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铅锌冶炼含重金属高氨氮污水治理技术

发布时间:2021-5-3 9:26:35  中国污水处理工程网

  含重金属高氨氮污水,由于污水具有氨氮浓度高、重金属离子多、水样成份复杂、水中高浓度氨离子与重金属络合的特点,严重影响有色行业污水重金属离子的去除与回用。目前,与世界污水处理技术水平相比,我国铅锌冶炼含重金属高氨氮污水治理水平相对滞后。为此,我国需要加大对含重金属高氨氮污水治理技术的研究力度,尽可能实现污染物完全降解以及废水资源化利用的目的。

  一、铅锌冶炼含重金属高氨氮污水治理技术

  (一)好氧颗粒污泥及短程硝化技术

  近些年来众多学者对好氧颗粒污泥及短程硝化进行了大量研究。吴蕾、刘国洋等采用SBR反应器以逐步缩短沉淀时间的运行方式成功培养出短程硝化颗粒污泥,亚硝态氮积累率分别达到95%和80%以上,实现了稳定的短程硝化。张肖静等在SBR反应器中考察了不同进水碱度和氨氮比条件下的氨氮转化率、氨氮氧化速率及微生物活性,发现在碱度不足时,氨氮转化率与进水碱度和氨氮比呈线性关系。周露等采用SBR反应器通过DO和pH值联合实时控制,在低DO浓度条件下可以实现短程硝化反硝化的快速启动,通过合理控制曝气时间,可以维持短程硝化稳定运行。然而国内外在半亚硝化问题上研究成果甚少,现有研究一般通过调节碱度或HRT来控制出水NH4+-N与NO2--N的比例。Vejmelkova和Feng通过控制碱度分别在连续搅拌反应器和膜生物反应器中实现了比较稳定的半亚硝化。

  (二)A/O/ASBR工艺处理城市高氨氮污水

  短程硝化对于系统环境及反应条件的要求较为苛刻,直接进行短程硝化污泥的过程比较困难。某试验采用两个阶段驯化、培养污泥:第一阶段采用“厌氧/好氧”SBR完成全程硝化菌和聚磷菌的驯化培养;第二阶段在之前的基础上通过改变驯化条件,采用“厌氧/好氧/缺氧”SBR并利用污泥的动力学选择来完成短程硝化菌和反硝化聚磷菌的驯化。在合适的控制模式下优化系统的运行时间对实际工程应用有重要的意义。为实现短程硝化反硝化耦合除磷系统高效、持久以及稳定地运行,试验以模拟的城市高氨氮污水为研究对象,采用厌氧—好氧—缺氧的运行模式,以考察氨氮、COD、总氮和总磷的出水浓度满足国家排放标准为主要原则,通过测定、分析各阶段的特性指标的变化情况,优化在此模式下短程硝化反硝化耦合除磷过程的运行时间。

  二、铅锌冶炼含重金属高氨氮污水治理实例

  汽提精馏塔工艺基于氨与水分子相对挥发度的差异,通过氨-水的气液平衡、金属-氨的络合-解络合反应平衡、金属氢氧化物的沉淀溶解平衡的热力学计算,其中络合反应如以下公式所示。通过在汽提精馏脱氨塔内将氨氮以分子氨的形式从水中分离,然后以氨水或液氨的形式从塔顶排出,并被冷凝器冷却到常温成为高纯氨水进行回收。

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  该工艺通过在含重金属的高浓度氨氮废水中加入碱,调节pH值,有效去除高氨氮污水中的重金属后,并使铵离子转化为氨分子。污水经pH调节并换热后的废水进入汽提精馏塔内,然后重金属-氨络合物在高温区域吸收能量,配位键被破坏,实现重金属与氨的分离。氨气在高温下挥发,实现气液分离,同时溶液中的过量氢氧根与重金属反应生成沉淀使化学平衡向右移动,如此反复经过多级反应平衡之后,最终彻底脱除氨元素。挥发出的氨至塔顶冷凝器进行吸收,形成高纯氨水或铵盐产品,可直接回用于生产工艺或进行销售。废水由进水口至塔底的过程中氨氮浓度逐渐降低,至塔底出水口时降至十毫克每升以下,塔底出水经与进塔废水换热后可达标排放或回用,也可以根据重金属含量情况进入金属回收系统对其中重金属进行回收。该技术采用重金属-氨氮-水的药剂强化热解络合-分子精馏分离技术,实现氨氮污染物削减率大于百分之九十九,同时全过程无废水、废气等二次污染产生。该技术资源回收率高,将废水中分离出的氨氮回收为高纯氨水,重金属回收为金属氢氧化物。

  三、铅锌冶炼废水处理研究发展方向

  为适应经济发展新常态,铅锌冶炼企业应该引入先进的除尘治理技术及源头循环利用技术,减少重金属高氨氮污水的产生,加强跑、冒、泄漏的管理,减少各环节的二次污染物产生。铅锌冶炼废水具有水质复杂多变、氨氮高、水量大、污染强度大、重金属离子种类多的特点,这决定了铅锌冶炼废水资源化处理很重要。因此,有必要思考铅锌冶炼废水处理的研究方向,具体而言,应从以下几方面做起:第一,采用更为环保的冶炼工艺,对工艺进行改革创新,将研究新型冶炼工艺用于取代传统工艺,使工艺不产生二次污染,水质得到彻底的净化,从源头上解决废水排放问题。第二,回收利用冶炼过程中的多种有色金属,实现资源回收利用的目的,同时治理过程中废水水温会有所升高,如果能将这些热能有效回收利用,那么就能够减少运行成本和能量损耗。四、结语铅锌冶炼含重金属高氨氮污水治理技术发展是保护生态环境的重要手段,有助于促进我国整体水环境治理工作的有效进展。针对我国现阶段铅锌冶炼污水处理中存在的一系列问题,应该积极开展新技术的研究,提高我国现阶段污水处理工艺水平。(来源:云南驰宏资源综合利用有限公司)

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