Principales métodos para eliminar el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales
En los últimos 20 años, se han realizado muchas investigaciones sobre el tratamiento de aguas residuales con nitrógeno amoniacal. Su alcance de investigación involucra varios procesos de tratamiento, como métodos biológicos y métodos físicos y químicos. Actualmente, el tratamiento con nitrógeno amoniacal tiene buena practicidad. Las tecnologías más utilizadas en China son: método de desnitrificación biológica, método de extracción de amoníaco, método de cloración de punto de interrupción y precipitación química. método, método de intercambio iónico, método de membrana líquida, método de riego del suelo, etc.
1. Método biológico
1. Mecanismo del método biológico: mecanismo biológico de nitrificación y desnitrificación
En el proceso de tratamiento de desnitrificación biológica de aguas residuales, primero en condiciones aeróbicas, mediante nitrificación aeróbica, el nitrógeno amoniacal en el las aguas residuales se oxidan en nitrito o nitrato por la acción de bacterias; luego, en condiciones anóxicas, se utilizan bacterias desnitrificantes (bacterias desnitrificantes) para reducir el nitrito y el nitrato en nitrógeno y escapar de las aguas residuales. Por tanto, la desnitrificación biológica de aguas residuales incluye dos etapas: nitrificación y desnitrificación. El flujo del proceso de desnitrificación biológica se muestra en la Figura 1.
La reacción de nitrificación es el proceso de convertir el nitrógeno amoniacal en nitrato. Incluye dos pasos de reacción básicos: la reacción de convertir el nitrógeno amoniacal en nitrito con la participación de las bacterias nitritas; de bacterias nitrito. La reacción en la que la sal se convierte en nitrato.
En condiciones anóxicas, debido a la acción de las bacterias desnitrificantes facultativas (bacterias desnitrificantes), el proceso de reducción del nitrato o nitrito producido durante el proceso de nitrificación a N2 se denomina desnitrificación. Los donadores de electrones en el proceso de desnitrificación son diversos sustratos orgánicos (fuentes de carbono).
El método de desnitrificación biológica puede eliminar una variedad de compuestos que contienen nitrógeno, y la tasa de eliminación total de nitrógeno puede alcanzar el 70%-95%. Tiene poca contaminación secundaria y es relativamente económico, por lo que se usa más. hogar y en el extranjero. Sin embargo, la desventaja es que ocupa una gran superficie y tiene baja eficiencia a bajas temperaturas [11].
2. Método biológico tradicional
En la actualidad, el método de tratamiento biológico más maduro utilizado en el tratamiento real de aguas residuales de nitrógeno amoniacal en el país y en el extranjero es la desnitrificación biológica previa a la desnitrificación tradicional. como los procesos A/O, A2/O, etc., pueden eliminar el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales hasta cierto punto. Las vías de desnitrificación biológica tradicionales generalmente incluyen dos etapas: nitrificación y desnitrificación. Las reacciones de nitrificación y desnitrificación se completan mediante bacterias nitrificantes y bacterias desnitrificantes, respectivamente. Debido a los diferentes requisitos de las condiciones ambientales, estos dos procesos no pueden ocurrir al mismo tiempo, solo pueden ocurrir. procede de forma secuencial, es decir, la reacción de nitrificación ocurre en condiciones aeróbicas y la reacción de desnitrificación ocurre en condiciones anóxicas o anaeróbicas. La mayoría de los procesos de desnitrificación biológica desarrollados separan así la zona anóxica de la zona aeróbica, formando un proceso de nitrificación y desnitrificación gradual para que la nitrificación y la desnitrificación puedan proceder de forma independiente. En 1932, Wuhrmann estableció el proceso de posdesnitrificación (post-desnitrificación) utilizando desnitrificación endógena y Ludzack y Ettinger propusieron el proceso de predesnitrificación (pre-desnitrificación) en 1962. En 1973, Barnard combinó los dos procesos anteriores y añadió The A/. Se propuso el proceso O, y posteriormente aparecieron varios procesos mejorados, como el proceso Bardenpho, Phoredox (A2/O) UCT, JBH, AAA, etc. Estos son procesos tradicionales típicos de nitrificación y desnitrificación [12].
