Trong gần 20 năm qua, đã có nhiều nghiên cứu về xử lý nước thải amoniac-nitơ.  Phạm vi nghiên cứu của nó liên quan đến các loại công nghệ xử lý của phương pháp sinh học, phương pháp vật hóa, hiện tại xử lý amoniac-nitơ có tính thực tế khá tốt, các công nghệ được sử dụng nhiều nhất trong nước là: phương pháp khử nitơ sinh học truyền thống, phương pháp thổi amoniac, phương pháp clo hóa điểm nứt, phương pháp lắng đọng hóa học, phương pháp trao đổi ion, phương pháp màng, v.v.

 01, Các loại công nghệ khử nitơ 

 1, khử nitơ sinh học truyền thống 

 Công nghệ khử nitơ sinh học truyền thống được thực hiện thông qua amoniac hóa, nitri hóa, khử nitri hóa và đồng hóa.  Công nghệ khử nitơ sinh học truyền thống đã trưởng thành, hiệu quả khử nitơ tốt hơn. Tuy nhiên, có những nhược điểm của quy trình công nghệ dài, chiếm nhiều đất, thường cần thêm nguồn carbon, tiêu thụ năng lượng lớn và chi phí cao.

 2, thổi ammonia 

 Bao gồm phương pháp thổi hơi nước và phương pháp thổi không khí, cơ chế của nó là điều chỉnh nước thải đến kiềm, sau đó thông qua không khí hoặc hơi nước trong tháp thổi, sau khi tiếp xúc khí-lỏng để thổi amoniac tự do trong nước thải ra.  Phương pháp này có công nghệ đơn giản, hiệu quả ổn định, khả năng áp dụng mạnh mẽ, đầu tư tương đối thấp. Nhưng tiêu thụ năng lượng lớn, có ô nhiễm thứ hai.

 NH4 + + OH-= NH3 + H2O 

 OH - thường được cung cấp bởi NaOH, trọng lượng phân tử NaOH là 40; không xem xét các yếu tố khác, tính toán lý thuyết để loại bỏ 1 kg NH4 + cần NaOH 2,86 kg, theo NaOH công nghiệp 2,0 yuan / kg, chi phí loại bỏ 1 kg NH4 + là 5,72 yuan (thổi khí amoniac không hấp thụ).  Tiêu thụ điện khoảng 4 độ / tấn.

 3, trao đổi ion 

 Phương pháp trao đổi ion thực sự là sử dụng các ion có thể trao đổi trên các hợp chất ion không tan (chất trao đổi ion) và các ion tương tự khác (NH4 +) trong dung dịch để có phản ứng trao đổi, do đó, NH4 + trong nước thải được hấp phụ vững chắc trên bề mặt chất trao đổi ion, đạt được mục đích loại bỏ amoniac nitơ.  Mặc dù phương pháp trao đổi ion đã đạt được hiệu quả nhất định trong việc loại bỏ amoniac nitơ trong nước thải, nhưng lượng nhựa lớn, tái tạo khó khăn, dẫn đến chi phí vận hành cao và ô nhiễm thứ cấp.

 4, Lọc màng 

 Một phương pháp sử dụng tính thấm chọn lọc của màng để loại bỏ amoniac nitơ.  Phương pháp này hoạt động thuận tiện, tỷ lệ thu hồi amoniac nitơ cao, không có ô nhiễm thứ cấp, nhưng chi phí đầu tư quá lớn, và yêu cầu chất lượng nước đối với nước thải quá cao, đặc biệt là độ mặn.

 5, Phương pháp thêm clo điểm điểm 

 Phương pháp thêm clo ở điểm nứt là quá trình khử nitơ hóa học cho phép thêm quá nhiều clo hoặc natri hypochlorite để oxy hóa nitơ amoniac trong nước thải thành khí nitơ.  Hiệu quả xử lý của phương pháp này có thể đạt đến 90% ~ 100%, hiệu quả xử lý ổn định và không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nước. Tuy nhiên, chi phí vận hành cao, các sản phẩm phụ chloramine và chất hữu cơ clo có thể gây ô nhiễm thứ cấp.

