En los últimos años, el rápido desarrollo socioeconómico de China ha generado una enorme demanda de recursos minerales. China ha incluido el nitrógeno amoniacal en los indicadores de control vinculante de contaminantes ambientales durante el período del 12 ° Plan Quinquenal y ha formulado estándares más estrictos para la descarga de aguas residuales de la industria de fundición. El estándar de descarga directa para el nitrógeno amoniacal en las aguas residuales de la industria del plomo y el zinc debe controlarse por debajo de 8mg/L. Entonces, ¿cómo elegir métodos eficientes y económicos para manejarlo? A continuación, Haipu proporcionará una introducción detallada a las características y métodos de tratamiento de las aguas residuales de nitrógeno amoniacal, con la esperanza de ser útil para usted.
En la actualidad, los principales métodos para tratar las aguas residuales industriales de nitrógeno amoniacal incluyen métodos físicos y químicos y métodos biológicos. Entre ellos, los métodos comúnmente utilizados, como soplado, adsorción, tecnología de membrana, precipitación química y oxidación química, pertenecen a métodos físicos y químicos. Los métodos biológicos se pueden dividir en métodos tradicionales de desnitrificación de nitrificación, nuevos métodos de desnitrificación de corto alcance, métodos de desnitrificación de nitrificación simultánea, métodos de oxidación de amoníaco anaeróbico, etc.
Sin embargo, debido a las diferencias en los indicadores de calidad del agua y las limitaciones en las condiciones del proceso, existen diferencias significativas en las técnicas de tratamiento utilizadas para diferentes tipos de aguas residuales. Por ejemplo, en el tratamiento de aguas residuales de alta concentración de nitrógeno amoniacal, a menudo se utilizan métodos como el método biológico de soplado, el método de cloración del punto de ruptura, el método biológico de Precipitación química, etc.. En el tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal de baja concentración, los métodos biológicos y de adsorción se utilizan a menudo para considerar problemas de costos y beneficios. Analizaremos y resumiremos diferentes tecnologías de tratamiento y sus efectos sobre las aguas residuales que contienen nitrógeno amoniacal, proporcionando referencia.
La tecnología de tratamiento de aguas residuales de nitrógeno amoniacal de alta concentración se refiere a las aguas residuales con una concentración masiva de nitrógeno amoniacal superior a 500mg/L. Con el desarrollo de industrias como el petróleo, química, metalúrgica, alimentaria y farmacéutica, así como la mejora continua de los niveles de vida de las personas, el contenido de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales industriales y las aguas residuales domésticas urbanas ha aumentado considerablemente, mostrando las características de múltiples fuentes de contaminación por nitrógeno amoniacal, grandes emisiones, Y aumento de la concentración de emisiones. En la actualidad, las tecnologías de tratamiento para aguas residuales con alto contenido de nitrógeno amoniacal utilizan principalmente métodos como el desprendimiento y la precipitación química.
Método de soplado: el proceso de tratamiento de aguas residuales introduciendo aire en las aguas residuales para transferir gases disueltos y solutos volátiles de la fase líquida a la fase gaseosa. Ajustar el pH de las aguas residuales de nitrógeno amoniacal a alcalino. En este punto, los iones de amonio se convierten en moléculas de amoníaco, y luego se introduce gas en el agua para contactar completamente el líquido. Los gases disueltos y las moléculas de amoníaco volátil en las aguas residuales pasan a través de la interfaz gas-líquido y entran en la fase de gas, logrando así el objetivo de eliminar el nitrógeno amoniacal.
