1.O que é nitrogênio amoniacal?
O nitrogênio amoniacal refere-se à amônia na forma de amônia livre (ou amônia não iônica, NH3) ou amônia iônica (NH4+).Maior pH e maior proporção de amônia livre;Pelo contrário, a proporção de sal de amónio é elevada.
O nitrogênio amoniacal é um nutriente da água, que pode levar à eutrofização da água, e é o principal poluente consumidor de oxigênio na água, que é tóxico para os peixes e alguns organismos aquáticos.
O principal efeito nocivo do nitrogênio amoniacal nos organismos aquáticos é a amônia livre, cuja toxicidade é dezenas de vezes maior que a do sal de amônio, e aumenta com o aumento da alcalinidade.A toxicidade do nitrogênio amoniacal está intimamente relacionada ao valor do pH e à temperatura da água da piscina; em geral, quanto maior o valor do pH e a temperatura da água, mais forte será a toxicidade.
Dois métodos colorimétricos de sensibilidade aproximada comumente usados para determinar amônia são o método clássico do reagente de Nessler e o método fenol-hipoclorito.Titulações e métodos elétricos também são comumente usados para determinar amônia;Quando o teor de nitrogênio amoniacal é alto, o método de titulação por destilação também pode ser usado.(Os padrões nacionais incluem o método de reagente de Nath, espectrofotometria de ácido salicílico, destilação – método de titulação)
2. Processo físico e químico de remoção de nitrogênio
① Método de precipitação química
O método de precipitação química, também conhecido como método de precipitação MAP, consiste em adicionar magnésio e ácido fosfórico ou hidrogenofosfato às águas residuais contendo nitrogênio amoniacal, de modo que NH4+ nas águas residuais reaja com Mg+ e PO4- em uma solução aquosa para gerar precipitação de fosfato de amônio e magnésio , a fórmula molecular é MgNH4P04.6H20, de modo a atingir o objetivo de remover o nitrogênio amoniacal.O fosfato de magnésio e amônio, comumente conhecido como estruvita, pode ser usado como composto, aditivo de solo ou retardante de fogo para a construção de produtos estruturais.A equação da reação é a seguinte:
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Os principais fatores que afetam o efeito do tratamento da precipitação química são o valor do pH, a temperatura, a concentração de nitrogênio amoniacal e a razão molar (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Os resultados mostram que quando o valor do pH é 10 e a proporção molar de magnésio, nitrogênio e fósforo é 1,2:1:1,2, o efeito do tratamento é melhor.
Utilizando cloreto de magnésio e hidrogenofosfato dissódico como agentes precipitantes, os resultados mostram que o efeito do tratamento é melhor quando o valor do pH é 9,5 e a proporção molar de magnésio, nitrogênio e fósforo é 1,2:1:1.
Os resultados mostram que MgC12+Na3PO4.12H20 é superior a outras combinações de agentes precipitantes.Quando o valor de pH é 10,0, a temperatura é 30 ℃, n(Mg+): n(NH4+): n(P04-)= 1:1:1, a concentração de massa de nitrogênio amoniacal nas águas residuais após agitação por 30min é reduzida de 222mg/L antes do tratamento para 17mg/L, e a taxa de remoção é de 92,3%.
O método de precipitação química e o método de membrana líquida foram combinados para o tratamento de águas residuais industriais de nitrogênio amoniacal de alta concentração.Nas condições de otimização do processo de precipitação, a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal atingiu 98,1% e, em seguida, o tratamento adicional com método de filme líquido reduziu a concentração de nitrogênio amoniacal para 0,005g/L, atingindo o padrão nacional de emissão de primeira classe.
O efeito da remoção de íons metálicos divalentes (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) diferentes de Mg+ sobre o nitrogênio amoniacal sob a ação do fosfato foi investigado.Um novo processo de precipitação com CaSO4-precipitação MAP foi proposto para águas residuais com sulfato de amônio.Os resultados mostram que o regulador tradicional de NaOH pode ser substituído por cal.