3. Sistema A/O
El sistema de desnitrificación y eliminación de fósforo A/O es un sistema de desnitrificación y eliminación de fósforo anóxico y aeróbico. Es un proceso desarrollado principalmente por Estados Unidos, Sudáfrica y otros países en la década de 1970 para eliminar los contaminantes de nitrógeno de las aguas residuales, y también tiene cierto efecto sobre la desfosforización [13]. El flujo del proceso es permitir que las aguas residuales pasen por etapas anóxicas y aeróbicas en secuencia, por lo que se conoce comúnmente como sistemas de desnitrificación y eliminación de fósforo anóxicos y aeróbicos, o sistemas A/O para abreviar. El sistema A/O tiene un proceso simple, operación y administración convenientes y puede modificarse fácilmente utilizando el original de fábrica, mejorando así la calidad del agua efluente. En los últimos años se ha utilizado cada vez más. El proceso del método A/O se muestra en la Figura 2.
4. Proceso anóxico/aeróbico (denominado método A2/O)
El proceso de tratamiento del método A2-O se realiza en condiciones aeróbicas, en las que se encuentran NH3 y sales de amonio en las aguas residuales. se nitrifica en NO2--N y NO3--N bajo la acción de bacterias, y luego, en condiciones anóxicas, NO2--N y NO3--N se reducen a N2 mediante una reacción de desnitrificación para lograr el propósito de la desnitrificación. A2/O es un proceso comúnmente utilizado en la actualidad. Agrega una sección anaeróbica y una sección anóxica sobre la base del método A/O. El flujo del proceso A2/O tradicional se muestra en la Figura 3.
5. Proceso anaeróbico-anóxico-aeróbico (denominado proceso A1-A2/O)
El proceso A1-A2/O y el proceso A2/O pertenecen a la reacción de nitrificación. Es un proceso de desaminación biológica con nitrificación como proceso básico. La diferencia es que el proceso A1-A2/O agrega una sección de pretratamiento de primer nivel - sección anaeróbica (A1) basada en el proceso A1/O. pasar la hidrólisis (acidificación) El pretratamiento puede cambiar la estructura molecular de las sustancias refractarias en las aguas residuales, mejorar su biodegradabilidad y fortalecer el efecto de desnitrificación.
Aunque la tecnología de la desnitrificación biológica ha avanzado mucho en las últimas décadas, los dos procesos de nitrificación y desnitrificación aún deben llevarse a cabo en dos reactores aislados, o bien en el tiempo o en el espacio creando alternancia. ambientes anóxicos y aeróbicos. Y el proceso de desnitrificación biológica tradicional incluye principalmente dos tipos: predesnitrificación y posdesnitrificación. La predesnitrificación puede utilizar parte de la materia orgánica que se degrada rápida y fácilmente en las aguas residuales como fuentes de carbono. Aunque puede ahorrar el costo de agregar fuentes de carbono adicionales durante la etapa de desnitrificación, el proceso de predesnitrificación no elimina completamente el nitrógeno ni las aguas residuales. y la proporción de reciclaje de lodos también es baja. Si desea obtener una mayor tasa de eliminación de nitrógeno, se debe aumentar la proporción de circulación y el consumo de energía aumentará en consecuencia. La posdesnitrificación se basa en la adición de fuentes de carbono orgánico rápidas y fácilmente degradables. También produce una gran cantidad de lodos, y la DQO y los bajos niveles de OD en el efluente también afectan su calidad. Hay muchos problemas en el proceso de desnitrificación biológica tradicional: (1) el proceso es largo, cubre un área grande y requiere una alta inversión en infraestructura (2) debido a la lenta tasa de proliferación de bacterias nitrificantes y la dificultad para mantener una alta concentración biológica; , especialmente a bajas temperaturas En invierno, el HRT del sistema es más largo, lo que requiere un tanque de aireación más grande, lo que aumenta la inversión y los costos operativos (3) Para mantener una alta concentración biológica y obtener buenos efectos de desnitrificación, el sistema debe funcionar; lodos y nitrificación al mismo tiempo El reflujo líquido aumenta el consumo de energía y los costos operativos (4) El sistema tiene una resistencia débil al impacto y las altas concentraciones de NH3-N y NO2- inhibirán el crecimiento de bacterias nitrificantes; generado durante el proceso de nitrificación requiere la adición de álcali y no solo aumenta el costo del tratamiento, sino que también puede causar contaminación secundaria, etc.