Aunque la eficiencia del método de extracción de aire es menor que la del método de vapor, tiene bajo consumo de energía, equipo simple y Operación conveniente. Cuando la cantidad total de nitrógeno amoniacal no es alta, usar el método de extracción de aire es más económico. Al mismo tiempo, el ácido sulfúrico se puede usar como absorbente para absorber el nitrógeno amoniacal despojado, y el sulfato de amonio generado se puede convertir en fertilizante. Sin embargo, en el proceso de producción a gran escala de la torre de extracción de amoníaco, la generación de escala es un problema desafiante. La instalación de un sistema de rociadores puede resolver eficazmente el problema de la escala blanda, pero no puede eliminar la escala dura incluso con dispositivos de rociadores. Además, la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal es baja a bajas temperaturas, y el gas expulsado forma contaminación secundaria. Aunque el método de soplado puede eliminar la mayor parte del nitrógeno amoniacal, el nitrógeno amoniacal en las aguas residuales tratadas aún supera los 100mg/L y no se puede descargar directamente, lo que requiere un tratamiento profundo adicional.
También es un método para agregar reactivos que contienen Mg2 y PO43, a aguas residuales de nitrógeno amoniacal para precipitar nitrógeno amoniacal y fósforo en forma de piedra de guano (fosfato de magnesio y amonio), mientras recupera nitrógeno y fósforo de las aguas residuales.
Su operación de diseño de proceso es relativamente simple, la reacción es estable, se ve menos afectada por el entorno externo, tiene una fuerte resistencia al impacto, una alta tasa de desnitrificación y un efecto obvio. El fosfato de amonio de magnesio generado se puede utilizar como fertilizante compuesto inorgánico, resolviendo así los problemas de recuperación de nitrógeno y contaminación secundaria, y tiene buenos beneficios económicos y ambientales. El método de precipitación de fosfato de magnesio de amonio es adecuado para tratar aguas residuales industriales con alta concentración de nitrógeno amoniacal. Las condiciones adecuadas para tratar las aguas residuales de nitrógeno amoniacal mediante el método de precipitación de fosfato de magnesio y amonio son: pH de aproximadamente 9,0, N (P): n (N): n (Mg) proporción de aproximadamente 1:1:1.2, y la tasa de desnitrificación del método de precipitación de fosfato de magnesio de amonio se puede mantener a un alto nivel, Generalmente alcanzando más de 90%.
Debido a razones técnicas y de costos de procesamiento, muchas empresas solo realizan un tratamiento profundo de DQO al descargar aguas residuales, a menudo descuidando el tratamiento de nitrógeno amoniacal de baja concentración. Hay dos tipos principales de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales, uno es el nitrógeno amoniacal formado por agua amoniacal, y el otro es el nitrógeno amoniacal formado por amoníaco inorgánico, principalmente sulfato de amonio, cloruro de amonio, etc.
El nitrógeno amoniacal es uno de los factores importantes que causan la eutrofización de los cuerpos de agua. Al reciclar y reutilizar dichas aguas residuales, también puede corroer los metales en las tuberías, acortar la vida útil de los equipos y tuberías y aumentar los costos de mantenimiento. En la actualidad, las tecnologías comúnmente utilizadas en la industria para tratar el nitrógeno amoniacal de baja concentración incluyen principalmente el método de adsorción, el método de cloración del punto de ruptura, el método biológico, la tecnología de membrana, etc.
Método de adsorción: La Adsorción es el proceso en el que la concentración de una o varias sustancias (llamadas adsorbatos) cambia automáticamente en la superficie de otra sustancia (llamada adsorbente), Y su esencia es un fenómeno de transferencia de masa desde la fase líquida o gaseosa a la superficie sólida.
El Método de Adsorción es uno de los métodos prometedores para tratar aguas residuales de nitrógeno amoniacal de baja concentración. El Método de adsorción a menudo utiliza sólidos porosos como adsorbentes, y la adsorción de intercambio iónico es ideal para tratar aguas residuales de nitrógeno amoniacal de baja concentración. Pertenece a un tipo de método de adsorción de intercambio, que utiliza los iones intercambiables en el adsorbente para intercambiar con NH4 en las aguas residuales y adsorber moléculas de NH3 para eliminar el amoníaco del agua. Es un proceso reversible, y la diferencia de concentración entre iones y la afinidad del adsorbente por iones proporcionan la fuerza impulsora para el proceso de adsorción.