A vantagem do método de precipitação química é que quando a concentração de águas residuais de nitrogênio amoniacal é alta, a aplicação de outros métodos é limitada, como método biológico, método de cloração de ponto de ruptura, método de separação por membrana, método de troca iônica, etc. o método de precipitação química pode ser usado para pré-tratamento.A eficiência de remoção do método de precipitação química é melhor, não é limitada pela temperatura e a operação é simples.O lodo precipitado contendo fosfato de magnésio e amônio pode ser usado como fertilizante composto para realizar o aproveitamento de resíduos, compensando assim parte do custo;Se puder ser combinado com algumas empresas industriais que produzem águas residuais fosfatadas e empresas que produzem salmoura, poderá economizar custos farmacêuticos e facilitar a aplicação em larga escala.
A desvantagem do método de precipitação química é que, devido à restrição do produto de solubilidade do fosfato de amônio e magnésio, depois que o nitrogênio amoniacal nas águas residuais atinge uma certa concentração, o efeito de remoção não é óbvio e o custo de entrada aumenta bastante.Portanto, o método de precipitação química deve ser utilizado em combinação com outros métodos adequados para tratamento avançado.A quantidade de reagente utilizado é grande, o lodo produzido é grande e o custo do tratamento é alto.A introdução de íons cloreto e fósforo residual durante a dosagem de produtos químicos pode facilmente causar poluição secundária.
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② método de sopro
A remoção do nitrogênio amoniacal pelo método de sopro consiste em ajustar o valor do pH para alcalino, de modo que o íon amônia nas águas residuais seja convertido em amônia, de modo que exista principalmente na forma de amônia livre, e então a amônia livre seja retirada. das águas residuais através do gás de arraste, de modo a atingir o objetivo de remover o nitrogênio amoniacal.Os principais fatores que afetam a eficiência do sopro são o valor do pH, a temperatura, a relação gás-líquido, a vazão do gás, a concentração inicial e assim por diante.Atualmente, o método de purga é amplamente utilizado no tratamento de águas residuais com alta concentração de nitrogênio amoniacal.
A remoção de nitrogênio amoniacal de lixiviados de aterros sanitários pelo método blow-off foi estudada.Verificou-se que os principais fatores que controlam a eficiência da purga foram a temperatura, a relação gás-líquido e o valor do pH.Quando a temperatura da água é superior a 2.590, a proporção gás-líquido é de cerca de 3.500 e o pH é de cerca de 10,5, a taxa de remoção pode atingir mais de 90% para o lixiviado do aterro com a concentração de nitrogênio amoniacal tão alta quanto 2.000-4.000 mg/ EU.Os resultados mostram que quando pH=11,5, a temperatura de extração é de 80cC e o tempo de extração é de 120min, a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal nas águas residuais pode chegar a 99,2%.
A eficiência de purga de águas residuais de nitrogênio amoniacal de alta concentração foi realizada por torre de purga em contracorrente.Os resultados mostraram que a eficiência de sopro aumentou com o aumento do valor do pH.Quanto maior for a proporção gás-líquido, maior será a força motriz da transferência de massa de extração de amônia, e a eficiência de extração também aumentará.
A remoção do nitrogênio amoniacal pelo método de sopro é eficaz, fácil de operar e fácil de controlar.O nitrogênio amoniacal soprado pode ser usado como absorvente de ácido sulfúrico, e o dinheiro de ácido sulfúrico gerado pode ser usado como fertilizante.O método Blow-off é uma tecnologia comumente usada para remoção física e química de nitrogênio atualmente.No entanto, o método de purga tem algumas desvantagens, tais como incrustações frequentes na torre de purga, baixa eficiência de remoção de azoto amoniacal a baixa temperatura e poluição secundária causada pelo gás de purga.O método de sopro é geralmente combinado com outros métodos de tratamento de águas residuais com nitrogênio amoniacal para pré-tratar águas residuais com nitrogênio amoniacal de alta concentração.
