【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 處理方法各有特色，但也均有一定的局限性。從國(guó)內(nèi)外高濃度氨氮廢水處理工藝的現(xiàn)狀來看，國(guó)內(nèi)多采用生化法和氨吹脫法，而國(guó)外多采用生化法和磷酸銨鎂沉淀法 [7]。以環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展觀念為出發(fā)，可將這幾種脫氮工藝分為三類:⑴ 將廢水中的 NH4轉(zhuǎn)化為無害的 N2 并逸入大氣，雖治理了氨氮污染，但也浪費(fèi)了有價(jià)值的氨資源，例如生化法和折點(diǎn)氯化法。⑵ 將 NH4+從廢水中分離、脫出或排入大氣，再進(jìn)入后續(xù)處理工序，如氨吹脫法和離子交換法。這些方法都會(huì)帶來 NH4+的二次污染和 NH4+資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。其中，氨吹脫法脫氮效果雖好，但能耗大，特別是汽提法，處理 1t 廢水至少需要 的蒸汽 [8]。以處理氨氮濃度為 3177mg/L 的化肥廠氨氮廢水為例，若用汽提法每天處理廢水 300m3，要求出水氨氮含量為 ，則每天大約浪費(fèi) 氨；若按我國(guó)目前合成氨的噸氨平均工藝綜合能耗水平推算，相當(dāng)于每天浪費(fèi)約 標(biāo)煤。 ⑶ 將 NH4+轉(zhuǎn)化為可利用物質(zhì)，使得廢水資源化，如磷酸銨鎂沉淀（MAP）法。 節(jié)能減耗的脫氮新工藝從 20 世紀(jì) 70 年代以后,我國(guó)開始采用傳統(tǒng)的活性污泥硝化反硝化法以及在其基礎(chǔ)上開發(fā)的一系列新生物脫氨氮工藝及其改進(jìn)型工藝，如缺氧/好氧（A/O）法、序批式活性污泥法（SBR ） 、吸附 生物降解（AB）法、氧化溝（OD）法和生物膜法等，在合成氨廢水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，不過主要適用于處理低濃度或中低濃度的氨氮廢水，且都有一定的局限性。從可持續(xù)發(fā)展的要求出發(fā)，傳統(tǒng)生物脫氮工藝有兩個(gè)明顯的不足 [9]：一是能耗相當(dāng)大，氨氮的氧當(dāng)量為 ，要供養(yǎng)就必須要耗能，若設(shè)置內(nèi)回流，則又要增加能耗；二是耗費(fèi)資源，在反硝化過程中需要以有機(jī)氮作為電子供體，如若系統(tǒng)內(nèi)碳源不足，還需投加甲醇等外加碳源，既造成資源的耗費(fèi)，同時(shí)也是另一種形式的能耗。積極致力于探尋經(jīng)濟(jì)高效的生物脫除氨氮技術(shù)，也是近些年來水污染控制工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)，我國(guó)已取得重要進(jìn)展：一方面是在生物脫氮理論方面有了重大的新發(fā)現(xiàn)，例如厭氧氨氧化作用、好氧反硝化作用和異養(yǎng)硝化作用等微生物生化作7用的發(fā)現(xiàn)；另一方面則是與之相對(duì)應(yīng)的新型生物脫氮工藝的出現(xiàn)，例如“同時(shí)硝化/反硝化” （SND）新工藝 [10]、 “短程硝化反硝化 ”新工藝 [1112]和“半硝化厭氧氨氧化” （SHARON ANAMMAOX）新工藝等。與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比，新型工藝具有節(jié)能減耗和經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn)，特別是無需外加碳源的半硝化厭氧氨氧化脫氮新工藝，更適用于處理焦化、石化、化肥及垃圾滲濾液等低碳源的高氨氮廢水工業(yè)，這既符合廢水處理的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，也為高濃度氨氮廢水的高效生物脫氮提供了良好應(yīng)用前景的途徑。82 設(shè)計(jì)部分 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)題目：2400 噸/天合成氨廢水處理工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)量：處理量 Q=2400 噸/天表 1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)項(xiàng)目 CODcrmg/L NH3N mg/L S2mg/L pH水溫 C0原水 1000 100 20 9～10 30出水 200 80 6～9 20 設(shè)計(jì)依據(jù) 《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》 《中華人民共和國(guó)水污染防治法》 《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB134582022 《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500142022 