1.Nitơ amoniac là gì?
Nitơ amoniac dùng để chỉ amoniac ở dạng amoniac tự do (hoặc amoniac không ion, NH3) hoặc amoniac ion (NH4+).Độ pH cao hơn và tỷ lệ amoniac tự do cao hơn;Ngược lại, tỷ lệ muối amoni cao.
Nitơ amoniac là một chất dinh dưỡng trong nước, có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng nước và là chất gây ô nhiễm tiêu thụ oxy chính trong nước, gây độc cho cá và một số sinh vật dưới nước.
Tác hại chính của nitơ amoniac đối với sinh vật dưới nước là amoniac tự do, có độc tính cao gấp hàng chục lần so với muối amoni và tăng lên khi độ kiềm tăng.Độc tính của nitơ amoniac có liên quan chặt chẽ đến giá trị pH và nhiệt độ nước của nước hồ bơi, nói chung, giá trị pH và nhiệt độ nước càng cao thì độc tính càng mạnh.
Hai phương pháp đo màu có độ nhạy gần đúng thường được sử dụng để xác định amoniac là phương pháp thuốc thử Nessler cổ điển và phương pháp phenol-hypochlorite.Chuẩn độ và phương pháp điện cũng thường được sử dụng để xác định amoniac;Khi hàm lượng nitơ amoniac cao, phương pháp chuẩn độ chưng cất cũng có thể được sử dụng.(Tiêu chuẩn quốc gia bao gồm phương pháp thuốc thử Nath, phương pháp quang phổ axit salicylic, phương pháp chưng cất – chuẩn độ)
2. Quá trình loại bỏ nitơ vật lý và hóa học
① Phương pháp kết tủa hóa học
Phương pháp kết tủa hóa học hay còn gọi là phương pháp kết tủa MAP là thêm magie và axit photphoric hoặc hydro photphat vào nước thải có chứa nitơ amoniac, để NH4+ trong nước thải phản ứng với Mg+ và PO4- trong dung dịch nước tạo ra kết tủa amoni magie photphat , công thức phân tử là MgNH4P04.6H20, để đạt được mục đích loại bỏ nitơ amoniac.Magiê amoni photphat, thường được gọi là struvite, có thể được sử dụng làm phân trộn, phụ gia đất hoặc chất chống cháy để xây dựng các sản phẩm kết cấu.Phương trình phản ứng như sau:
Mg++ NH4 ++ + PO4 – = MgNH4P04
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý kết tủa hóa học là giá trị pH, nhiệt độ, nồng độ nitơ amoniac và tỷ lệ mol (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Kết quả cho thấy khi giá trị pH là 10 và tỷ lệ mol magie, nitơ và phốt pho là 1,2:1:1,2 thì hiệu quả xử lý sẽ tốt hơn.
Sử dụng magie clorua và dinatri hydro photphat làm tác nhân kết tủa, kết quả cho thấy hiệu quả xử lý tốt hơn khi giá trị pH là 9,5 và tỷ lệ mol magie, nitơ và phốt pho là 1,2:1:1.
Kết quả cho thấy MgC12+Na3PO4.12H20 vượt trội hơn so với các tổ hợp chất kết tủa khác.Khi giá trị pH là 10,0, nhiệt độ là 30oC, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, nồng độ khối lượng nitơ amoniac trong nước thải sau khi khuấy trong 30 phút sẽ giảm từ 222 mg/L trước điều trị xuống 17 mg/L, tỷ lệ loại bỏ là 92,3%.
Phương pháp kết tủa hóa học và phương pháp màng lỏng được kết hợp để xử lý nước thải chứa nitơ amoniac công nghiệp nồng độ cao.Trong điều kiện tối ưu hóa quá trình kết tủa, tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac đạt 98,1%, sau đó xử lý tiếp bằng phương pháp màng lỏng đã làm giảm nồng độ nitơ amoniac xuống 0,005g/L, đạt tiêu chuẩn phát thải hạng nhất quốc gia.
Hiệu quả loại bỏ các ion kim loại hóa trị hai (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) ngoài Mg+ lên nitơ amoniac dưới tác dụng của photphat đã được nghiên cứu.Một quy trình mới kết tủa CaSO4-kết tủa MAP đã được đề xuất cho nước thải amoni sunfat.Kết quả cho thấy chất điều chỉnh NaOH truyền thống có thể được thay thế bằng vôi.