③Cloração de ponto de ruptura
O mecanismo de remoção de amônia por cloração de ponto de ruptura é que o gás cloro reage com a amônia para produzir gás nitrogênio inofensivo e o N2 escapa para a atmosfera, fazendo com que a fonte de reação continue para a direita.A fórmula da reação é:
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Quando o gás cloro é transferido para as águas residuais até certo ponto, o teor de cloro livre na água é baixo e a concentração de amônia é zero.Quando a quantidade de cloro gasoso passa do ponto, a quantidade de cloro livre na água aumentará, portanto, o ponto é chamado de ponto de ruptura, e a cloração neste estado é chamada de cloração de ponto de ruptura.
O método de cloração de ponto de ruptura é usado para tratar as águas residuais de perfuração após o sopro de nitrogênio amoniacal, e o efeito do tratamento é diretamente afetado pelo processo de pré-tratamento de sopro de nitrogênio amoniacal.Quando 70% do nitrogênio amoniacal nas águas residuais é removido pelo processo de sopro e depois tratado por cloração de ponto de ruptura, a concentração em massa de nitrogênio amoniacal no efluente é inferior a 15mg/L.Zhang Shengli et al.tomou águas residuais simuladas de nitrogênio amoniacal com uma concentração de massa de 100 mg / L como objeto de pesquisa, e os resultados da pesquisa mostraram que os fatores principais e secundários que afetam a remoção de nitrogênio amoniacal pela oxidação do hipoclorito de sódio foram a proporção de quantidade de cloro para nitrogênio amoniacal, tempo de reação e valor de pH.
O método de cloração de ponto de ruptura tem alta eficiência de remoção de nitrogênio, a taxa de remoção pode chegar a 100% e a concentração de amônia nas águas residuais pode ser reduzida a zero.O efeito é estável e não é afetado pela temperatura;Menor investimento em equipamentos, resposta rápida e completa;Tem efeito de esterilização e desinfecção de corpos d'água.O escopo de aplicação do método de cloração com ponto de ruptura é que a concentração de águas residuais com nitrogênio amoniacal é inferior a 40 mg / L, portanto, o método de cloração com ponto de ruptura é usado principalmente para o tratamento avançado de águas residuais com nitrogênio amoniacal.A exigência de uso e armazenamento seguros é alta, o custo do tratamento é alto e os subprodutos cloraminas e produtos orgânicos clorados causarão poluição secundária.
④método de oxidação catalítica
O método de oxidação catalítica é através da ação do catalisador, sob uma certa temperatura e pressão, através da oxidação do ar, a matéria orgânica e a amônia no esgoto podem ser oxidadas e decompostas em substâncias inofensivas como CO2, N2 e H2O, para atingir o objetivo de purificação.
Os fatores que afetam o efeito da oxidação catalítica são características do catalisador, temperatura, tempo de reação, valor de pH, concentração de nitrogênio amoniacal, pressão, intensidade de agitação e assim por diante.
O processo de degradação do nitrogênio amoniacal ozonizado foi estudado.Os resultados mostraram que quando o valor do pH aumentou, foi produzido um tipo de radical H O com forte capacidade de oxidação, e a taxa de oxidação foi significativamente acelerada.Estudos mostram que o ozônio pode oxidar o nitrogênio amoniacal em nitrito e o nitrito em nitrato.A concentração de nitrogênio amoniacal na água diminui com o passar do tempo, e a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal é de cerca de 82%.CuO-Mn02-Ce02 foi usado como catalisador composto para tratar águas residuais com nitrogênio amoniacal.Os resultados experimentais mostram que a atividade de oxidação do catalisador compósito recém-preparado é significativamente melhorada e as condições de processo adequadas são 255 ℃, 4,2 MPa e pH = 10,8.No tratamento de águas residuais de nitrogênio amoniacal com concentração inicial de 1.023mg/L, a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal pode chegar a 98% em 150min, atingindo o padrão nacional de descarga secundária (50mg/L).