6. Nuevo proceso de desnitrificación biológica
Con la investigación en profundidad sobre la tecnología de desnitrificación biológica, su nuevo desarrollo ha roto la comprensión teórica tradicional. Muchos estudios en los últimos años han demostrado que la reacción de nitrificación no solo la completan bacterias autótrofas, sino que algunas bacterias heterótrofas también pueden realizar la nitrificación; la desnitrificación no solo se realiza en condiciones anaeróbicas, sino que algunas bacterias también pueden realizar la desnitrificación en condiciones aeróbicas; , muchas bacterias desnitrificantes aeróbicas también son bacterias nitrificantes heterótrofas (como la bacteria Thiosphaera pantotropha) y pueden oxidar NH4+ a NO2- y luego realizar directamente reacciones de desnitrificación. Los nuevos desarrollos en conceptos y procesos de la tecnología de desnitrificación biológica [16] incluyen principalmente: atajo nit reificación-desnitrificación (atajo nit reificación-desnitrificación), nitrificación-desnitrificación-desnitrificación simultánea (SND) y oxidación anaeróbica de amonio - ANAMMOX.
7. Proceso de oxidación anaeróbica de amonio
La oxidación anaeróbica de amonio (ANA-MMOX) utiliza nitrato como aceptor de electrones o amoníaco como donante directo de electrones para llevar a cabo la reacción de reducción de nitrato o reacción de desnitrificación. que convierte el nitrógeno nitrito en gas nitrógeno. En comparación con el proceso tradicional de nitrificación y desnitrificación o el proceso simultáneo de nitrificación y desnitrificación, la oxidación anaeróbica del amoníaco tiene muchas ventajas destacadas. Las principales manifestaciones son: (1) No es necesario agregar materia orgánica externa como donante de electrones, lo que puede ahorrar costos y prevenir la contaminación secundaria (2) La reacción de nitrificación consume 2 moles de oxígeno por cada 1 mol de NH4 oxidado; En la reacción anaeróbica de oxidación de amonio, cada oxidación de NH4+ consume 2 moles de oxígeno. 1 mol de NH4+ solo requiere 0,75 moles de oxígeno, y el consumo de oxígeno se reduce en un 62,5% (sin considerar la síntesis celular), por lo que el consumo de oxígeno y el consumo de energía pueden ser. muy reducido (3) La reacción de nitrificación tradicional oxida 1 molNH4+ para producir 2 molH+, y la desnitrificación reduce 1 molNO3- o NO2- producirá 1 molOH-, mientras que la producción de ácido biológico de la oxidación anaeróbica de amoníaco se reduce considerablemente y la producción de álcali se reduce a; cero, lo que puede ahorrar considerables reactivos neutralizantes [17]. Por lo tanto, la oxidación anaeróbica de amonio y su tecnología de proceso tienen un gran valor de investigación y perspectivas de desarrollo.
8. Proceso abreviado de nitrificación y desnitrificación
La nitrificación y desnitrificación abreviada consiste en controlar la nitrificación en la etapa de HNO2 y terminarla, seguido de la desnitrificación. tales como: NH+4 ——HNO2?——N2
Las ventajas del proceso de deshidrogenación biológica de corto alcance: puede ahorrar alrededor del 25% del suministro de oxígeno y reducir el consumo de energía, puede ahorrar un 40%; % de la fuente de carbono requerida para la desnitrificación, en C/N. Bajo ciertas condiciones, se aumenta la tasa de eliminación de TN; la cantidad de lodo generado se reduce hasta en un 50 %; se reduce la cantidad de álcali y se acorta el tiempo de reacción; Sin embargo, la desventaja de la nitrificación y desnitrificación abreviadas es que no pueden mantener la acumulación de HNO2 de manera estable durante mucho tiempo [18]. En la actualidad, el proceso SHARON desarrollado por la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos utilizando esta tecnología ha sido construido y puesto en funcionamiento en la planta de tratamiento de aguas residuales de Dokhaven en Rotterdam, Países Bajos [19].