Ưu điểm của phương pháp kết tủa hóa học là khi nồng độ nước thải nitơ amoniac cao thì việc áp dụng các phương pháp khác bị hạn chế như phương pháp sinh học, phương pháp clo hóa điểm dừng, phương pháp tách màng, phương pháp trao đổi ion, v.v. phương pháp kết tủa hóa học có thể được sử dụng để xử lý trước.Hiệu quả loại bỏ của phương pháp kết tủa hóa học tốt hơn, không bị giới hạn bởi nhiệt độ và thao tác đơn giản.Bùn kết tủa chứa magie amoni photphat có thể được sử dụng làm phân bón tổng hợp để tận dụng chất thải, từ đó bù đắp một phần chi phí;Nếu có thể kết hợp với một số doanh nghiệp công nghiệp sản xuất nước thải phốt phát và các doanh nghiệp sản xuất nước muối, nó có thể tiết kiệm chi phí dược phẩm và tạo điều kiện cho việc ứng dụng trên quy mô lớn.
Nhược điểm của phương pháp kết tủa hóa học là do hạn chế sản phẩm hòa tan của amoni magiê photphat, sau khi nitơ amoniac trong nước thải đạt đến nồng độ nhất định, hiệu quả loại bỏ không rõ ràng và chi phí đầu vào tăng lên rất nhiều.Vì vậy, nên sử dụng phương pháp kết tủa hóa học kết hợp với các phương pháp khác phù hợp để xử lý nâng cao.Lượng thuốc thử sử dụng lớn, lượng bùn sinh ra lớn và chi phí xử lý cao.Việc đưa các ion clorua và phốt pho còn sót lại vào trong quá trình định lượng hóa chất có thể dễ dàng gây ô nhiễm thứ cấp.
Nhà sản xuất và cung cấp nhôm sunfat bán buôn |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Bán buôn Nhà sản xuất và cung cấp Natri Phosphate Dibasic |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
②phương pháp thổi tắt
Việc loại bỏ nitơ amoniac bằng phương pháp thổi là điều chỉnh giá trị pH về mức kiềm, nhờ đó ion amoniac trong nước thải được chuyển hóa thành amoniac, chủ yếu tồn tại dưới dạng amoniac tự do, sau đó loại bỏ amoniac tự do. của nước thải thông qua khí mang, để đạt được mục đích loại bỏ nitơ amoniac.Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất thổi là giá trị pH, nhiệt độ, tỷ lệ khí-lỏng, tốc độ dòng khí, nồng độ ban đầu, v.v.Hiện nay, phương pháp thổi xả được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải có nồng độ nitơ amoniac cao.
Nghiên cứu loại bỏ nitơ amoniac khỏi nước rỉ rác bãi rác bằng phương pháp thổi khí.Người ta nhận thấy rằng các yếu tố chính kiểm soát hiệu quả xả khí là nhiệt độ, tỷ lệ khí-lỏng và giá trị pH.Khi nhiệt độ nước lớn hơn 2590, tỷ lệ khí-lỏng khoảng 3500 và độ pH khoảng 10,5, tỷ lệ loại bỏ có thể đạt hơn 90% đối với nước rỉ rác bãi rác có nồng độ nitơ amoniac cao tới 2000-4000mg/ L.Kết quả cho thấy khi pH=11,5, nhiệt độ tước là 80cC và thời gian tước là 120 phút thì tỷ lệ loại bỏ nitơ amoni trong nước thải có thể đạt tới 99,2%.
Hiệu suất xả của nước thải nitơ amoniac nồng độ cao được thực hiện bằng tháp xả ngược dòng.Kết quả cho thấy hiệu suất thổi khí tăng khi giá trị pH tăng.Tỷ lệ khí-lỏng càng lớn thì động lực truyền khối lượng amoniac càng lớn và hiệu quả tước cũng tăng lên.
Việc loại bỏ nitơ amoniac bằng phương pháp thổi có hiệu quả, dễ vận hành và dễ kiểm soát.Nitơ amoniac thổi có thể được sử dụng làm chất hấp thụ axit sunfuric và tiền axit sunfuric được tạo ra có thể được sử dụng làm phân bón.Phương pháp thổi khí là công nghệ được sử dụng phổ biến hiện nay để loại bỏ nitơ vật lý và hóa học.Tuy nhiên, phương pháp xả khí có một số nhược điểm, chẳng hạn như thường xuyên bị đóng cặn trong tháp xả, hiệu suất loại bỏ nitơ amoniac thấp ở nhiệt độ thấp và ô nhiễm thứ cấp do khí xả gây ra.Phương pháp thổi khí thường được kết hợp với các phương pháp xử lý nước thải nitơ amoniăc khác để xử lý trước nước thải nitơ amoni nồng độ cao.