O desempenho catalítico do fotocatalisador de TiO2 suportado por zeólita foi investigado através do estudo da taxa de degradação do nitrogênio amoniacal em solução de ácido sulfúrico.Os resultados mostram que a dosagem ideal do fotocatalisador Ti02/zeólita é de 1,5g/L e o tempo de reação é de 4h sob irradiação ultravioleta.A taxa de remoção de nitrogênio amoniacal das águas residuais pode chegar a 98,92%.O efeito de remoção de alto teor de ferro e dióxido de nano-queixo sob luz ultravioleta em fenol e nitrogênio amoniacal foi estudado.Os resultados mostram que a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal é de 97,5% quando pH = 9,0 é aplicado à solução de nitrogênio amoniacal com concentração de 50mg/L, que é 7,8% e 22,5% maior do que apenas o alto teor de ferro ou dióxido de chinês.
O método de oxidação catalítica tem as vantagens de alta eficiência de purificação, processo simples, pequena área inferior, etc., e é frequentemente usado para tratar águas residuais de nitrogênio amoniacal de alta concentração.A dificuldade de aplicação é como evitar a perda de catalisador e proteção contra corrosão dos equipamentos.
⑤método de oxidação eletroquímica
O método de oxidação eletroquímica refere-se ao método de remoção de poluentes na água usando eletrooxidação com atividade catalítica.Os fatores que influenciam são a densidade da corrente, a vazão de entrada, o tempo de saída e o tempo de solução pontual.
Foi estudada a oxidação eletroquímica de águas residuais de amônia-nitrogênio em uma célula eletrolítica de fluxo circulante, onde o positivo é a eletricidade da rede Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 e o negativo é a eletricidade da rede Ti.Os resultados mostram que quando a concentração de íons cloreto é 400mg/L, a concentração inicial de nitrogênio amoniacal é 40mg/L, a vazão influente é 600mL/min, a densidade de corrente é 20mA/cm e o tempo eletrolítico é 90min, a amônia a taxa de remoção de nitrogênio é de 99,37%.Isso mostra que a oxidação eletrolítica de águas residuais com nitrogênio amoniacal tem uma boa perspectiva de aplicação.
3. Processo bioquímico de remoção de nitrogênio
①toda a nitrificação e desnitrificação
A nitrificação e desnitrificação de todo o processo é um tipo de método biológico que tem sido amplamente utilizado há muito tempo.Ele converte o nitrogênio amoniacal das águas residuais em nitrogênio por meio de uma série de reações como nitrificação e desnitrificação sob a ação de diversos microrganismos, de modo a atingir o objetivo de tratamento de águas residuais.O processo de nitrificação e desnitrificação para remover o nitrogênio amoniacal precisa passar por duas etapas:
Reação de nitrificação: A reação de nitrificação é completada por microrganismos autotróficos aeróbicos.No estado aeróbio, o nitrogênio inorgânico é usado como fonte de nitrogênio para converter NH4+ em NO2- e depois é oxidado em NO3-.O processo de nitrificação pode ser dividido em duas etapas.Na segunda etapa, o nitrito é convertido em nitrato (NO3-) pelas bactérias nitrificantes, e o nitrito é convertido em nitrato (NO3-) pelas bactérias nitrificantes.
Reação de desnitrificação: A reação de desnitrificação é o processo no qual as bactérias desnitrificantes reduzem o nitrogênio nitrito e o nitrogênio nitrato em nitrogênio gasoso (N2) no estado de hipóxia.As bactérias desnitrificantes são microrganismos heterotróficos, a maioria dos quais pertence a bactérias anfícticas.No estado de hipóxia, eles usam oxigênio no nitrato como aceptor de elétrons e matéria orgânica (componente DBO no esgoto) como doador de elétrons para fornecer energia e serem oxidados e estabilizados.
Todo o processo de aplicações de engenharia de nitrificação e desnitrificação inclui principalmente AO, A2O, vala de oxidação, etc., que é um método mais maduro usado na indústria de remoção biológica de nitrogênio.