Generalmente solo aplicable a las aguas residuales de nitrógeno amoniacal de baja concentración, mientras que para las aguas residuales de alta concentración de nitrógeno amoniacal, el uso del método de adsorción puede causar dificultades operativas debido al reemplazo frecuente de adsorbentes, por lo que es necesario combinar otros procesos para completar el proceso de desnitrificación en sinergia.
El Método de cloración del punto de ruptura es un proceso de desnitrificación de uso común en la ingeniería de tratamiento de aguas residuales. Su principio es introducir gas de cloro en las aguas residuales de nitrógeno amoniacal para alcanzar un punto crítico, que es un proceso químico que oxida el nitrógeno amoniacal en gas nitrógeno. Su eficiencia de procesamiento es alta y el efecto es estable, con una tasa de eliminación de hasta 100%; Este método no se ve afectado por el contenido de sal, no se ve afectado por la temperatura del agua, Y es fácil de operar. Cuanto menor sea el contenido de materia orgánica, mejor será el efecto del tratamiento de nitrógeno amoniacal. No produce precipitación, requiere menos inversión inicial y tiene una reacción rápida, totalmente capaz de esterilizar y desinfectar cuerpos de agua.
Pero el método de cloración del punto de ruptura solo es adecuado para el tratamiento de aguas residuales de baja concentración, por lo que se utiliza principalmente para el tratamiento profundo de aguas residuales de nitrógeno amoniacal. Las desventajas de este método son: alto consumo de cloro líquido, alto costo y altos requisitos de seguridad para el almacenamiento y uso de cloro líquido. Los subproductos de la reacción, cloramina y compuestos orgánicos clorados, pueden causar contaminación secundaria al medio ambiente.
El nitrógeno amoniacal en las aguas residuales se elimina mediante una serie de reacciones como la nitrificación y la desnitrificación bajo la acción de varios microorganismos, Generando finalmente gas nitrógeno. Para aguas residuales altamente biodegradables (BOD/COD> 0,3), el nitrógeno amoniacal se puede eliminar por métodos biológicos.
Cuando se utilizan métodos biológicos para tratar las aguas residuales que contienen nitrógeno amoniacal, la concentración relativa de carbono orgánico es el principal factor a considerar.
El método biológico tiene las ventajas de operación simple, efecto estable, sin contaminación secundaria y economía. Sin embargo, sus desventajas incluyen una gran huella, la eficiencia del tratamiento que se ve fácilmente afectada por la temperatura y las sustancias tóxicas, y altos requisitos para la operación y la gestión. Al mismo tiempo, los efectos inhibidores de ciertas sustancias sobre la actividad microbiana y la reproducción deben considerarse en aplicaciones industriales. Además, las altas concentraciones de nitrógeno amoniacal tienen un efecto inhibidor sobre el proceso de nitrificación biológica. Por lo tanto, cuando la concentración de masa inicial de las aguas residuales de nitrógeno amoniacal es inferior a 300mg/L, el uso de métodos biológicos tiene un mejor efecto.
En comparación con la desnitrificación biológica tradicional, la desnitrificación de corto alcance tiene las siguientes ventajas: para el proceso de lodo activado, puede ahorrar 25% de suministro de oxígeno, reducir el consumo de energía, ahorrar fuentes de carbono, mejorar la velocidad total de eliminación de nitrógeno bajo ciertas condiciones, aumentar la velocidad de reacción, acortar el tiempo de reacción y reducir el volumen del reactor. Sin embargo, debido a la estrecha relación entre las bacterias nitrificantes y las bacterias nitrificantes, los cambios en cada factor de influencia afectan simultáneamente a ambos tipos de bacterias, y también hay una influencia mutua entre varios factores, lo que dificulta el control de las condiciones de nitrificación y desnitrificación de corto alcance.
Tecnología de oxidación anaerobia de amoníaco: La oxidación anaeróbica de amoníaco se refiere al proceso en el que los microorganismos utilizan NH4 como aceptor de electrones y NO2- o NO3-como donante de electrones para convertir NH4 +, NO2-, O NO3-En N2 en condiciones anaeróbicas o anaeróbicas.