③Khử clo điểm dừng
Cơ chế loại bỏ amoniac bằng clo hóa điểm dừng là khí clo phản ứng với amoniac tạo ra khí nitơ vô hại, N2 thoát ra ngoài khí quyển khiến nguồn phản ứng tiếp tục đi về bên phải.Công thức phản ứng là:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Khi khí clo được truyền vào nước thải đến một điểm nhất định, hàm lượng clo tự do trong nước thấp và nồng độ amoniac bằng không.Khi lượng khí clo đi qua điểm thì lượng clo tự do trong nước sẽ tăng lên, do đó điểm này được gọi là điểm dừng, và quá trình clo hóa ở trạng thái này được gọi là điểm clo hóa.
Phương pháp khử trùng bằng clo điểm dừng được sử dụng để xử lý nước thải khoan sau khi thổi nitơ amoniac và hiệu quả xử lý bị ảnh hưởng trực tiếp bởi quá trình thổi nitơ amoniac tiền xử lý.Khi 70% nitơ amoniac trong nước thải được loại bỏ bằng quy trình thổi và sau đó được xử lý bằng clo hóa điểm dừng, nồng độ khối lượng nitơ amoniac trong nước thải nhỏ hơn 15mg/L.Zhang Shengli và cộng sự.lấy nước thải nitơ amoniac mô phỏng có nồng độ khối lượng 100mg/L làm đối tượng nghiên cứu và kết quả nghiên cứu cho thấy các yếu tố chính và phụ ảnh hưởng đến việc loại bỏ nitơ amoniac bằng quá trình oxy hóa natri hypochlorite là tỷ lệ lượng clo so với nitơ amoniac, thời gian phản ứng và giá trị pH.
Phương pháp khử clo điểm dừng có hiệu suất loại bỏ nitơ cao, tỷ lệ loại bỏ có thể đạt 100% và nồng độ amoniac trong nước thải có thể giảm xuống bằng 0.Hiệu quả ổn định và không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ;Ít đầu tư trang thiết bị, đáp ứng nhanh và đầy đủ;Nó có tác dụng khử trùng và khử trùng trên cơ thể nước.Phạm vi áp dụng phương pháp khử trùng bằng clo điểm dừng là nồng độ nước thải nitơ amoniac nhỏ hơn 40mg/L, do đó phương pháp khử trùng bằng clo điểm dừng chủ yếu được sử dụng để xử lý nâng cao nước thải nitơ amoniac.Yêu cầu sử dụng và bảo quản an toàn cao, chi phí xử lý cao, sản phẩm phụ chloramines và chất hữu cơ clo hóa sẽ gây ô nhiễm thứ cấp.
④phương pháp oxy hóa xúc tác
Phương pháp oxy hóa xúc tác là thông qua hoạt động của chất xúc tác, dưới nhiệt độ và áp suất nhất định, thông qua quá trình oxy hóa không khí, chất hữu cơ và amoniac trong nước thải có thể bị oxy hóa và phân hủy thành các chất vô hại như CO2, N2 và H2O, để đạt được mục đích thanh lọc.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình oxy hóa xúc tác là đặc tính xúc tác, nhiệt độ, thời gian phản ứng, giá trị pH, nồng độ nitơ amoniac, áp suất, cường độ khuấy, v.v.
Quá trình phân hủy nitơ amoni ozon hóa đã được nghiên cứu.Kết quả cho thấy khi giá trị pH tăng sẽ tạo ra một loại gốc HO có khả năng oxy hóa mạnh và tốc độ oxy hóa tăng lên rõ rệt.Các nghiên cứu cho thấy ozon có thể oxy hóa nitơ amoniac thành nitrit và nitrit thành nitrat.Nồng độ nitơ amoniac trong nước giảm dần theo thời gian và tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac là khoảng 82%.CuO-Mn02-Ce02 được sử dụng làm chất xúc tác tổng hợp để xử lý nước thải chứa nitơ amoniac.Kết quả thực nghiệm cho thấy hoạt tính oxy hóa của chất xúc tác composite mới được điều chế được cải thiện đáng kể và các điều kiện xử lý phù hợp là 255oC, 4,2MPa và pH = 10,8.Trong xử lý nước thải nitơ amoniac với nồng độ ban đầu là 1023mg/L, tốc độ loại bỏ nitơ amoniac có thể đạt 98% trong vòng 150 phút, đạt tiêu chuẩn xả thải thứ cấp quốc gia (50mg/L).