Todo o método de nitrificação e desnitrificação tem as vantagens de efeito estável, operação simples, sem poluição secundária e baixo custo.Este método também tem algumas desvantagens, como a fonte de carbono deve ser adicionada quando a relação C/N nas águas residuais é baixa, o requisito de temperatura é relativamente rigoroso, a eficiência é baixa em baixa temperatura, a área é grande, a demanda de oxigênio é grande, e algumas substâncias nocivas, como íons de metais pesados, têm um efeito premente sobre os microrganismos, que precisam ser removidos antes da realização do método biológico.Além disso, a alta concentração de nitrogênio amoniacal nas águas residuais também tem um efeito inibitório no processo de nitrificação.Portanto, o pré-tratamento deve ser realizado antes do tratamento de águas residuais de nitrogênio amoniacal de alta concentração, de modo que a concentração de águas residuais de nitrogênio amoniacal seja inferior a 500mg/L.O método biológico tradicional é adequado para o tratamento de águas residuais de nitrogênio amoniacal de baixa concentração contendo matéria orgânica, como esgoto doméstico, águas residuais químicas, etc.
②Nitrificação e desnitrificação simultâneas (SND)
Quando a nitrificação e a desnitrificação são realizadas juntas no mesmo reator, é chamada de desnitrificação por digestão simultânea (SND).O oxigênio dissolvido nas águas residuais é limitado pela taxa de difusão para produzir um gradiente de oxigênio dissolvido na área do microambiente no floco ou biofilme microbiano, o que torna o gradiente de oxigênio dissolvido na superfície externa do floco ou biofilme microbiano propício ao crescimento e propagação de bactérias nitrificantes aeróbicas e bactérias amonizantes.Quanto mais fundo no floco ou membrana, menor a concentração de oxigênio dissolvido, resultando em zona anóxica onde dominam as bactérias desnitrificantes.Formando assim o processo simultâneo de digestão e desnitrificação.Os fatores que afetam a digestão e desnitrificação simultâneas são valor de PH, temperatura, alcalinidade, fonte de carbono orgânico, oxigênio dissolvido e idade do lodo.
Existia nitrificação/desnitrificação simultânea na vala de oxidação do Carrossel, e a concentração de oxigênio dissolvido entre o impulsor aerado na vala de oxidação do Carrossel diminuiu gradualmente, e o oxigênio dissolvido na parte inferior da vala de oxidação do Carrossel foi menor do que na parte superior .As taxas de formação e consumo de nitrogênio nitrato em cada parte do canal são quase iguais, e a concentração de nitrogênio amoniacal no canal é sempre muito baixa, o que indica que as reações de nitrificação e desnitrificação ocorrem simultaneamente no canal de oxidação Carrossel.
O estudo sobre tratamento de esgoto doméstico mostra que quanto maior o CODCr, mais completa é a desnitrificação e melhor é a remoção do NT.O efeito do oxigênio dissolvido na nitrificação e desnitrificação simultâneas é grande.Quando o oxigênio dissolvido é controlado em 0,5 ~ 2mg/L, o efeito total de remoção de nitrogênio é bom.Ao mesmo tempo, o método de nitrificação e desnitrificação economiza o reator, reduz o tempo de reação, tem baixo consumo de energia, economiza investimento e é fácil de manter o valor do pH estável.
③Digestão e desnitrificação de curto alcance
No mesmo reator, bactérias oxidantes de amônia são usadas para oxidar amônia em nitrito sob condições aeróbicas, e então o nitrito é diretamente desnitrificado para produzir nitrogênio com matéria orgânica ou fonte externa de carbono como doador de elétrons sob condições de hipóxia.Os fatores de influência da nitrificação e desnitrificação de curto alcance são temperatura, amônia livre, valor de pH e oxigênio dissolvido.