《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500152022 《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》GB30961993 《鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》CECS9797 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500102022 《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500692022 《給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》CECS138:2022 《水處理設(shè)備制造技術(shù)條件》JB293286 《污水處理設(shè)備通用技術(shù)條件》JB/T 89381999 《城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》CJJ3189 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB500092022 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500102022/12/10 《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ68899 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》BJ1788 《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500032022 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》GJ9494 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》SL/T19196 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500112022 《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5019193 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500072022/12/10 《建筑基礎(chǔ)處理技術(shù)規(guī)范》JGJ7991 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBJ1696 其他國(guó)家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn) 相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)及業(yè)主提供的水質(zhì)要求。 設(shè)計(jì)原則目前氨氮廢水處理方法主要有以下幾種：物理方法有蒸餾、空氣吹脫、反滲透、土壤灌溉，化學(xué)方法有離子交換法、折點(diǎn)氯化法、化學(xué)沉淀法、電滲透、電化學(xué)處理、催化裂解法，自然方法有氧化塘、土壤灌溉法等，生物方法有硝化、反硝化、短程硝化反硝化等。但很多方法并不適合純堿廢水處理，均有不足之處，如氣提法能耗高、容易結(jié)垢，并且必須進(jìn)行后處理，否則會(huì)產(chǎn)生二次污染。用吹脫法處理高氨氮廢水，其能量消耗高，產(chǎn)生大氣污染；吹脫法需要在 pH 高于的條件下才能實(shí)現(xiàn)，用石灰調(diào)整 pH 值會(huì)使吹脫塔結(jié)垢，因此吹脫法的應(yīng)用受到限制；吹脫效果還受到水溫的影響；另外，由于吹脫塔的投資很高，維護(hù)不方便，國(guó)外一些吹脫塔基本上都己停運(yùn)行。吸附法受平衡過程控制，不可能除去廢水中少量的氨氮，離子交換法樹脂用量較大，再生頻繁，廢水需預(yù)處理除去懸浮物。生物硝化反硝化法是現(xiàn)階段較為經(jīng)濟(jì)有效的方法，工藝較為成熟，并已進(jìn)人工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，但該法的缺點(diǎn)是溫度及廢水中的某些組分較易干擾進(jìn)程，且占地面積大、反應(yīng)速度慢、污泥馴化時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)高濃度氨氮廢水的處理效果不夠理想；常規(guī)的化學(xué)沉淀法采用鐵鹽、鋁鹽、石灰法，將產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥的濃縮脫水性能較差，給整個(gè)工藝增加困難。上述方法的共同不足之處是處理后的氨氮無法回收利用。基于可持續(xù)發(fā)展觀念，在高濃度氨氮廢水處理方面，不僅要追求高效脫氮的環(huán)境治理目標(biāo)，還要追求節(jié)能減耗、避免二次污染、充分回收有價(jià)值的氨10資源等更高層次的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)，才是治理高濃度氨氮廢水的比較理想的技術(shù)發(fā)展方向。