Hiệu suất xúc tác của chất xúc tác quang TiO2 hỗ trợ zeolite đã được nghiên cứu bằng cách nghiên cứu tốc độ phân hủy nitơ amoniac trong dung dịch axit sulfuric.Kết quả cho thấy liều lượng tối ưu của chất xúc tác quang Ti02/zeolite là 1,5g/L và thời gian phản ứng là 4h dưới bức xạ tia cực tím.Tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac khỏi nước thải có thể đạt tới 98,92%.Nghiên cứu hiệu quả loại bỏ hàm lượng sắt và nano-chin dioxide cao dưới tia cực tím lên nitơ phenol và amoniac.Kết quả cho thấy tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac là 97,5% khi pH=9,0 được áp dụng cho dung dịch nitơ amoniac với nồng độ 50mg/L, cao hơn 7,8% và 22,5% so với riêng dung dịch sắt cao hoặc Chine dioxide.
Phương pháp oxy hóa xúc tác có ưu điểm là hiệu quả lọc cao, quy trình đơn giản, diện tích đáy nhỏ, v.v. và thường được sử dụng để xử lý nước thải nitơ amoniac nồng độ cao.Khó khăn của ứng dụng là làm thế nào để tránh thất thoát chất xúc tác và bảo vệ chống ăn mòn cho thiết bị.
⑤phương pháp oxy hóa điện hóa
Phương pháp oxy hóa điện hóa là phương pháp loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước bằng cách sử dụng quá trình oxy hóa điện hóa có hoạt tính xúc tác.Các yếu tố ảnh hưởng là mật độ dòng điện, tốc độ dòng chảy vào, thời gian đầu ra và thời gian giải quyết điểm.
Quá trình oxy hóa điện hóa nước thải amoniac-nitơ trong pin điện phân dòng tuần hoàn đã được nghiên cứu, trong đó cực dương là điện mạng Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 và cực âm là điện mạng Ti.Kết quả cho thấy khi nồng độ ion clorua là 400mg/L, nồng độ nitơ amoniac ban đầu là 40mg/L, tốc độ dòng chảy vào là 600mL/phút, mật độ dòng điện là 20mA/cm và thời gian điện phân là 90 phút, amoniac tỷ lệ loại bỏ nitơ là 99,37%.Nó cho thấy quá trình oxy hóa điện phân nước thải amoniac-nitơ có triển vọng ứng dụng tốt.
3. Quá trình loại bỏ nitơ sinh hóa
①toàn bộ quá trình nitrat hóa và khử nitrat
Quá trình nitrat hóa và khử nitrat toàn bộ là một loại phương pháp sinh học đã được sử dụng rộng rãi trong một thời gian dài hiện nay.Nó chuyển đổi nitơ amoniac trong nước thải thành nitơ thông qua một loạt các phản ứng như nitrat hóa và khử nitrat dưới tác động của các vi sinh vật khác nhau, để đạt được mục đích xử lý nước thải.Quá trình nitrat hóa và khử nitơ để loại bỏ nitơ amoniac cần trải qua hai giai đoạn:
Phản ứng nitrat hóa: Phản ứng nitrat hóa được hoàn thành bởi các vi sinh vật tự dưỡng hiếu khí.Ở trạng thái hiếu khí, nitơ vô cơ được sử dụng làm nguồn nitơ để chuyển NH4+ thành NO2-, sau đó bị oxy hóa thành NO3-.Quá trình nitrat hóa có thể được chia thành hai giai đoạn.Ở giai đoạn thứ hai, nitrit được chuyển hóa thành nitrat (NO3-) bởi vi khuẩn nitrat hóa và nitrit được chuyển hóa thành nitrat (NO3-) bởi vi khuẩn nitrat hóa.
Phản ứng khử nitrat: Phản ứng khử nitrat là quá trình vi khuẩn khử nitrat khử nitơ nitrit và nitơ nitrat thành nitơ khí (N2) ở trạng thái thiếu oxy.Vi khuẩn khử nitrat là vi sinh vật dị dưỡng, hầu hết thuộc về vi khuẩn lưỡng tính.Ở trạng thái thiếu oxy, chúng sử dụng oxy trong nitrat làm chất nhận điện tử và chất hữu cơ (thành phần BOD trong nước thải) làm chất cho điện tử để cung cấp năng lượng và được oxy hóa, ổn định.
Toàn bộ quá trình ứng dụng kỹ thuật nitrat hóa và khử nitrat chủ yếu bao gồm AO, A2O, mương oxy hóa, v.v., đây là một phương pháp trưởng thành hơn được sử dụng trong ngành loại bỏ nitơ sinh học.