Efeito da temperatura na nitrificação de curto alcance de esgoto municipal sem água do mar e esgoto municipal com 30% de água do mar.Os resultados experimentais mostram que: para o esgoto municipal sem água do mar, o aumento da temperatura conduz à obtenção de nitrificação de curto alcance.Quando a proporção de água do mar no esgoto doméstico é de 30%, a nitrificação de curto alcance pode ser melhor alcançada em condições de temperatura média.A Delft University of Technology desenvolveu o processo SHARON, o uso de alta temperatura (cerca de 30-4090) é propício à proliferação de bactérias nitrito, de modo que as bactérias nitrito perdem a competição, ao mesmo tempo que controla a idade do lodo para eliminar bactérias nitrito, então que a reação de nitrificação na fase de nitrito.
Com base na diferença na afinidade do oxigênio entre bactérias nitríticas e bactérias nitríticas, o Laboratório de Ecologia Microbiana de Gent desenvolveu o processo OLAND para alcançar o acúmulo de nitrogênio nitrito, controlando o oxigênio dissolvido para eliminar bactérias nitríticas.
Os resultados do teste piloto do tratamento de águas residuais de coque por nitrificação e desnitrificação de curto alcance mostram que quando as concentrações influentes de DQO, nitrogênio amoniacal, TN e fenol são 1201,6.510,4.540,1 e 110,4mg/L, a DQO média do efluente, nitrogênio amoniacal As concentrações de TN e fenol são 197,1,14,2,181,5 e 0,4mg/L, respectivamente.As taxas de remoção correspondentes foram de 83,6%, 97,2%, 66,4% e 99,6%, respectivamente.
O processo de nitrificação e desnitrificação de curto alcance não passa pela fase de nitrato, economizando a fonte de carbono necessária para a remoção biológica do nitrogênio.Tem certas vantagens para águas residuais de nitrogênio amoniacal com baixa relação C/N.A nitrificação e desnitrificação de curto alcance têm as vantagens de menos lodo, tempo de reação curto e economia de volume do reator.No entanto, a nitrificação e desnitrificação de curto alcance requerem acumulação estável e duradoura de nitrito, portanto, como inibir eficazmente a atividade das bactérias nitrificantes torna-se a chave.
④ Oxidação anaeróbica de amônia
A amoxidação anaeróbica é um processo de oxidação direta do nitrogênio amoniacal em nitrogênio por bactérias autotróficas sob condição de hipóxia, com nitrogênio nitroso ou nitrogênio nitroso como aceptor de elétrons.
Os efeitos da temperatura e do PH na atividade biológica do anammoX foram estudados.Os resultados mostraram que a temperatura ideal de reação foi de 30°C e o valor de pH foi de 7,8.A viabilidade do reator anaeróbico ammoX para tratamento de águas residuais de alta salinidade e alta concentração de nitrogênio foi estudada.Os resultados mostraram que a salinidade elevada inibiu significativamente a atividade do anammoX, e esta inibição foi reversível.A atividade anaeróbia amox do lodo não aclimatado foi 67,5% menor que a do lodo controle sob salinidade de 30g.L-1(NaC1).A atividade anammoX do lodo aclimatado foi 45,1% menor que a do controle.Quando o lodo aclimatado foi transferido de um ambiente de alta salinidade para um ambiente de baixa salinidade (sem salmoura), a atividade anaeróbica do ammoX aumentou em 43,1%.No entanto, o reator está sujeito a declínio de funcionamento quando funciona em alta salinidade por um longo período.
Comparado com o processo biológico tradicional, o ammoX anaeróbico é uma tecnologia de remoção biológica de nitrogênio mais econômica, sem fonte adicional de carbono, baixa demanda de oxigênio, sem necessidade de reagentes para neutralizar e com menor produção de lodo.As desvantagens do amMOX anaeróbico são que a velocidade de reação é lenta, o volume do reator é grande e a fonte de carbono é desfavorável ao amMOX anaeróbico, o que tem significado prático para resolver as águas residuais de nitrogênio amoniacal com baixa biodegradabilidade.