9. Proceso simultáneo de nitrificación y desnitrificación
El llamado proceso simultáneo de nitrificación y desnitrificación es un fenómeno en el que la reacción de nitrificación y la reacción de desnitrificación ocurren simultáneamente en el mismo reactor y bajo el mismo condiciones de funcionamiento. Al mismo tiempo, dado que el proceso de nitrificación y desnitrificación se lleva a cabo en un reactor, tiene las siguientes ventajas: desnitrificación completa, mayor eliminación de fósforo; volumen de aireación reducido, ahorro de consumo de energía y mayor carga de procesamiento del equipo, menor consumo de energía de alcalinidad; simplificado El diseño y operación del sistema, y las deficiencias del proceso de nitrificación y desnitrificación son que hay muchos factores que influyen y el proceso es difícil de controlar. En la actualidad, los Países Bajos, Dinamarca, Italia y otros países cuentan con plantas depuradoras que funcionan mediante procesos simultáneos de nitrificación, desnitrificación y deshidrogenación [20].
En resumen, el tratamiento biológico de las aguas residuales de nitrógeno amoniacal es relativamente estable, pero generalmente requiere que la concentración de nitrógeno amoniacal sea inferior a 400 mg/L, y la tasa de eliminación total de nitrógeno puede alcanzar del 70% al 95%. El nuevo proceso de desnitrificación biológica es relativamente eficiente en el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración. Actualmente, se ponen en funcionamiento procesos abreviados de nitrificación y desnitrificación y procesos de oxidación anaeróbica de amonio. Sin embargo, las condiciones del proceso son estrictas, especialmente los requisitos para disuelto. El oxígeno es difícil de controlar en aplicaciones prácticas; otras nuevas tecnologías de desnitrificación se encuentran solo en la etapa de investigación experimental. Para las aguas residuales que contienen nitrógeno de alta concentración con componentes complejos y alta toxicidad biológica, para lograr buenos resultados de tratamiento, se deben adoptar diferentes métodos de tratamiento para diferentes industrias y propiedades de las aguas residuales. En la actualidad, las industrias de coque, glutamato monosódico, fertilizantes químicos y otras industrias adoptan principalmente el método A/O, y la industria de mejoramiento generalmente adopta el método SBR (método de reacción biológica secuencial por lotes). Según los resultados y la práctica de la investigación nacional y extranjera, la tecnología de eliminación biológica de amoníaco se convertirá en la dirección del tratamiento de aguas residuales con nitrógeno y amoníaco de alta concentración en el futuro.
2. Métodos de tratamiento físico y químico
1. Métodos de decapado y decapado
Los métodos de decapado y decapado se utilizan principalmente para eliminar gases disueltos y ciertas sustancias volátiles en el agua. Es decir, el gas se introduce en el agua de modo que el gas y el agua entren en contacto completo, de modo que el gas disuelto y los solutos volátiles en el agua pasen a través de la interfaz gas-líquido y se transfieran a la fase gaseosa, logrando así el propósito. de eliminar contaminantes. Comúnmente se utiliza aire o vapor de agua como gas portador. El primero se llama decapado y el segundo se denomina decapado.
La extracción y extracción de amoníaco es un proceso de transferencia de masa, es decir, a pH alto, las aguas residuales están en estrecho contacto con el aire para reducir la concentración de amoníaco en las aguas residuales. presión parcial de amoníaco en el aire y la La diferencia entre las presiones parciales de equilibrio de concentraciones equivalentes de amoníaco en las aguas residuales.
El proceso de extracción y extracción de amoníaco tiene las ventajas de un proceso simple, un efecto de tratamiento estable y bajos costos de infraestructura y operación. Sin embargo, su desventaja es la generación de incrustaciones en las torres de extracción y extracción de amoníaco a gran escala. La formación de incrustaciones es un problema operativo grave. Si se generan incrustaciones blandas, se puede instalar un sistema de pulverización de agua; si se generan incrustaciones duras, ni la pulverización ni el raspado pueden eliminar el problema [21].