 6, Phương pháp lắng đọng phosphat ammonium phosphate (phương pháp bacon) 

 Mg2 + và PO43 - được thêm vào nước thải có chứa amoniac nitơ để phản ứng tạo ra sự kết tủa MgNH4PO4 6H2O (gọi tắt là MAP). · Phương pháp này có công nghệ đơn giản, vận hành đơn giản, phản ứng nhanh, ít yếu tố ảnh hưởng, có thể thu hồi đầy đủ amoniac để thực hiện nguồn nước thải. Hạn chế chính của phương pháp này là liều lượng thuốc trầm định lớn, do đó gây ra chi phí xử lý cao hơn, việc sử dụng sản phẩm trầm định MAP cần được phát triển và phổ biến hơn nữa.

 Mg2 + + PO4 3- + NH4 + = MgNH4PO4 

 Mg2 + thường được cung cấp bởi MgCL2, MgCL2 trọng lượng phân tử là 95; PO43 - thường được cung cấp bởi NaH2PO4, trọng lượng phân tử là 145, không xem xét các yếu tố khác, tính toán lý thuyết để loại bỏ 1 kg NH4 + cần MgCL27.6kg, NaH2PO410.36kg, theo cấp công nghiệp MgCL22.5 nhân dân tệ / kg, cấp công nghiệp NaH2PO43.0 nhân dân tệ / kg, chi phí thuốc loại bỏ 1 kg NH4 + là 50 nhân dân.  Sản xuất trầm tích phốt pho-phốt

 02 Ưu điểm và nhược điểm của các loại công nghệ loại bỏ amoniac 

 03, điều kiện kiểm soát công nghệ khử nitơ 

 1. Độ axit (pH) 

 Một số nghiên cứu cho thấy, pH thích hợp của vi khuẩn oxy hóa amoniac và vi khuẩn oxy hóa nitrit tương ứng là 7.0 ~ 8.5 và 6.0 ~ 7.5, khi giá trị pH dưới 6.0 hoặc trên 9.6, phản ứng nitrat dừng lại.  Sau một thời gian thuần hóa, vi khuẩn nitrat có thể được thực hiện trong điều kiện pH thấp (5,5), nhưng giá trị pH giảm đột ngột, sẽ làm cho tốc độ phản ứng nitrat giảm mạnh, sau khi giá trị pH tăng trở lại, phản ứng nitrat cũng sẽ được phục hồi.

 Giá trị pH thích hợp nhất của vi khuẩn denitrification là 7,0 ~ 8,5, tốc độ denitrification cao hơn ở mức pH này, khi giá trị pH dưới 6,0 hoặc cao hơn 8,5, tốc độ denitrification sẽ giảm đáng kể.  Ngoài ra, giá trị pH cũng ảnh hưởng đến sản phẩm cuối cùng của khử nitơ hóa, khi giá trị pH vượt quá 7,3, sản phẩm cuối cùng là nitơ, khi giá trị pH thấp hơn 7,3, sản phẩm cuối cùng là N2O.

 Việc tiêu thụ độ kiềm trong nước thải trong quá trình nitrat hóa sẽ làm giảm pH của nước thải (mỗi 1 g nitơ amoniac sẽ tiêu thụ 7,14 g độ kiềm, tính bằng CaCO3).  Ngược lại, quá trình khử nitrat tạo ra một lượng kiềm để tăng độ pH (mỗi 1 g nitrat khử nitrat sẽ tạo ra 3,57 g kiềm, tính bằng CaCO3), nhưng do phản ứng nitrat hóa và khử nitrat hóa diễn ra theo chuỗi, nghĩa là độ kiềm được tạo ra trong giai đoạn khử nitrat hóa không thể bù đắp cho độ kiềm tiêu thụ trong giai đoạn nitrat hóa. Vì vậy, để hệ thống khử nitơ ở trạng thái tối ưu, pH nên được điều chỉnh kịp thời.

 2, Nhiệt độ (T) 

 Phạm vi nhiệt độ thích hợp của phản ứng nitrat hóa là 5 ~ 35 °C, trong phạm vi 5 ~ 35 °C, tốc độ phản ứng tăng lên cùng với nhiệt độ, khi nhiệt độ dưới 5 °C, khả năng trao đổi chất của vi khuẩn nitrat hóa giảm nghiêm trọng, gần như ngừng hoạt động; trong cùng một lúc loại bỏ COD và hệ thống phản ứng nitrat hóa, nhiệt độ dưới 15 °C, tốc độ phản ứng nitrat hóa sẽ giảm nhanh chóng, ức chế vi khuẩn nitrat sẽ mạnh mẽ hơn. 

 Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng denitrification là 15 ~ 30 °C, khi nhiệt độ dưới 10 °C, phản ứng denitrification giảm nhanh chóng, khi nhiệt độ cao hơn 30 °C, tốc độ denitrification cũng bắt đầu giảm. 

