饱和后,则中止进水,对沸石举行再生,再生后的沸石可以规复互换才能,进入下一个周期的离子互换。这种工艺的出水中氨含量可以到达1mg/L左右。

影响斜发沸石互换历程的次要影响要素有:pH值、污水中阳离子构成、沸石粒径及水力负荷等。铵的最佳互换pH值范畴为48,运转证明,污水中阳离子构成差别会影响到沸石对氨的互换容量,在通常的都会污水阳离子浓度下,沸石对氨的实践互换容量约为总互换容量的1/41/5。别的,沸石粒径越小、水力负荷越低,铵的去除结果越好。

3.2.4氯化脱氨

研讨标明,投加液氯可以去除氨氮,依据实验后果,当投氯量/氨氮量=7.6∶1时,所有氨氮被氧化,进一步投加的氯成为自在余氯。美国环保署的研讨发明,氯氧化氨氮的终极产品除了氮气外,另有三氯化氮和硝酸盐发生。关于20mg/L氨氮废水,pH=68时,整个反响历程约1分钟。该工艺的特点是基建投资低,操纵机动。

综合比拟,由于生物硝化法脱氮同COD的去除是联合在一同的,因而生物硝化法最为经济;关于水中氨氮浓度较高又地处北方的工程,吹脱除氨大概是经济的选择,南方地域则不行接纳;离子互换除氨在国际尚无使用,同时其投资大、工艺庞大,应审慎选择;当水中氨氮浓度较低时接纳氯化脱氨大概更为经济,该办法也可同别的除氨工艺联合利用。

                                                                                     (转自:国度污水处置与资源化使用战略同盟)

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