2. Método de cloración de punto de interrupción
El método de cloración de punto de interrupción consiste en pasar cloro gaseoso al agua residual para alcanzar un cierto punto, en este punto, el contenido de cloro libre en el agua es bajo. , y el contenido de amoníaco es bajo. Cuando la cantidad de cloro gaseoso introducido supera este punto, el cloro libre en el agua aumentará. Por lo tanto, este punto se llama punto de inflexión. La cloración en este estado se llama cloración de punto de ruptura. El mecanismo de eliminación de amoníaco mediante cloración de punto de ruptura es que el cloro reacciona con el amoníaco para generar nitrógeno inofensivo y el N2 se escapa a la atmósfera, lo que hace que la reacción continúe hacia la derecha. Proporción de adición de cloro: La proporción de M (Cl2) a M (NH3-N) es de 8:1 - 10:1. Cuando la concentración de nitrógeno amoniacal es inferior a 20 mg/L, la tasa de desnitrificación es superior al 90% y el pH tiene una gran influencia: se produce NO3 cuando el pH es alto y NCl3 cuando el pH es bajo. consumirá cloro. El pH generalmente se controla entre 6 y 8 [22].
Este método se utiliza para el tratamiento avanzado de aguas residuales, con alta tasa de eliminación de nitrógeno, baja inversión en equipo, reacción rápida y completa y efecto de desinfección.
Sin embargo, el cloro líquido tiene requisitos elevados para su uso y almacenamiento seguros, así como requisitos de pH elevados. El agua generada debe neutralizarse añadiendo álcali, por lo que el coste del tratamiento es elevado. Además, los subproductos cloramina y materia orgánica clorada provocarán contaminación secundaria.
3. Método de precipitación química
El método de precipitación química se ha utilizado en el tratamiento de aguas residuales desde la década de 1960. Con la investigación continua sobre el método de precipitación química, se descubrió que el método de precipitación química es el más adecuado. Mejor utilice H3PO4 y MgO. El principio básico es agregar Mg+ y PO43- a las aguas residuales NH4+ para formar cristales de sal doble insoluble MgNH4PO4*6H2O (conocido como MAP) con NH4+, y luego separar el MAP de las aguas residuales mediante precipitación por gravedad. Esto puede evitar la introducción de otros iones nocivos en las aguas residuales, y el MgO también desempeña un papel en la neutralización del H+ hasta cierto punto, ahorrando cantidad de álcali. Después de la precipitación química, si las concentraciones residuales de NH4+-N y PO43- siguen siendo relativamente altas, algunos estudios sugieren que la precipitación química se coloque antes del tratamiento biológico. Después del tratamiento biológico, los contenidos de N y P se pueden reducir aún más. El producto MAP es un cristal cilíndrico sin higroscopicidad y se seca rápidamente al aire. Rara vez absorbe sustancias tóxicas durante el proceso de precipitación y no absorbe metales pesados ni materia orgánica. Además, la solubilidad del MAP disminuye a medida que aumenta el pH; cuanto menor es la temperatura, menor es la solubilidad del MAP.
El método de precipitación química puede tratar aguas residuales de nitrógeno amoniacal en diversas concentraciones. Se combina con métodos biológicos para tratar aguas residuales de nitrógeno amoniacal de alta concentración. No es necesario que el tanque de aireación alcance la etapa de nitrificación, y el volumen del tanque de aireación se puede reducir aproximadamente el doble que el del método de nitrificación-desnitrificación. El NH4+-N se elimina mediante precipitación en el método de precipitación química. En comparación con el método de nitrificación-desnitrificación, el consumo de energía se ahorra en gran medida. La reacción no está limitada por la temperatura y no se ve interferida por sustancias tóxicas. fertilizante Reducir los costos de procesamiento hasta cierto punto. Por lo tanto, el método de precipitación MAP es un método técnicamente viable y económicamente razonable con grandes perspectivas de desarrollo. Sin embargo, para ser utilizado ampliamente en el tratamiento de aguas residuales industriales, es necesario resolver los dos problemas siguientes: (1) encontrar un precipitante barato y eficiente ( 2) Desarrollar el valor del MAP como fertilizante.