La tecnología de oxidación de amoníaco anaeróbico puede reducir significativamente el consumo de energía de oxigenación de las reacciones de nitrificación, eliminar la necesidad de donantes de electrones externos en las reacciones de desnitrificación, guardar los reactivos neutralizantes requeridos en los procesos tradicionales de desnitrificación de nitrificación, y producir menos lodo. Pero hasta ahora, el mecanismo de reacción, las cepas participantes y varios parámetros operativos no están claros.
Tecnología de ósmosis inversa de la tecnología de membrana: la tecnología de ósmosis inversa es una tecnología que separa los solutos de los disolventes mediante el uso del efecto de retención selectiva de membranas semipermeables en solutos bajo presión superior a la Presión Osmótica de la solución. Tiene las ventajas de bajo consumo de energía, sin contaminación, proceso avanzado y fácil operación y mantenimiento.
En el proceso de utilizar la tecnología de ósmosis inversa para tratar las aguas residuales de nitrógeno amoniacal, el equipo proporciona suficiente presión y el agua se separa a través de una membrana selectiva, que se puede utilizar como agua pura industrial. La concentración de solución de nitrógeno amoniacal en el otro lado de la membrana aumenta en consecuencia, convirtiéndose en una solución concentrada que puede reprocesarse y utilizarse de nuevo. En la operación práctica, la presión de ósmosis inversa aplicada es directamente proporcional a la concentración de la solución. A medida que aumenta la concentración de nitrógeno amoniacal, aumenta el consumo de energía requerido para el dispositivo de ósmosis inversa, mientras que la eficiencia disminuye.
Método de electrodiálisis: es el proceso de separar iones de una solución de electrolito utilizando la permeabilidad selectiva de una membrana de intercambio iónico bajo la acción de un campo eléctrico externo de corriente continua. La electrodiálisis puede separar eficientemente el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales, con una baja inversión inicial, bajo consumo de energía y químicos, operación simple, alta tasa de utilización del agua y sin subproductos secundarios de contaminación.
Demanda de los clientes de la industria: La composición de las aguas residuales de nitrógeno amoniacal es compleja y no se puede descargar directamente, por lo tanto, es necesario el tratamiento previo de las aguas residuales. El tratamiento de aguas residuales debe incluir los siguientes tres puntos:
1. eliminar de forma eficiente y estable el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales, el efluente tratado puede cumplir con los estándares de descarga sin causar contaminación del agua.
2. Bajo costo de inversión, bajo costo de operación y mantenimiento de equipos convenientes.
3. tecnología avanzada y confiable, sin contaminación secundaria.
Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. se encuentra en el Parque Industrial de Suzhou. Es una empresa nacional de alta tecnología que utiliza adsorbentes y catalizadores especiales como su tecnología central, apoyando el desarrollo de procesos de aplicación, servicios técnicos, implementación de ingeniería, etc., para resolver problemas ambientales relacionados para los clientes. El equipo técnico de Haipu ganó el premio Suzhou Industrial Park Leading Talent Award en 2013 y 2015, y el Premio Gusu Leading Talent Award en 2015. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. fue calificada como una empresa nacional de alta tecnología dos veces en 2015 y 2018, y fue aprobada como el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Nanomaterial Funcional Catalítica y de Adsorción de Suzhou en 2018. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. tiene un nivel tecnológico líder en el tratamiento de materiales de adsorción. El proceso de tratamiento de adsorción de apoyo es eficiente y estable, y ha resuelto múltiples problemas ambientales para muchas empresas nacionales líderes en la industria.
El principio del proceso de adsorción de Haipu es utilizar los materiales de adsorción especiales desarrollados por nuestra empresa para adsorber selectivamente los componentes o sustancias que se eliminarán. Cuando la adsorción está saturada, se usa un agente de desorción específico para desorber el material de adsorción, lo que permite regenerarlo. Este proceso se repite continuamente. El proceso convencional de tratamiento de aguas residuales por método de adsorción se muestra en la siguiente figura.