Toàn bộ phương pháp nitrat hóa và khử nitrat có ưu điểm là hiệu quả ổn định, vận hành đơn giản, không gây ô nhiễm thứ cấp và chi phí thấp.Phương pháp này cũng có một số nhược điểm như phải bổ sung nguồn carbon khi tỷ lệ C/N trong nước thải thấp, yêu cầu về nhiệt độ tương đối khắt khe, hiệu suất thấp ở nhiệt độ thấp, diện tích lớn, nhu cầu oxy. lớn, một số chất có hại như ion kim loại nặng có tác dụng ép lên vi sinh vật, cần phải loại bỏ trước khi thực hiện phương pháp sinh học.Ngoài ra, nồng độ nitơ amoniac cao trong nước thải cũng có tác dụng ức chế quá trình nitrat hóa.Vì vậy, việc xử lý sơ bộ phải được thực hiện trước khi xử lý nước thải nitơ amoniac nồng độ cao để nồng độ nước thải nitơ amoniac dưới 500mg/L.Phương pháp sinh học truyền thống phù hợp để xử lý nước thải nitơ amoniac nồng độ thấp có chứa chất hữu cơ, như nước thải sinh hoạt, nước thải hóa học, v.v.
②Quá trình nitrat hóa và khử nitrat đồng thời (SND)
Khi quá trình nitrat hóa và khử nitrat được thực hiện cùng nhau trong cùng một lò phản ứng, nó được gọi là khử nitrat hóa đồng thời (SND).Oxy hòa tan trong nước thải bị giới hạn bởi tốc độ khuếch tán tạo ra gradient oxy hòa tan trong khu vực vi môi trường trên bông vi sinh vật hoặc màng sinh học, điều này làm cho gradient oxy hòa tan trên bề mặt bên ngoài của bông bùn hoặc màng sinh học vi sinh vật có lợi cho sự phát triển và nhân giống vi khuẩn nitrat hóa hiếu khí và vi khuẩn amoniac hóa.Càng đi sâu vào khối hoặc màng, nồng độ oxy hòa tan càng thấp, dẫn đến vùng thiếu khí nơi vi khuẩn khử nitrat chiếm ưu thế.Do đó hình thành quá trình tiêu hóa và khử nitrat đồng thời.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa và khử nitrat đồng thời là giá trị PH, nhiệt độ, độ kiềm, nguồn carbon hữu cơ, oxy hòa tan và tuổi bùn.
Quá trình nitrat hóa/khử nitrat đồng thời tồn tại trong mương oxy hóa Carrousel, nồng độ oxy hòa tan giữa cánh quạt sục khí trong mương oxy hóa Carrousel giảm dần, oxy hòa tan ở phần dưới của mương oxy hóa Carrousel thấp hơn phần trên. .Tốc độ hình thành và tiêu thụ nitơ nitrat ở mỗi phần của kênh gần như bằng nhau và nồng độ nitơ amoniac trong kênh luôn rất thấp, điều này cho thấy các phản ứng nitrat hóa và khử nitrat xảy ra đồng thời trong kênh oxy hóa Carrousel.
Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cho thấy CODCr càng cao thì quá trình khử nitrat càng hoàn thiện và khả năng loại bỏ TN càng tốt.Tác dụng của oxy hòa tan đối với quá trình nitrat hóa và khử nitrat đồng thời là rất lớn.Khi lượng oxy hòa tan được kiểm soát ở mức 0,5 ~ 2mg/L, hiệu quả loại bỏ tổng nitơ sẽ tốt.Đồng thời, phương pháp nitrat hóa và khử nitrat giúp tiết kiệm lò phản ứng, rút ngắn thời gian phản ứng, tiêu thụ năng lượng thấp, tiết kiệm đầu tư và dễ dàng giữ giá trị pH ổn định.
③Tiêu hóa và khử nitrat trong phạm vi ngắn
Trong cùng một lò phản ứng, vi khuẩn oxy hóa amoniac được sử dụng để oxy hóa amoniac thành nitrit trong điều kiện hiếu khí, sau đó nitrit được khử nitrat trực tiếp để tạo ra nitơ bằng chất hữu cơ hoặc nguồn carbon bên ngoài làm chất cho điện tử trong điều kiện thiếu oxy.Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình nitrat hóa và khử nitrat trong phạm vi ngắn là nhiệt độ, amoniac tự do, giá trị pH và oxy hòa tan.
