传统污水处理的脱氮工艺基于微生物作用,在去除有机污染物的同时,通过硝化-反硝化耦合过程将氨氮氧化为硝酸根,再还原为氮气去除。 河南乐邦聚合氯化铝厂家觉得该工艺过程虽然可以满足污水的脱氮要求,但一方面面临消耗有机碳源、工艺能耗较高、污泥产生量大、停留时间长、构筑物占地面积大、受温度波动限制等缺点,另一方面,其技术原理的本质是氮元素的去除、而非资源化回收利用。近年来,以污水资源化为核心的新型水处理概念和工艺被不断提出。
    一种潜在的可持续的“上游浓缩”污水处理思路是用膜将污水中有机物分离浓缩,高 COD 浓缩液进行厌氧消化回收能源,另一端含氨氮的出水利用离子交换过程实现氮素的富集回收。 由于膜组件的预处理可以避免固体悬浮物、有机物等造成的堵塞等问题,因此该资源化处理思路可以*限度的发挥离子交换柱的吸收能力,实现氮素的回收利用。
    前期研究表明,生活污水经过超滤膜浓缩处理后,出水氨氮相对较低、存在杂质离子,是限制氮素回收利用的主要因素。 为了尽可能回收利用污水中蕴含的资源(氮素) ,本研究探索基于离子交换法去除、回收利用生活污水中的氨氮,旨在促进水回用同时实现氨氮的富集回收,通过对离子交换富集回收氨氮方法的经济性进行初步分析,为新的污水处理方式选择提供参考。
    沸石和阳离子交换树脂是常见的氨氮吸收剂(考虑到本研究过程同时发生物理吸附和化学离子交换,本文统一使用吸收) 。研究表明,氨氮吸收的影响因素包括 pH、初始浓度、其他阳离子及吸收剂用量等。针对吸收饱和后吸收剂的再生回用,有研究者通过动态吸收柱实验研究氨氮穿透曲线和吸收性能,并探究其解吸特性。相关研究表明,不同解吸液、物料流速等因素会对再生液中氨氮的富集效果产生影响。
    本研究首先通过静态批式实验筛选较优离子吸收剂,并分析 pH 波动等因素对氨氮回收利用的影响。之后,通过动态吸收柱实验研究水中钙和镁离子对离子交换吸收过程、以及解吸后富集效果的影响,探索讨论超滤膜浓缩后出水中低浓度氨氮回收利用的技术路线。
结论
    1、在低氨氮浓度(5 ~ 50 mg·L - 1)下,吸收容量随着氨氮浓度增大而增大,且主要与离子交换剂的类型有关,其中强酸树脂、改性沸石和天然沸石的去除率均能达到 90%左右。
    2、随着 pH 的变化(2 ~ 12) ,强酸树脂、改性沸石和天然沸石的吸收容量均先增大后减小,pH 为 6 ~ 8时*,适用于生活污水的一般 pH 条件 。
    3、钙、镁的存在对天然沸石吸收的抑制小于强酸树脂和改性沸石,即天然沸石对氨氮有更好的吸收选择性。 动态吸收实验中 3 种吸收剂的穿透体积分别由 128 BV 升到 160 BV,352 BV 降到 200 BV,368 BV降到 110 BV。
    4、强酸树脂的解吸比沸石容易,改性沸石和天然沸石很难完全解吸。 为了实现氨氮的富集回收,需要找到一种有高氨氮选择性同时易于再生的离子交换剂,或者研发适当的预处理技术消除杂质阳离子的干扰。
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