 Các nghiên cứu cho thấy, ảnh hưởng của nhiệt độ đối với tốc độ khử nitr hóa có mối quan hệ trực tiếp với loại thiết bị phản ứng, tỷ lệ tải, và trong các điều kiện nguồn carbon khác nhau, ảnh hưởng của nhiệt độ khác nhau đối với tốc độ khử nitr hóa cũng khác nhau. 

 Hòa tan oxy (DO) 

 Phản ứng nitrat hóa chỉ có thể được thực hiện trong điều kiện hiếu khí, nồng độ oxy hòa tan không chỉ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng nitrat hóa mà còn ảnh hưởng đến các sản phẩm chuyển hóa của nó. Để đáp ứng phản ứng nitrat hóa bình thường, trong bùn hoạt tính, nồng độ oxy hòa tan ít nhất là 2 mg / L, thường nên ở 2 ~ 3 mg / L, luật màng sinh học nên lớn hơn 3 mg / L. Khi nồng độ oxy hòa tan dưới 0,5 ~ 0,7 mg / L, quá trình nitrat hóa sẽ bị hạn chế.

 Quá trình khử nitri hóa truyền thống được thực hiện trong điều kiện thiếu oxy nghiêm ngặt hơn, vì oxy cạnh tranh với các nhà cung cấp điện tử và ức chế sự tổng hợp và hoạt động của các enzyme khử nitrat của vi sinh vật.  Tuy nhiên, trong trường hợp thông thường, trong bùn hoạt tính sinh học floculants tồn tại khu vực thiếu oxy, trong bể sục khí ngay cả khi có oxy hòa tan nhất định, hoạt động khử nitri cũng có thể được tiến hành. Nghiên cứu cho thấy, để có được hiệu quả khử nitrat tốt hơn, đối với hệ thống bùn hoạt tính, nồng độ oxy hòa tan của hỗn hợp trong quá trình khử nitrat nên được kiểm soát dưới 0,5 mg / L; Đối với hệ thống màng sinh học, oxy hòa tan cần được duy trì dưới 1,5 mg / L.

 Tỷ lệ cacbon-nitơ (C/N) 

 Trong quá trình khử nitơ, C / N sẽ ảnh hưởng đến tỷ lệ vi khuẩn nitrat trong bùn hoạt tính.  Bởi vì vi khuẩn nitrat hóa là vi sinh vật tự nuôi dưỡng, quá trình trao đổi chất không cần chất hữu cơ, vì vậy BOD5/TKN trong nước thải càng nhỏ, tức là nồng độ BOD5 càng thấp, tỷ lệ vi khuẩn nitrat hóa càng lớn, phản ứng nitrat hóa càng dễ dàng tiến hành.

 Nitơ amoniac là chất nền chính của nitrat hóa, nên duy trì nồng độ nhất định, nhưng khi nồng độ nitơ amoniac vượt quá 100 ~ 200 mg / L, nó sẽ ức chế phản ứng nitrat hóa, mức độ ức chế của nó tăng lên cùng với nồng độ nitơ amoniac. 

 Quá trình khử nitri hóa cần có đủ nguồn carbon hữu cơ, nhưng các loại nguồn carbon khác nhau cũng ảnh hưởng đến tốc độ khử nitri hóa.  Nguồn cacbon desnitrat có thể được chia thành ba loại: loại thứ nhất là chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy sinh học; loại thứ hai là chất hữu cơ có thể phân hủy chậm; loại thứ ba là chất tế bào, vi khuẩn sử dụng thành phần tế bào để nitrat hóa nội sinh. Trong ba loại chất, loại thứ nhất là loại chất hữu cơ với tốc độ phản ứng nhanh nhất, loại thứ ba là loại chậm nhất.

 Có nghiên cứu cho rằng, khi BOD5 / TKN 4 ~ 6 trong nước thải, có thể được coi là nguồn carbon đầy đủ, không cần thêm nguồn carbon. ≥

 Độ tuổi bùn (SRT) 

 Độ tuổi bùn (thời gian lưu trú của chất rắn sinh học) là mục tiêu kiểm soát trong quản lý nitrat hóa nước thải. Để vi khuẩn nitrat có thể tồn tại trong hệ thống dòng chảy liên tục, SRT của hệ thống phải lớn hơn tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn nitrat tự nuôi, tuổi bùn quá ngắn sẽ dẫn đến sự mất mát của vi khuẩn nitrat hoặc giảm tốc độ nitrat. Trong kỹ thuật khử nitơ thực tế, tuổi bùn được lựa chọn thường nên lớn hơn SRT thực tế. Nghiên cứu cho thấy, đối với khử nitơ bằng bùn hoạt tính, tuổi bùn thường không dưới 15 d.Độ tuổi bùn dài hơn có thể làm tăng khả năng nitrat hóa của vi sinh vật, giảm tác dụng ức chế của chất độc, nhưng cũng làm giảm hoạt động bùn.