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình nitrat hóa trong phạm vi ngắn nước thải đô thị không có nước biển và nước thải đô thị có 30% nước biển.Kết quả thực nghiệm cho thấy: đối với nước thải đô thị không có nước biển, việc tăng nhiệt độ có lợi cho quá trình nitrat hóa trong phạm vi ngắn.Khi tỷ lệ nước biển trong nước thải sinh hoạt là 30%, quá trình nitrat hóa trong phạm vi ngắn có thể đạt được tốt hơn trong điều kiện nhiệt độ trung bình.Đại học Công nghệ Delft đã phát triển quy trình SHARON, sử dụng nhiệt độ cao (khoảng 30-4090) có lợi cho vi khuẩn nitrit phát triển, khiến vi khuẩn nitrit mất đi sự cạnh tranh, đồng thời bằng cách kiểm soát tuổi của bùn để loại bỏ vi khuẩn nitrit, do đó phản ứng nitrat hóa ở giai đoạn nitrit.
Dựa trên sự khác biệt về ái lực oxy giữa vi khuẩn nitrit và vi khuẩn nitrit, Phòng thí nghiệm Sinh thái Vi sinh vật Gent đã phát triển quy trình OLAND để đạt được sự tích lũy nitơ nitrit bằng cách kiểm soát oxy hòa tan để loại bỏ vi khuẩn nitrit.
Kết quả thử nghiệm xử lý nước thải luyện cốc bằng quá trình nitrat hóa và khử nitrat trong phạm vi ngắn cho thấy khi nồng độ COD, nitơ amoniac, TN và phenol đầu vào lần lượt là 1201,6.510,4.540,1 và 110,4 mg/L thì COD, nitơ amoniac nước thải trung bình ,TN và nồng độ phenol lần lượt là 197,1,14,2,181,5 và 0,4 mg/L.Tỷ lệ loại bỏ tương ứng là 83,6%, 97,2%, 66,4% và 99,6%.
Quá trình nitrat hóa và khử nitrat trong phạm vi ngắn không trải qua giai đoạn nitrat, tiết kiệm nguồn carbon cần thiết cho việc loại bỏ nitơ sinh học.Nó có những ưu điểm nhất định đối với nước thải chứa nitơ amoniac có tỷ lệ C/N thấp.Quá trình nitrat hóa và khử nitrat trong phạm vi ngắn có ưu điểm là ít bùn hơn, thời gian phản ứng ngắn và tiết kiệm thể tích lò phản ứng.Tuy nhiên, quá trình nitrat hóa và khử nitrat trong phạm vi ngắn đòi hỏi sự tích lũy nitrit ổn định và lâu dài, vì vậy làm thế nào để ức chế hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa một cách hiệu quả trở thành vấn đề then chốt.
④ Quá trình oxy hóa amoniac kỵ khí
Quá trình oxy hóa kỵ khí là quá trình oxy hóa trực tiếp nitơ amoniac thành nitơ bởi vi khuẩn tự dưỡng trong điều kiện thiếu oxy, với nitơ nitơ hoặc nitơ nitơ làm chất nhận điện tử.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và PH đến hoạt động sinh học của anammoX đã được nghiên cứu.Kết quả cho thấy nhiệt độ phản ứng tối ưu là 30oC và giá trị pH là 7,8.Tính khả thi của lò phản ứng kỵ khí ammoX để xử lý nước thải có độ mặn cao và nồng độ nitơ cao đã được nghiên cứu.Kết quả cho thấy độ mặn cao ức chế đáng kể hoạt động anammoX và sự ức chế này có thể đảo ngược.Hoạt tính ammox kỵ khí của bùn chưa được thích nghi thấp hơn 67,5% so với bùn đối chứng ở độ mặn 30g.L-1(NaC1).Hoạt tính anammoX của bùn thích nghi thấp hơn 45,1% so với đối chứng.Khi bùn thích nghi được chuyển từ môi trường có độ mặn cao sang môi trường có độ mặn thấp (không có nước muối), hoạt tính ammoX kỵ khí đã tăng 43,1%.Tuy nhiên, lò phản ứng dễ bị suy giảm chức năng khi vận hành ở độ mặn cao trong thời gian dài.
So với quy trình sinh học truyền thống, ammoX kỵ khí là công nghệ loại bỏ nitơ sinh học tiết kiệm hơn, không cần nguồn carbon bổ sung, nhu cầu oxy thấp, không cần thuốc thử để trung hòa và tạo ra ít bùn hơn.Nhược điểm của amox kỵ khí là tốc độ phản ứng chậm, thể tích lò phản ứng lớn và nguồn carbon không thuận lợi cho amMOX kỵ khí, có ý nghĩa thiết thực trong việc giải quyết nước thải nitơ amoniac có khả năng phân hủy sinh học kém.