認(rèn)真貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的政策，按照國(guó)家頒布的有關(guān)法律、法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 物理法⑴ 蒸餾法調(diào)節(jié)水樣的 pH 使其在 ~ 的范圍，加入適量氧化鎂使呈微堿性，蒸餾釋放出的氨被吸收于硫酸或硼酸溶液中。采用納氏比色法，以硼酸溶液微吸收液。⑵ 空氣吹脫法空氣吹脫法是使水作為不連續(xù)相與空氣接觸，利用水中組份的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮轉(zhuǎn)移至氣相而除去。此法可將廢水 pH 值調(diào)至堿性(911)，廢水中離子態(tài) NH4N 轉(zhuǎn)為分子態(tài)銨，然后通入空氣將氨除去。但廢水中氨氮并末完全除去，且會(huì)生成二次污染。該方法不適用，但是可以考慮和后續(xù)生化設(shè)施形成組合工藝，能滿足廢水處理要求。⑶ 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)脫氨循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由冷卻塔、循環(huán)泵和換熱設(shè)備組成。具有合適的水溫、長(zhǎng)的停留時(shí)間、巨大的填料表面積、充足的空氣等條件，可促使氨氮的轉(zhuǎn)化，其中 80%為硝化作用，10%為解吸作用，10%為微生物作用。本方法適于低濃度氨氮廢水。⑷ 負(fù)壓蒸餾法負(fù)壓蒸餾方法原理是在負(fù)壓條件下，在密閉的承壓容器內(nèi)加熱使廢水中的氨氮在較低的沸點(diǎn)條件下餾出，冷凝收集后回收游離態(tài)的氨，用鹽水吸收形成固定形態(tài)氨后，回用工藝過程。此方法主要是針對(duì)跑冒漏滴形成的氨氮濃度較高冷凝液，碳化塔煮液，設(shè)備檢修清洗水，水量相對(duì)較小的情況下進(jìn)行連續(xù)蒸餾，可根據(jù)物料回收率考慮多效情況，但能耗指標(biāo)有所下降，對(duì)產(chǎn)區(qū)的水汽車間工業(yè)鍋爐的蒸汽依賴較大，且操作控制麻煩，根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，可采用一效或二效的蒸發(fā)，避免后續(xù)生物處理氨氮負(fù)荷過大。 化學(xué)法⑴ 離子交換法離子交換法是指利用天然的或是人工合成的帶有交換官能團(tuán)的物質(zhì)對(duì)廢水中進(jìn)行處理的方法。由于氨氮采用普通的強(qiáng)酸性或是弱酸性的陽離子交換樹脂的去11除效果并不理想，且如果廢水中的其他金屬離子較多，對(duì)氨氮的選擇性交換較弱，出水漏氨現(xiàn)象明顯。目前開發(fā)的有專用離子交換樹脂法，采用專用樹脂，提高對(duì)氨氮的交換去除效果，反洗再生液可回收氨，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，但是離子交換樹脂的投資較大，且專用樹脂的使用存在單一性，來源不廣，且每年樹脂更換率在 3%~7%左右，費(fèi)用較高?？筛鶕?jù)企業(yè)實(shí)際情況綜合考慮，對(duì)循環(huán)水中氨氮較高外排水，設(shè)備冷凝液，氨母液換熱器等設(shè)備清洗液等，采用專用離子交換樹脂方法進(jìn)行回收廢水中的氨氮。⑵ 折點(diǎn)氯化法折點(diǎn)氯化法是將氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量較低，而氨的濃度為零。當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯會(huì)增多，該點(diǎn)稱為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。折點(diǎn)氯化機(jī)理為氯氣與氨反應(yīng)生成無害的氮?dú)?。但此法?duì)氯氣使用安全和貯存要求高，對(duì) pH 要求高，產(chǎn)生的水需中和處理，因此處理成本高。另外副產(chǎn)物氯銨和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。且如果同生物法組合使用，不宜放置前端，因折點(diǎn)加氯法不易控制，很容易造成過量，造成后續(xù)生物處理效果不好。而放置在生物處理法后，需要考慮氯氣過量問題，可能需要脫氯。⑶ 化學(xué)沉淀法此法同樣處理成本高且會(huì)造成二次污染，且污泥量大，污泥中的有毒有害物質(zhì)需要考慮按照國(guó)家對(duì)有毒有害固體廢棄物處置方式其專有的方式進(jìn)行回收處理，另外需投加混凝劑，和針對(duì)氰化物，硫化等的專用絮凝劑，成本較高。化學(xué)沉淀話應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，不宜單獨(dú)采用，可根據(jù)廢水懸浮物含量，和有毒有害物質(zhì)對(duì)生物化學(xué)處理的影響情況，綜合考慮，采用組合工藝，對(duì)廢水進(jìn)行處理，有效節(jié)省成本，有達(dá)到處理廢水的排放要求。 