4. Método de intercambio iónico
La zeolita es un tipo de aluminosilicato con fuerte selectividad por los iones de amoníaco. Generalmente se utiliza como resina de intercambio iónico para eliminar el nitrógeno amoniacal. tiene las ventajas de una baja inversión, un proceso simple y una operación conveniente. Sin embargo, para las aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración, la resina se regenerará con frecuencia, lo que provocará dificultades en la operación, y el líquido de regeneración sigue siendo aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración y necesita. para ser reprocesado. Hay tres tipos de sistemas de intercambio iónico comúnmente utilizados:
(1) Lecho fijo
En este sistema, el proceso de desionización de la solución es un proceso intermitente de dos etapas. Cuando la solución pasa a través del lecho de resina catiónica, los cationes y los iones de hidrógeno se intercambian para formar una solución ácida, y luego la solución pasa a través del lecho de resina aniónica para eliminar los aniones. Cuando se agota la capacidad de intercambio, la resina se regenera in situ y a menudo se utiliza el método de regeneración de flujo descendente. Este método es confiable y conveniente de operar, pero su eficiencia química es relativamente baja y el volumen es grande, lo que está relacionado con la. gran cantidad de resina A veces, para adaptarse a los requisitos de flujo continuo, también se requiere un dispositivo de reserva, por lo que el costo de inversión es relativamente alto.
(2) Lecho mixto
El sistema de lecho mixto utiliza un método de un solo paso para eliminar los iones de la solución. La solución fluye a través de un lecho mixto donde se mezclan completamente las resinas catiónicas y aniónicas. La regeneración de un lecho mixto es algo más compleja que la regeneración de dos lechos individuales porque las dos resinas deben separarse antes de la regeneración. Hidráulicamente, la diferencia de gravedad específica entre las dos resinas se puede utilizar para lavarlas con agua y separarlas en capas. Aunque la eficiencia química del lecho mixto es alta, requiere una gran cantidad de agua de limpieza. Esto no favorece la conservación del agua. Además, cuando los iones intercambiados se recogen como productos de recuperación, el líquido de recuperación se diluye y el coste de concentración también es alto.
(3) Lecho móvil
El sistema de lecho móvil elimina los iones de la solución mediante un proceso de dos etapas. En ambos procesos, aunque el agua tratada por el fluido de trabajo es en realidad intermitente, su efecto es continuo. Primero, la solución y la resina catiónica fluyen en direcciones opuestas. La resina catiónica pulsa a través del recipiente se repone desde un extremo y la resina usada se descarga desde el otro extremo. En el proceso, se completa el intercambio iónico y la regeneración de la resina. Luego, la solución fluye a través de un lecho móvil de resina aniónica similar al anterior para completar el intercambio aniónico.
3. Método de película líquida
Desde que Li Nianzhi descubrió la película líquida en emulsión en 1986, el método de película líquida ha sido ampliamente estudiado [23]. Mucha gente cree que la separación por membrana líquida puede convertirse en la segunda generación de tecnología de separación y purificación después de la extracción, especialmente adecuada para procesos como la purificación de iones metálicos de baja concentración y el tratamiento de aguas residuales.
El mecanismo de eliminación del nitrógeno amoniacal mediante el método de membrana de emulsión es: el nitrógeno amoniacal (NH3-N) es fácilmente soluble en la fase de membrana (fase oleosa). Migra desde la fase de alta concentración fuera de la fase de membrana a través de la difusión de la fase de membrana. el lado interno de la fase de membrana y la interfaz de la fase interna sufre una reacción de desprendimiento con el ácido en la fase interna de la membrana. El NH4+ generado es insoluble en la fase oleosa y es estable en la fase interna de la membrana. diferencia en la concentración de amoníaco entre el interior y el exterior de la membrana, las moléculas de amoníaco continúan adsorbiéndose a través de la superficie de la membrana y la difusión migra al interior de la membrana para su desorción, logrando así el propósito de separar y eliminar el nitrógeno amoniacal. Generalmente se utiliza ácido sulfúrico como líquido de absorción, y se utiliza una membrana hidrófoba resistente a los ácidos que es absorbida por H2SO4 en la interfaz del líquido de absorción-membrana microporosa, generando (NH4)2SO4 no volátil y siendo reciclado. Se ha estudiado el problema de las fugas de la membrana en el método de absorción por membrana y se ha descubierto que mayores cantidades de nitrógeno amoniacal y sal pueden inhibir eficazmente el flujo de agua de destilación osmótica. Este método tiene las características de baja inversión, bajo consumo de energía, alta eficiencia, uso conveniente y operación simple. Además, el método de absorción por membrana tiene las ventajas de una gran área de transferencia de masa y sin arrastre de niebla, inundación, canalización, burbujeo y otros fenómenos. .