4. quá trình tách và hấp phụ nitơ
① phương pháp tách màng
Phương pháp tách màng là sử dụng tính thấm chọn lọc của màng để tách có chọn lọc các thành phần trong chất lỏng, nhằm đạt được mục đích loại bỏ nitơ amoniac.Bao gồm thẩm thấu ngược, lọc nano, màng khử amoniac và điện phân.Các yếu tố ảnh hưởng đến việc tách màng là đặc điểm màng, áp suất hoặc điện áp, giá trị pH, nhiệt độ và nồng độ nitơ amoniac.
Theo chất lượng nước của nước thải nitơ amoniac thải ra từ nhà máy luyện đất hiếm, thí nghiệm thẩm thấu ngược được thực hiện với nước thải mô phỏng NH4C1 và NaCI.Người ta nhận thấy rằng trong cùng điều kiện, thẩm thấu ngược có tỷ lệ loại bỏ NaCl cao hơn, trong khi NHCl có tỷ lệ tạo nước cao hơn.Tỷ lệ loại bỏ NH4C1 là 77,3% sau khi xử lý thẩm thấu ngược, có thể được sử dụng làm tiền xử lý nước thải nitơ amoniac.Công nghệ thẩm thấu ngược có thể tiết kiệm năng lượng, ổn định nhiệt tốt nhưng khả năng kháng clo, chống ô nhiễm kém.
Một quy trình tách màng lọc nano sinh hóa đã được sử dụng để xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp, do đó 85% ~ 90% chất lỏng thấm được thải ra theo tiêu chuẩn và chỉ 0% ~ 15% chất lỏng nước thải đậm đặc và bùn được đưa trở lại thùng rác.Ozturki và cộng sự.đã xử lý nước rỉ rác ở bãi chôn lấp Odayeri ở Thổ Nhĩ Kỳ bằng màng lọc nano và tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac là khoảng 72%.Màng lọc nano yêu cầu áp suất thấp hơn màng thẩm thấu ngược, dễ vận hành.
Hệ thống màng loại bỏ amoniac thường được sử dụng trong xử lý nước thải có hàm lượng nitơ amoniac cao.Nitơ amoniac trong nước có sự cân bằng như sau: NH4- +OH-= NH3+H2O đang hoạt động, nước thải chứa amoniac chảy trong vỏ mô-đun màng và chất lỏng hấp thụ axit chảy trong đường ống của màng mô-đun.Khi độ PH của nước thải tăng hoặc nhiệt độ tăng, cân bằng sẽ chuyển dịch sang phải và ion amoni NH4- trở thành khí NH3 tự do.Lúc này, khí NH3 có thể đi vào pha lỏng hấp thụ axit trong đường ống từ pha nước thải trong vỏ thông qua các vi lỗ trên bề mặt sợi rỗng, được dung dịch axit hấp thụ và ngay lập tức trở thành ion NH4-.Giữ độ PH của nước thải trên 10 và nhiệt độ trên 35°C (dưới 50°C), để NH4 trong pha nước thải sẽ liên tục trở thành NH3 để di chuyển pha lỏng hấp thụ.Kết quả là nồng độ nitơ amoniac trong nước thải liên tục giảm.Pha lỏng hấp thụ axit, do chỉ có axit và NH4-, tạo thành muối amoni rất tinh khiết và đạt đến nồng độ nhất định sau khi tuần hoàn liên tục, có thể tái chế.Một mặt, việc sử dụng công nghệ này có thể cải thiện đáng kể tốc độ loại bỏ nitơ amoniac trong nước thải, mặt khác, nó có thể giảm tổng chi phí vận hành của hệ thống xử lý nước thải.
②phương pháp điện phân
Điện phân là phương pháp loại bỏ chất rắn hòa tan khỏi dung dịch nước bằng cách đặt một điện áp giữa các cặp màng.Dưới tác động của điện áp, các ion amoniac và các ion khác trong nước thải nitơ amoniac được làm giàu qua màng trong nước đậm đặc chứa amoniac để đạt được mục đích loại bỏ.
Phương pháp điện phân được sử dụng để xử lý nước thải vô cơ có nồng độ nitơ amoniac cao và đạt kết quả tốt.Đối với nước thải nitơ amoniac 2000-3000mg /L, tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac có thể cao hơn 85% và nước amoniac đậm đặc có thể đạt được 8,9%.Lượng điện tiêu thụ trong quá trình vận hành điện phân tỷ lệ thuận với lượng nitơ amoniac có trong nước thải.Xử lý điện phân nước thải không bị giới hạn bởi giá trị pH, nhiệt độ và áp suất, và rất dễ vận hành.