Diagrama de proceso convencional para el tratamiento de adsorción de aguas residuales
Cuando se usa el proceso de adsorción de Haipu para tratar las aguas residuales de nitrógeno amoniacal, las aguas residuales se filtran previamente para eliminar la materia suspendida y particulada, y luego entran en la torre de adsorción para la adsorción. El material de adsorción especial lleno en la torre de adsorción puede adsorber nitrógeno amoniacal en las aguas residuales en la superficie del material, logrando la eliminación de nitrógeno amoniacal del cuerpo de agua. Después de la saturación de adsorción, use un agente de desorción para desorber, y el flujo del proceso de tratamiento de adsorción de aguas residuales de nitrógeno amoniacal se muestra en la siguiente figura.
Flujo de proceso de tratamiento de adsorción de aguas residuales de nitrógeno amoniaco
Proceso efecto tratamiento:
El uso de la tecnología de adsorción para tratar las aguas residuales de nitrógeno amoniacal puede eliminar eficazmente el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales, como se muestra en la siguiente figura:
Adsorción de aguas residuales y eliminación de datos de nitrógeno amoniacal
| Agua cruda amoníaco contenido de nitrógeno | Agua tratada amoníaco contenido de nitrógeno | Tasa de eliminación |
| 112,1 mg/L | 7,2 mg/L | 93.58% |
| 112,1 mg/L | 7,8 mg/L | 93.76% |
| 112,1 mg/L | 7,8 mg/L | 93.76% |
La empresa requiere que el contenido de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales tratadas sea inferior a 20mg/L. Los resultados del tratamiento experimental muestran que el tratamiento de adsorción puede estabilizar la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales a más de 90%, y el contenido de nitrógeno amoniacal en el efluente se puede controlar por debajo de 10mg/L. Al tiempo que se garantiza el cumplimiento de los requisitos del cliente, se puede dejar un cierto margen de seguridad para evitar efectivamente que las fluctuaciones de la calidad del agua en las aguas residuales entrantes provoquen que el efluente no cumpla con los estándares. El efecto del tratamiento se muestra en la siguiente figura.
En la actualidad, los métodos de tratamiento para el nitrógeno amoniacal de alta concentración en las aguas residuales industriales utilizan principalmente métodos físicos y químicos para el pretratamiento, y otros métodos para el tratamiento posterior. Aunque se pueden lograr buenos efectos en el tratamiento, todavía existen problemas de escalado y contaminación secundaria.
Además, las altas concentraciones de nitrógeno amoniacal tienen efectos inhibidores sobre el proceso de nitrificación biológica. El uso del método de adsorción para tratar las aguas residuales de nitrógeno amoniacal puede eliminar eficientemente el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales, garantizar que el contenido de aguas residuales tratadas esté por debajo de 20mg/L para cumplir con los requisitos de las empresas y reducir la presión del tratamiento posterior de aguas residuales. Las ventajas del método de adsorción incluyen:
1. eliminar eficientemente el nitrógeno amoniacal de las aguas residuales, controlar estrictamente la concentración de nitrógeno amoniacal en las aguas residuales tratadas, y mantener el contenido por debajo de 20mg/L.
2. reduciendo grandiosamente el costo del tratamiento de aguas residuales para las empresas, el costo del tratamiento del método de Adsorción es generalmente de 100 a 200 yuanes/tonelada.
3. Llevar a cabo experimentos en las muestras de muestreo de ácido de desecho generado en el sitio de la empresa, basado en la tecnología, y diseñar procesos de adsorción basados en experimentos. El grado de coincidencia entre las aguas residuales y los procesos es 100%.
4. El equipo ocupa menos terreno, tiene una estructura compacta y requiere menos inversión en Ingeniería Civil y equipo; el agente de desorción se aplica varias veces y se concentra paso a paso, lo que resulta en una alta utilización de medicamentos y bajos costos operativos.
5. Se puede implementar en forma de componente del módulo, ajustado de manera flexible según la capacidad de producción y fácil de instalar.
6. Tecnología avanzada y madura, sin contaminación secundaria, fuerte soporte técnico y rica experiencia en aplicaciones de ingeniería.
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