1. Riego del suelo
El riego del suelo utiliza aguas residuales de nitrógeno amoniacal de baja concentración (< 50 mg/L) como fertilizante para los cultivos, lo que no solo proporciona una fuente de agua estable para la agricultura en las aguas residuales. zonas de riego, y evitar la eutrofización de las masas de agua y mejorar la utilización de los recursos hídricos. Las aguas residuales enlatadas de tomate se mezclan con aguas residuales urbanas y se tratan en un estanque de oxidación a 11 mg de nitrógeno amoniacal/litro antes de usarse para riego. Se ha determinado que las aguas residuales de tomate se pueden absorber por completo. que el 75% del agua de descarga con 25 mg de nitrógeno amoniacal/L contiene % de nitrógeno amoniacal se absorbe [24]. El Laboratorio Biológico de la Universidad de Aichi y el Centro de Investigación Agrícola de Aichi-ken en Japón [25] utilizan campos de arroz en el suroeste de Japón para absorber nitrógeno amoniacal. Las investigaciones muestran que sólo el 5% de la superficie total de los arrozales puede absorber la mitad de la carga de nitrógeno amoniacal de todos los canales de alcantarillado de la zona. Sin embargo, las aguas residuales utilizadas para el riego del suelo deben tratarse previamente para eliminar sustancias nocivas como gérmenes, metales pesados, fenoles, cianuros, aceites, etc. para evitar la contaminación del suelo y las aguas subterráneas y la propagación de gérmenes.
Cuatro. Discusión
Las tecnologías de tratamiento de aguas residuales con nitrógeno amoniacal tienen sus propias ventajas y desventajas: el tratamiento biológico de las aguas residuales con nitrógeno amoniacal es relativamente estable, pero generalmente requiere una concentración de nitrógeno amoniacal inferior a 400 mg/L, y la tasa de eliminación total de nitrógeno puede alcanzar 70% ~ 95%, que es actualmente el método más utilizado en el país y en el extranjero. El nuevo proceso de desnitrificación biológica es relativamente eficiente en el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración. Actualmente, se ponen en funcionamiento procesos abreviados de nitrificación y desnitrificación y procesos de oxidación anaeróbica de amonio. Sin embargo, las condiciones del proceso son estrictas, especialmente los requisitos para disuelto. el oxígeno. , es difícil de controlar en aplicaciones prácticas; otras nuevas tecnologías de desnitrificación se encuentran solo en la etapa de investigación experimental. El método de extracción de amoníaco tiene un proceso maduro, alta eficiencia de extracción y operación estable, pero consume mucha energía, la pared de la torre es fácil de escalar y la eficiencia se reducirá en la estación fría; proceso simple y alta eficiencia, pero la dosis de productos químicos es grande y debe Encontrar un agente o coagulante de alta eficiencia, bajo costo y no contaminante, las personas han estudiado el problema de fuga de la membrana en el método de absorción de membrana y han encontrado; que mayores cantidades de nitrógeno amoniacal y sal pueden inhibir eficazmente el flujo de destilación osmótica del agua. Para el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal con componentes relativamente simples, entre los métodos físicos y químicos, el método de extracción y el método de absorción por membrana son opciones más económicas y efectivas; Si las aguas residuales tienen componentes relativamente complejos, como un alto contenido de contaminantes aceitosos, primero se requiere un tratamiento previo, como la flotación por aire. Para aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración, para garantizar que el efluente cumpla con los estándares de descarga, se recomienda utilizar un proceso combinado de métodos físicos y químicos y métodos biológicos para reemplazar un solo proceso para eliminar completamente el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales. Basado en los diversos métodos anteriores: en comparación con la materia orgánica, la eliminación del nitrógeno amoniacal en las aguas residuales es más problemática. El método