一、廢水中總氮的構成 廢水中總氮主要由氨氮、有機氮、硝態氮、亞硝態氮組成,其中氨氮主要來自于氨水以及諸如氯化銨等無機物。有機氮主要來自于一些有機物中的含氮基團,比如有機胺類等。硝態氮在自然界中比較穩定,且含量較高,比如國防工業炸藥制造過程中大量用硝酸鹽作為原料,機械化學等工業使用大量與硝酸鹽相關的原材料作為氧化劑,同時很多污水通過前期生化以及硝化以后也含有大量的硝酸鹽,因為硝態氮十分穩定,且極易溶解于水,因此污染十分嚴重,極易擴散。 二、廢水中氮的危害 水中氮元素的過量排放會引起水體富營養化,使藻類大量繁殖,出現水華赤潮,當水中總氮含量大于0.3mg/L時,即達到富營養化的標準;另外,硝酸鹽本身對人無害,但在體內會被還原為亞硝酸鹽,一方面,亞硝酸鹽會與血紅蛋白反應生成高鐵血紅蛋白,影響氧的傳輸能力,特別對于嬰兒,易導致高鐵血紅蛋白癥(藍嬰病);另一方面,亞硝酸鹽過高,會與蛋白生成亞硝胺,屬于強致癌物質,對健康危害極大。 三、總氮的去除 1、氨氮的去除 含氨氮廢水目前市場上技術已經非常成熟,一般通過以下幾種辦法去除。 第一,折點加氯氧化法,通過加入次氯酸鈉或者漂白粉進行氧化,將氨氮轉化為氮氣釋放,目前市場上常見的氨氮去除劑基本以漂白粉為主。其反應方程式如下所示:2NH2Cl + HClO →N2↑+3H++3Cl- +H2O 第二,利用微生物硝化和反硝化去除廢水中的氨氮,其原理是硝化菌和反硝化菌的聯合作用,將水中氨氮轉化為氮氣以達到脫氮目的。首先通過硝化細菌和亞硝化細菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽,然后再進行反硝化,將硝酸鹽轉化為氮氣。其反應原理圖如下所示:2NH3+3O2→HNO2+H2O+能量(亞硝化作用);2HNO2+O2→ 2HNO3+能量(硝化作用);HNO3+CH3OH→N2 + CO2+H2O+能量(反硝化作用)。 2、有機氮的去除 生物法,氮化合物在生物作用下可實現向氮氣的轉化:化學法,通過氧化使氮化合物直接從有機氮、氨氮直接轉化為氮氣:生物法成本較低,效果穩定,但工藝復雜,操作困難,且占地面積較大,運行時間較長;化學法省去中間轉化步驟,更快速直接,但成本較高,折點加氯法控制難度大,效果不穩定。 3、硝態氮的去除 硝態氮主要是指硝酸根離子,目前有采用離子交換、膜滲透、吸附以及生物脫氮的方法。其中離子交換法、膜滲透法以及吸附法都只是硝酸根離子的濃縮與轉移,無法真正去除總氮,濃縮以后的硝酸根廢液需要進一步處理。在生物脫氮中,主要是指硝酸根離子通過反硝化細菌降解轉化為氮氣的過程。
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