Ưu điểm của việc tách màng là thu hồi nitơ amoniac cao, vận hành đơn giản, hiệu quả xử lý ổn định và không gây ô nhiễm thứ cấp.Tuy nhiên, trong xử lý nước thải nitơ amoniac nồng độ cao, ngoại trừ màng đã khử amoniac, các màng khác rất dễ đóng cặn và tắc nghẽn, thường xuyên tái sinh và rửa ngược, làm tăng chi phí xử lý.Vì vậy, phương pháp này phù hợp hơn với nước thải tiền xử lý hoặc nước thải chứa nitơ amoniac nồng độ thấp.
③ Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là phương pháp loại bỏ nitơ amoniac ra khỏi nước thải bằng cách sử dụng vật liệu có khả năng hấp phụ chọn lọc mạnh các ion amoniac.Các vật liệu hấp phụ thường được sử dụng là than hoạt tính, zeolite, montmorillonite và nhựa trao đổi.Zeolite là một loại silico-aluminate có cấu trúc không gian ba chiều, cấu trúc lỗ rỗng và lỗ đều đặn, trong đó clinoptilolite có khả năng hấp phụ chọn lọc mạnh đối với các ion amoniac và giá thành thấp nên thường được sử dụng làm vật liệu hấp phụ cho nước thải nitơ amoniac. trong kỹ thuật.Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị của clinoptilolite bao gồm kích thước hạt, nồng độ nitơ amoniac có ảnh hưởng, thời gian tiếp xúc, giá trị pH, v.v.
Hiệu quả hấp phụ của zeolite đối với nitơ amoniac là rõ ràng, tiếp theo là ranite, và tác dụng của đất và ceramisite kém.Cách chính để loại bỏ nitơ amoniac khỏi zeolit là trao đổi ion và hiệu ứng hấp phụ vật lý rất nhỏ.Hiệu ứng trao đổi ion của ceramite, đất và ranite tương tự như hiệu ứng hấp phụ vật lý.Khả năng hấp phụ của bốn chất độn giảm khi nhiệt độ tăng trong khoảng 15-35oC và tăng khi tăng giá trị pH trong khoảng 3-9.Trạng thái cân bằng hấp phụ đạt được sau dao động 6h.
Tính khả thi của việc loại bỏ nitơ amoniac khỏi nước rỉ rác bằng phương pháp hấp phụ zeolit đã được nghiên cứu.Kết quả thí nghiệm cho thấy mỗi gram zeolite có khả năng hấp phụ hạn chế là 15,5 mg nitơ amoniac, khi kích thước hạt zeolit là 30-16 lưới, tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac đạt 78,5% và trong cùng thời gian hấp phụ, liều lượng và Kích thước hạt zeolite, nồng độ nitơ amoniac càng cao thì tốc độ hấp phụ càng cao và zeolit là chất hấp phụ có thể loại bỏ nitơ amoniac khỏi nước rỉ rác.Đồng thời, người ta chỉ ra rằng tốc độ hấp phụ nitơ amoniac của zeolit thấp và zeolit khó đạt được khả năng hấp phụ bão hòa trong hoạt động thực tế.
Hiệu quả loại bỏ của lớp zeolite sinh học đối với nitơ, COD và các chất ô nhiễm khác trong nước thải làng mô phỏng đã được nghiên cứu.Kết quả cho thấy tỷ lệ loại bỏ nitơ amoniac bằng lớp zeolit sinh học là hơn 95% và việc loại bỏ nitơ nitrat bị ảnh hưởng rất lớn bởi thời gian lưu nước thủy lực.
Phương pháp trao đổi ion có ưu điểm là đầu tư nhỏ, quy trình đơn giản, vận hành thuận tiện, không nhạy cảm với chất độc và nhiệt độ, tái sử dụng zeolite bằng cách tái sinh.Tuy nhiên, khi xử lý nước thải nitơ amoni nồng độ cao, quá trình tái sinh xảy ra thường xuyên, gây bất tiện cho quá trình vận hành nên cần kết hợp với các phương pháp xử lý nitơ amoni nồng độ khác hoặc sử dụng để xử lý nước thải nitơ amoni nồng độ thấp.
Bán buôn Nhà sản xuất và cung cấp Zeolite 4A |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Thời gian đăng: 10-07-2024