bioquímico es más económico, pero no es adecuado para aguas residuales de nitrógeno amoniacal con concentraciones medias y altas; el método fisicoquímico puede tratar concentraciones altas; aguas residuales de nitrógeno amoniacal, pero a menudo es una combinación en serie de múltiples métodos, el costo de operación es costoso y algunos producirán contaminación secundaria. Para las aguas residuales industriales, debido a la alta concentración de nitrógeno amoniacal, es aconsejable utilizar un proceso combinado de tratamiento físico y químico centralizado de aguas residuales con nitrógeno amoniacal de alta concentración y luego mezclarlas con otras aguas residuales y luego utilizar un tratamiento bioquímico convencional. puede reducir adecuadamente la inversión del proyecto y los costos operativos posteriores a su finalización. En general, las unidades de producción primero deben reformar el proceso de producción, tratar de no utilizar materias primas que contengan nitrógeno si es posible y, si es necesario, minimizar las burbujas y el goteo, y reducir las emisiones de nitrógeno amoniacal procedentes de la desnitrificación de las aguas residuales; El proceso de tratamiento debe La selección debe basarse en la situación real de la empresa y una consideración integral. El flujo del proceso diseñado debe probarse primero a pequeña escala, y luego se puede iniciar el diseño y la construcción una vez confirmada la prueba.
Conclusión: La selección de métodos de tratamiento de aguas residuales con nitrógeno amoniacal debe seguir las siguientes condiciones:
(1) La eliminación del nitrógeno amoniacal en aguas residuales urbanas y aguas residuales industriales con nitrógeno amoniacal medio y bajo. concentraciones, debido a métodos biológicos. Debido a su proceso simple, gran capacidad de procesamiento, modo de operación flexible, tecnología de procesamiento madura y relativamente económico, se prefiere en otras condiciones iguales.
(2) Las aguas residuales industriales con alta concentración de nitrógeno amoniacal deben eliminarse de forma más económica y eficaz combinando diferentes métodos físicos y químicos y métodos biológicos según las características de las aguas residuales.
5. Perspectivas
Aunque existen muchos métodos para la eliminación del nitrógeno amoniacal y, a veces, se utiliza una combinación de múltiples tecnologías, no existe una solución que pueda tratar las aguas residuales con nitrógeno amoniacal de manera eficiente, económica y estable al mismo tiempo. trae contaminación secundaria. La tecnología de tratamiento que sea fácil de operar, tenga un rendimiento de tratamiento estable y eficiente, bajos costos operativos y pueda lograr la recuperación y utilización del nitrógeno amoniacal es la dirección del desarrollo futuro. En vista de los problemas existentes en diversos métodos y sus perspectivas de desarrollo, la investigación futura sobre aguas residuales de nitrógeno amoniacal debería centrarse en los siguientes aspectos:
(1) Desarrollo de precipitantes baratos, incluido el desarrollo y la investigación de fuentes de fósforo y Fuentes de magnesio y reciclaje.
(2) Mejorar el rendimiento de adsorción del intercambiador de iones y extender su ciclo de servicio y vida útil.
(3) La tecnología de eliminación biológica de amoníaco se convertirá en la dirección del tratamiento de aguas residuales con nitrógeno y amoníaco de alta concentración en el futuro.
(4) El método de biopelícula (MBR), que combina métodos físicos y químicos con métodos biológicos, se convertirá en un nuevo proceso factible para que varias industrias traten aguas residuales de nitrógeno amoniacal con alta concentración. Se deben realizar investigaciones más profundas. hecho para resolver el problema de la penetración del método de tratamiento de la membrana y los problemas de incrustación de la membrana.
(5) Los procesos mejorados y los procesos de tratamiento combinados de métodos biológicos y fisicoquímicos tienen mayor margen de desarrollo.
(6) Ampliar aún más la aplicación industrial de la investigación experimental.