給水中的氨氮建議使用沸石

水體中的氨氮, 來源于生活污水和工業(yè)廢水的污染。水源水中的氨氮, 不僅造成水質方面的問題, 而且對凈水工藝提出了新的問題。水源水中的氨氮, 是水的感官水質指標不良的原因之一,我國一些污染了的湖泊氨氮都很高, 藻類瘋長,氨氮作為無機氮之一, 無疑是水質富營養(yǎng)化的重要因素, 而磷則認為是決定因素。富營養(yǎng)化現象并不只限于湖泊, 我國有些河流也有“ 水華”出現。

氨氮對水處理工藝的影響

水中的氨氮可用作為實行氯胺消毒, 從而可降低水中的消毒副產品DBPs , 并且氯胺在管網中消失較緩慢, 有利于管網水質, 但是會造成管網水NO - 增加。另一方面水中的氨氮將造成水處理工藝上的問題。

2 .1 ???造成除錳困難

水中的錳一般以 Mn2+狀態(tài)存在 ，除錳時必須使之氧化成四價錳，在以氯消毒時, 由于氯的氧化電位高于錳, 錳得以氧化, 氯胺的氧化電位低于錳的氧化電位, 故造成除錳困難。

2 .2 ???生成氯化氰消毒副產物

水中有氨及有機物存在時, 加入氯后, 將產生氯化氰。

NH3 +有機物 +Cl2 ※氯化氰

氯化氰在人體中迅速代謝生成氰化物CN -, 衛(wèi)生組織在 1993 年提出的“ 飲用水水質準則”中, 指導值為 70μg/ L , 這是按照CN -的指導值提出的,在用氯和氯胺消毒的水中, 檢出的氯化氰的濃度分別為 0 .4 和 1 .6μg/ L 。

2.3 ???影響水中有機物的氧化效率

在處理受到污染的原水時, 往往在常規(guī)水處理工藝后, 繼之以臭氧—生物活性炭處理工藝。一般希望既能去除水中的有機物, 又能去除水中的氨氮。氨氮在生物活性炭濾池中在亞硝化菌及硝化菌的作用下, 通過水中的溶解氧氧化, 使之轉化成硝酸鹽, 每氧化 1mg/ L 氨氮, 要消耗溶解氧 4 .57mg/ L , (不考慮用于合成細菌體的氮)。而降低 1mg/ L COD (可生化部分)通過異養(yǎng)菌的作用 , 則僅需 1mg/ L 的溶解氧。在臭氧-生物活性炭水處理工藝中 , 由于進入活性炭濾池的水中的溶解氧大濃度不超過 8-9mg/ L , 在氨氮濃度大于 2mg/ L 時, 溶解氧即不能同時滿足兩方面的需要。為此, 必需增加生物預處理工藝, 以對氨氮和有機物作為初步處理。實踐證明氨氮可去除 80 —90 ?, 而生物活性炭濾池則將主要用于去除水中的有機污染物。也有人研究過在生物預處理過程中, 氨氮與有機物的相互影響 。

3去除水中氨氮的處理工藝

用以去除水中氨氮的處理工藝有 :曝氣法, 折點加氯法, 沸石過濾法及生物氧化法?，F分別扼要介紹, 并予以比較。

3 .1 ???曝氣除氨法

曝氣法是去除水中溶解性氣體的常用方法, 對于水中的氨氮, 必需考慮它在水中存在的狀態(tài)。氨的離解常數為 1 .8 ×10-5(25 ℃), 可以算出當 pH = 7 .0 時, 水中[ NH4 ] =180[ NH 3] , 即水中主要為 NH + 離子 ;當 pH =11 時, [ NH ] =55[ NH +] , 即水

中主要為溶解的分子態(tài)NH3 , 易于在曝氣過程中從水中逸出, 有研究者在兩只面積為 0 .58m2 , 木質齒形填料高 2 .1m 的曝氣塔上進行試驗, 水從塔頂布水器流下, 塔底鼓入空氣。水的pH 調至 11 .0 , 于水與空氣的重量比為 0 .12 ～ 0 .16 時, 好的NH3 去除率為 90 ?。此工藝需調整 pH , 耗堿量巨大, 且有大量沉淀, 冬天結冰, 效率降低。