4. Processo de remoção de nitrogênio por separação e adsorção
① método de separação por membrana
O método de separação por membrana consiste em usar a permeabilidade seletiva da membrana para separar seletivamente os componentes do líquido, de modo a atingir o objetivo de remoção do nitrogênio amoniacal.Incluindo osmose reversa, nanofiltração, membrana desamoniante e eletrodiálise.Os fatores que afetam a separação da membrana são características da membrana, pressão ou voltagem, valor de pH, temperatura e concentração de nitrogênio amoniacal.
De acordo com a qualidade da água das águas residuais de nitrogênio amoniacal descarregadas pela fundição de terras raras, o experimento de osmose reversa foi realizado com águas residuais simuladas com NH4C1 e NaCI.Verificou-se que nas mesmas condições, a osmose reversa apresenta maior taxa de remoção de NaCI, enquanto o NHCl apresenta maior taxa de produção de água.A taxa de remoção de NH4C1 é de 77,3% após o tratamento por osmose reversa, que pode ser usado como pré-tratamento de águas residuais com nitrogênio amoniacal.A tecnologia de osmose reversa pode economizar energia, boa estabilidade térmica, mas a resistência ao cloro e a resistência à poluição são fracas.
Um processo de separação por membrana de nanofiltração bioquímica foi usado para tratar o lixiviado do aterro, de modo que 85% ~ 90% do líquido permeável foi descarregado de acordo com o padrão, e apenas 0% ~ 15% do líquido concentrado de esgoto e lama foram devolvidos ao tanque de lixo.Ozturki et al.tratou o lixiviado do aterro de Odayeri na Turquia com membrana de nanofiltração, e a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal foi de cerca de 72%.A membrana de nanofiltração requer pressão mais baixa que a membrana de osmose reversa, fácil de operar.
O sistema de membrana de remoção de amônia é geralmente usado no tratamento de águas residuais com alto teor de nitrogênio amoniacal.O nitrogênio amoniacal na água tem o seguinte equilíbrio: NH4- +OH-= NH3+H2O em operação, as águas residuais contendo amônia fluem no invólucro do módulo de membrana e o líquido absorvente de ácido flui no tubo da membrana módulo.Quando o PH das águas residuais aumenta ou a temperatura aumenta, o equilíbrio se desloca para a direita e o íon amônio NH4- torna-se o NH3 gasoso livre.Neste momento, o NH3 gasoso pode entrar na fase líquida de absorção de ácido no tubo a partir da fase de águas residuais no invólucro através dos microporos na superfície da fibra oca, que é absorvido pela solução ácida e imediatamente se torna NH4 iônico.Mantenha o PH das águas residuais acima de 10 e a temperatura acima de 35 ° C (abaixo de 50 ° C), de modo que o NH4 na fase de águas residuais se torne continuamente NH3 para a migração da fase líquida de absorção.Como resultado, a concentração de nitrogênio amoniacal no lado das águas residuais diminuiu continuamente.A fase líquida de absorção de ácido, por conter apenas ácido e NH4-, forma um sal de amônio muito puro, e atinge certa concentração após circulação contínua, que pode ser reciclada.Por um lado, o uso desta tecnologia pode melhorar muito a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal nas águas residuais e, por outro lado, pode reduzir o custo operacional total do sistema de tratamento de águas residuais.
②método de eletrodiálise
A eletrodiálise é um método de remoção de sólidos dissolvidos de soluções aquosas aplicando uma voltagem entre os pares de membranas.Sob a ação da tensão, os íons de amônia e outros íons nas águas residuais de amônia-nitrogênio são enriquecidos através da membrana na água concentrada contendo amônia, de modo a atingir o objetivo de remoção.
O método de eletrodiálise foi utilizado para tratar águas residuais inorgânicas com alta concentração de nitrogênio amoniacal e obteve bons resultados.Para águas residuais de nitrogênio amoniacal de 2.000-3.000 mg /L, a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal pode ser superior a 85%, e a água concentrada de amônia pode ser obtida em 8,9%.A quantidade de eletricidade consumida durante a operação da eletrodiálise é proporcional à quantidade de nitrogênio amoniacal nas águas residuais.O tratamento de águas residuais por eletrodiálise não é limitado pelo valor de pH, temperatura e pressão e é fácil de operar.