 Tỷ lệ dòng chảy trở lại bên trong (R) 

 Tác dụng của dòng ngược nội bộ là cung cấp nitơ nitrat vào lò phản ứng desnitrification, làm cho nó hoạt động như một thụ thể điện tử của desnitrification, do đó đạt được mục đích khử nitơ, tỷ lệ tuần hoàn không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả khử nitơ, mà còn ảnh hưởng đến tiêu thụ năng lượng của toàn bộ hệ thống, là một thông số quan trọng.  Giá trị của tỷ lệ chu kỳ liên quan đến hiệu quả được yêu cầu và loại lò phản ứng. Có dữ liệu cho thấy, tỷ lệ tuần hoàn dưới 50%, tỷ lệ khử nitơ rất thấp; tỷ lệ khử nitơ dưới 200%, tỷ lệ khử nitơ tăng đáng kể với tỷ lệ tuần hoàn tăng; sau khi tỷ lệ hồi lưu trong cao hơn 200%, hiệu quả khử nitơ tăng chậm hơn. Nói chung, đối với nước thải nồng độ amoniac nitơ thấp, tỷ lệ dòng chảy trở lại là kinh tế nhất từ 200% đến 300%.

 Tiềm năng khử oxy hóa (ORP) 

 Về mặt lý thuyết, DO của cả hai phần thiếu oxy và phần kỵ khí đều bằng không, do đó rất khó mô tả bằng DO.  Theo nghiên cứu, giá trị ORP của đoạn kỵ khí thường nằm trong khoảng -160 ~ 200mV, giá trị ORP của đoạn hiếu khí thường nằm ở + 180mV, giá trị ORP của đoạn thiếu oxy nằm trong khoảng -50 ~ 110mV, do đó, ORP có thể được sử dụng làm tham số điều khiển của hoạt động khử nitơ.

 8 - Chất ức chế 

 Một số chất hữu cơ và một số kim loại nặng, xyanua, lưu huỳnh và dẫn xuất, amoniac tự do và các chất độc hại khác khi đạt đến nồng độ nhất định sẽ ức chế quá trình bình thường của phản ứng nitrat hóa.  Nồng độ cho phép ức chế amoniac tự do: axit nitrit (Nitosomonas) là 10 ~ 150 mg / L, nitrat (Nitrobacter) là 0,1 ~ 1 mg / L. Nguyên nhân chính của chất hữu cơ ức chế phản ứng nitrat hóa: một là khi nồng độ chất hữu cơ quá cao, nồng độ vi sinh vật dị dưỡng trong quá trình nitrat hóa sẽ vượt quá đáng kể nồng độ của vi khuẩn nitrat hóa, do đó vi khuẩn nitrat hóa không thể nhận được đủ oxy và ảnh hưởng đến tốc độ nitrat hóa; thứ hai là một số chất hữu cơ có tác dụng độc hoặc ức chế trực tiếp đối với vi khuẩn nitrat hóa.

 Điều kiện chuyển đổi nitơ trong quá trình khử nitơ sinh học 

 Quá trình khử nitơ sinh học bao gồm oxy hóa amoniac, nitrit hóa, nitrat hóa và khử nitrit hóa, quá trình phân hủy chất hữu cơ cũng đi cùng với các quá trình này.  Xem xét tổng hợp các yếu tố (như chủng vi khuẩn và tốc độ tăng giá trị của chúng, oxy hòa tan, giá trị pH, nhiệt độ, tải trọng, vv) có thể giảm và cải thiện hiệu quả quá trình tổng thể của khử nitơ sinh học.

 10 Các yếu tố khác ảnh hưởng đến 

 Hệ thống khử nitơ sinh học liên quan đến quá trình kỵ khí và thiếu oxy, không cần cung cấp oxy, nhưng phải làm cho bùn ở trạng thái treo lơ lửng, khuấy là cần thiết, công suất cần thiết để khuấy thường là 12 ~ 16W / m3, cho máy khuấy ngang thường là 8W / m3.