自然處理法⑴ 氧化塘氧化塘工藝是經(jīng)過人工適當(dāng)修正過的土地，設(shè)圍堤或防滲層的池塘，主要利用自然生物凈化功能使污水得到凈化的一種污水處理工程技術(shù)。氧化塘方法叫適合高氨氮的外排廢水，種植水葫蘆，蘆葦?shù)葘?duì)氨氮高吸收利用的功能的水生植物。氧化塘費(fèi)用較一般廢水處理工藝運(yùn)行費(fèi)用較低，基本無運(yùn)行費(fèi)用，但是占地面積12跟土壤處理法一樣，不適合用地面積緊張的企業(yè)。⑵ 土壤灌溉法把低濃度的氨氮廢水（50mg/l）作為農(nóng)作物的肥料來使用。但純堿廢水呈堿性，不適用。需要較大的土地面積，一般工業(yè)產(chǎn)區(qū)不適合此種處理方式，土地成本較高，適合在郊區(qū)具有較大農(nóng)用面積產(chǎn)區(qū)。且要污染物其他指標(biāo)需要達(dá)到農(nóng)用水標(biāo)準(zhǔn)，純堿廢水的堿性回調(diào)，需好用大量的酸，成本相對(duì)較低，但需要根據(jù)實(shí)際情況采用，因地制宜。 生物法⑴ 傳統(tǒng)硝化、反硝化分為硝化和反硝化兩個(gè)階段，在將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮的基礎(chǔ)上，硝化階段是將污水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮的過程，反硝化階段是將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮?dú)獾倪^程。由于硝化、反硝化工藝在反硝化階段需要有一定的有機(jī)物，而純堿廢水基本無有機(jī)物，需加入大量的碳源（如甲醇） 。在生化階段采用傳統(tǒng)的生物脫氮方法，常用的生物脫氮方法有前置生物脫氮法（A/O 工藝）和后置生物脫氮法。后置生物脫氮法占地比前置生物脫氮法的大，增加了工程的基建投資；在處理純堿費(fèi)時(shí)中，相對(duì)于前置反硝化過程需要外加更多的碳源，這樣將增加廢水的處理成本且外加碳源的量不易控制，易造成出水COD 上升。而前置生物脫氮法具有占地少、針對(duì)于純堿費(fèi)時(shí)外加碳源少的、出水COD 基本不影響等優(yōu)點(diǎn)，相比于后置反硝化采用前置反硝化更具優(yōu)勢(shì)。⑵ 短程硝化、反硝化將硝化反應(yīng)控制在氨氮化產(chǎn)生 NO2階段，阻止其進(jìn)一步氧化，直接以 NO2作為反消化菌體呼吸鏈氫受體進(jìn)行反硝化。此過程減少了亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽，然后硝酸鹽再還原成亞硝酸鹽的反應(yīng)，降低了消耗。短程硝化工藝比傳統(tǒng)工藝節(jié)省壓縮空氣 25%，相應(yīng)電耗大幅降低；節(jié)省反硝化所需的有機(jī)碳源 40%，這對(duì)C/N 比值低的合成氨排水來說，可節(jié)省不少處理藥劑成本；省去了二步反應(yīng)，使硝化反應(yīng)時(shí)間縮短，好氧池池容較小，降低了投資；二氧化氮直接反硝化速率又比三氧化氮速度高 63%，可縮短反硝化時(shí)間，減少基建投資 20%~25%；外排污泥減少 40%~50%，可降低污泥處理費(fèi)用 50%；減少硝化反應(yīng)加堿量，因反硝化效率13提高 95%以上，相應(yīng)會(huì)多產(chǎn)生剩余堿供硝化反應(yīng)，節(jié)省中和用堿量 30%。綜合來看，短程硝化 A/SBR 處理新工藝節(jié)能、節(jié)水、節(jié)投資、省處理費(fèi)，比傳統(tǒng)工藝省基建投資 20%~30%，省污水處理費(fèi)用 20%~30%，推廣價(jià)值很大。 合成氨行業(yè)廢水處理主要采用氮液蒸餾的方法或是離子交換除氮作源頭處理，氮液蒸餾后的殘液可使用生物法如硝化、反硝化去氮作最終末端處理。 污水處理工藝的確定合成氨廢水具有高氨氮、難治理的特點(diǎn)。以生產(chǎn)合成氨、尿素、純堿復(fù)合肥等產(chǎn)品為主的企業(yè)所排放的廢水往往具有低碳高氨氮的特點(diǎn)，其氨氮濃度往往上千，處理一直是個(gè)難題，如果直接排入混合污水處理廠，則會(huì)引起較大的氨氮沖擊負(fù)荷，因此需預(yù)先在廠內(nèi)進(jìn)行處理。本文介紹處理高氨氮廢水的三種資源化回收技術(shù)：以氨水形式回收氨氮的廢水處理技術(shù)；將氨氮制成硫酸銨回收利用的廢水治理技術(shù)；既能高效脫氮又能充分回收氨氮的磷酸銨鎂（俗稱鳥糞石）結(jié)晶沉淀法，其中重點(diǎn)介紹鳥糞石結(jié)晶沉淀法回收氨氮技術(shù)。這些廢水處理技術(shù)有效地治理了高氨氮廢水，具有節(jié)能減耗、無二次污染和污染物可得到充分回收利用等特點(diǎn)，是處理高濃度氨氮廢水的可持續(xù)發(fā)展方向。 污泥的濃縮和脫水 為了妥善處理、處置污水處理過程中產(chǎn)生的柵渣、污泥，避免二次污染，須對(duì)污泥進(jìn)行濃縮、脫水。⑴ 污泥的濃縮由于污泥含水量大，