As vantagens da separação por membrana são alta recuperação de nitrogênio amoniacal, operação simples, efeito de tratamento estável e nenhuma poluição secundária.No entanto, no tratamento de águas residuais de alta concentração de nitrogênio amoniacal, exceto a membrana desamoniacada, outras membranas são fáceis de incrustar e entupir, e a regeneração e a retrolavagem são frequentes, aumentando o custo do tratamento.Portanto, este método é mais adequado para pré-tratamento ou águas residuais de nitrogênio amoniacal de baixa concentração.
③ Método de troca iônica
O método de troca iônica é um método para remover nitrogênio amoniacal de águas residuais usando materiais com forte adsorção seletiva de íons amônia.Os materiais de adsorção comumente usados são carvão ativado, zeólita, montmorilonita e resina de troca.Zeólita é um tipo de sílico-aluminato com estrutura espacial tridimensional, estrutura de poros regulares e orifícios, entre os quais a clinoptilolita tem forte capacidade de adsorção seletiva para íons de amônia e baixo preço, por isso é comumente usada como material de adsorção para águas residuais de nitrogênio amoniacal em engenharia.Os fatores que afetam o efeito do tratamento da clinoptilolite incluem tamanho de partícula, concentração influente de nitrogênio amoniacal, tempo de contato, valor de pH e assim por diante.
O efeito de adsorção do zeólito no nitrogênio amoniacal é óbvio, seguido pelo ranito, e o efeito do solo e da ceramisita é fraco.A principal forma de remover o nitrogênio amoniacal da zeólita é a troca iônica, e o efeito de adsorção física é muito pequeno.O efeito de troca iônica da ceramita, solo e ranita é semelhante ao efeito de adsorção física.A capacidade de adsorção dos quatro enchimentos diminuiu com o aumento da temperatura na faixa de 15-35°C e aumentou com o aumento do valor do pH na faixa de 3-9.O equilíbrio de adsorção foi alcançado após 6h de oscilação.
A viabilidade de remoção de nitrogênio amoniacal de lixiviados de aterros sanitários por adsorção de zeólita foi estudada.Os resultados experimentais mostram que cada grama de zeólita tem um potencial de adsorção limitado de 15,5mg de nitrogênio amoniacal, quando o tamanho da partícula de zeólita é de 30-16 mesh, a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal atinge 78,5%, e sob o mesmo tempo de adsorção, dosagem e tamanho da partícula do zeólito, quanto maior a concentração influente de nitrogênio amoniacal, maior a taxa de adsorção, e é viável para o zeólito como adsorvente remover o nitrogênio amoniacal do lixiviado.Ao mesmo tempo, aponta-se que a taxa de adsorção de nitrogênio amoniacal pela zeólita é baixa e é difícil para a zeólita atingir a capacidade de adsorção de saturação na operação prática.
O efeito da remoção do leito biológico de zeólita sobre o nitrogênio, DQO e outros poluentes no esgoto simulado da aldeia foi estudado.Os resultados mostram que a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal pelo leito biológico de zeólita é superior a 95%, e a remoção de nitrogênio nitrato é grandemente afetada pelo tempo de residência hidráulica.
O método de troca iônica tem as vantagens de pequeno investimento, processo simples, operação conveniente, insensibilidade ao veneno e à temperatura e reutilização de zeólita por regeneração.Porém, no tratamento de águas residuais com nitrogênio amoniacal em alta concentração, a regeneração é frequente, o que traz transtornos à operação, por isso precisa ser combinada com outros métodos de tratamento com nitrogênio amoniacal, ou utilizada para tratar águas residuais com nitrogênio amoniacal em baixa concentração.
Fabricante e fornecedor de zeólita 4A no atacado |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Horário da postagem: 10 de julho de 2024