3 .2 ???折點加氯除氨

折點加氯除氨的化學反應可簡化為:

2NH3 +3Cl2 ※N 2 +6HCl

其時在余氯-加氯量曲線上出現一個折點 , 余氯量低。折點加氯量與水中氨氮之比為 3 ×35 .45 ×2÷ 2 ×14 ≌7 .6 , 一般加氯量要達到氨氮的 9 ～ 10 倍,以達到除鐵、錳 、色度及消毒的目的, 加氯量要達到幾個甚至幾十mg/ L , 導致水中消毒副產物濃度增加。氯仿濃度會高至幾十～ 幾百 μg/ L , 此外尚有鹵代醋酸, 鹵代醛, 鹵代酮等等消毒副產物, 增加了飲用者的致癌風險。近年代折點加氯已較少采用。

3 .3 ???沸石除氨

沸石是一種硅鋁酸鹽礦物，具有獨特額的礦物和晶體化學性質, 外觀為灰白色, 我國內蒙古、遼寧、甘肅、山西、浙江、河北等地都有生產 , 如河北某廠生產的天然(斜發(fā))沸石, 20 —60 目粒度占 95 ?以上, 含水率在 10 ?以下, 比表面積為 250m2/ g , 鈣交換量大于 100mg/g 。沸石除氨裝置較為簡單, 為一圓柱形濾器。器內底部有卵石, 粗砂墊層。上部放置沸石。厚度可取0 .6 ～ 1 .0m ?濾速取 2 ～ 4m/ h 。當進水氨氮濃度為4 .0mg/ L , 出水濃度達到 0 .5mg/ L 時, 沸石的除氨交換容量如表 2 所示。于出水氨氮濃度大于 0 .5mg/ L , 停產再生。再生液用 3 —5 ?NaCl 溶液, 以 8 —10m/ h 濾速過濾, 然后用除氨水沖洗后投產。沸石對水中的鈣及其他金屬也有一定去除作用。

3 .4 生物氧化法去除氨氮

生物氧化法是近十幾年來在我國發(fā)展起來的污 染水源的預處理工藝。各型生物氧化設備都裝有填料, 設備投產前先以低的水力負荷運行, 進行掛膜, 使填料表面逐步發(fā)育布滿生物膜, 生物酶的催化作用使水中的溶解氧氧化水中有機物 、氨氮以及其他可被氧化的物質, 從而得以除去或轉化成無害的物質。生物氧化處理設備型式有多種, 塔式生物濾池為一架空的圓形或方形池, 無底, 利用空氣自然流動進行曝氣, 內裝立波填料, 水從頂部布水系統(tǒng)噴出, 流經填料表面淋入下部集水池。接觸氧化池為一長方形水池, 分為 2 -3 格, 內掛YDT 彈性填料, 水深約4m , 底部有曝氣裝置。進入池中的水可由上而下, 或由下而上流過每一格的填料, 出水得以凈化。接觸氧化池也可采用陶粒作填料, 陶粒填料池與一般重力濾池相似, 填料高度 2m , 水從上向下流動, 底部有多孔管或其他曝氣裝置。流化床生物氧化池利用由下而上挾帶空氣的水流, 使填料在設備中呈流化的懸浮狀態(tài)。目前已有產水 6 ×106m3/ d 接觸氧化池投入生產。

3 .5 ???各型除氨工藝比較

曝氣除氨由于需調整pH , 耗堿量大, 用氣量大, 其費用為折點加氯及水溫氧化的 5 ～ 10 倍, 不宜采用。折點加氯除氨由于其消毒副產物的生成, 目前已較少采用。沸石除氨需用食鹽再生, 成本也較高,宜于小型水廠采用。生物氧化除氨由于其凈水效率高, 能同時去除多種污染物, 成本低, 受到廣泛的歡迎。