1.Qu’est-ce que l’azote ammoniacal ?
L'azote ammoniacal fait référence à l'ammoniac sous forme d'ammoniac libre (ou ammoniac non ionique, NH3) ou d'ammoniac ionique (NH4+).pH plus élevé et proportion plus élevée d’ammoniac libre ;Au contraire, la proportion de sel d'ammonium est élevée.
L'azote ammoniacal est un nutriment présent dans l'eau, qui peut conduire à l'eutrophisation de l'eau, et constitue le principal polluant consommateur d'oxygène dans l'eau, qui est toxique pour les poissons et certains organismes aquatiques.
Le principal effet nocif de l'azote ammoniacal sur les organismes aquatiques est l'ammoniac libre, dont la toxicité est des dizaines de fois supérieure à celle du sel d'ammonium et augmente avec l'augmentation de l'alcalinité.La toxicité de l'azote ammoniacal est étroitement liée à la valeur du pH et à la température de l'eau de la piscine. En général, plus la valeur du pH et la température de l'eau sont élevées, plus la toxicité est forte.
Deux méthodes colorimétriques à sensibilité approximative couramment utilisées pour déterminer l'ammoniac sont la méthode classique au réactif de Nessler et la méthode au phénol-hypochlorite.Les titrages et les méthodes électriques sont également couramment utilisés pour déterminer l'ammoniac ;Lorsque la teneur en azote ammoniacal est élevée, la méthode de titrage par distillation peut également être utilisée.(Les normes nationales incluent la méthode du réactif de Nath, la spectrophotométrie de l'acide salicylique, la méthode de distillation – titrage)
2. Processus d'élimination de l'azote physique et chimique
① Méthode de précipitation chimique
La méthode de précipitation chimique, également connue sous le nom de méthode de précipitation MAP, consiste à ajouter du magnésium et de l'acide phosphorique ou de l'hydrogénophosphate aux eaux usées contenant de l'azote ammoniacal, de sorte que le NH4+ présent dans les eaux usées réagisse avec Mg+ et PO4- dans une solution aqueuse pour générer une précipitation de phosphate d'ammonium et de magnésium. , la formule moléculaire est MgNH4P04.6H20, de manière à atteindre l'objectif d'élimination de l'azote ammoniacal.Le phosphate de magnésium et d'ammonium, communément appelé struvite, peut être utilisé comme compost, additif pour le sol ou ignifuge pour les produits de structure de construction.L'équation de la réaction est la suivante :
Mg++ NH4 + + PO4 – = MgNH4P04
Les principaux facteurs affectant l'effet du traitement par précipitation chimique sont la valeur du pH, la température, la concentration en azote ammoniacal et le rapport molaire (n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)).Les résultats montrent que lorsque la valeur du pH est de 10 et que le rapport molaire du magnésium, de l'azote et du phosphore est de 1,2 : 1 : 1,2, l'effet du traitement est meilleur.
En utilisant du chlorure de magnésium et de l'hydrogénophosphate disodique comme agents précipitants, les résultats montrent que l'effet du traitement est meilleur lorsque la valeur du pH est de 9,5 et que le rapport molaire du magnésium, de l'azote et du phosphore est de 1,2:1:1.
Les résultats montrent que MgC12+Na3PO4.12H20 est supérieur aux autres combinaisons d’agents précipitants.Lorsque la valeur du pH est de 10,0, la température est de 30 ℃, n(Mg+) : n(NH4+) : n(P04-)= 1:1:1, la concentration massique d'azote ammoniacal dans les eaux usées après agitation pendant 30 min est réduite de 222 mg/L avant traitement à 17 mg/L, et le taux d'élimination est de 92,3 %.
La méthode de précipitation chimique et la méthode de membrane liquide ont été combinées pour le traitement des eaux usées industrielles à haute concentration d’azote ammoniacal.Dans les conditions d'optimisation du processus de précipitation, le taux d'élimination de l'azote ammoniacal a atteint 98,1 %, puis un traitement supplémentaire avec la méthode du film liquide a réduit la concentration d'azote ammoniacal à 0,005 g/L, atteignant ainsi la norme nationale d'émission de première classe.
L'effet d'élimination des ions métalliques divalents (Ni+, Mn+, Zn+, Cu+, Fe+) autres que Mg+ sur l'azote ammoniacal sous l'action du phosphate a été étudié.Un nouveau procédé de précipitation de CaSO4-MAP a été proposé pour les eaux usées de sulfate d'ammonium.Les résultats montrent que le régulateur NaOH traditionnel peut être remplacé par de la chaux.
L'avantage de la méthode de précipitation chimique est que lorsque la concentration d'eaux usées en azote ammoniacal est élevée, l'application d'autres méthodes est limitée, telles que la méthode biologique, la méthode de chloration au point de rupture, la méthode de séparation par membrane, la méthode d'échange d'ions, etc. la méthode de précipitation chimique peut être utilisée pour le prétraitement.L'efficacité d'élimination de la méthode de précipitation chimique est meilleure, elle n'est pas limitée par la température et l'opération est simple.Les boues précipitées contenant du phosphate d'ammonium et de magnésium peuvent être utilisées comme engrais composite pour réaliser l'utilisation des déchets, compensant ainsi une partie du coût ;S'il peut être combiné avec certaines entreprises industrielles produisant des eaux usées phosphatées et des entreprises produisant de la saumure salée, cela permettra de réduire les coûts pharmaceutiques et de faciliter une application à grande échelle.
L'inconvénient de la méthode de précipitation chimique est qu'en raison de la restriction de la solubilité du produit du phosphate d'ammonium et de magnésium, une fois que l'azote ammoniacal dans les eaux usées atteint une certaine concentration, l'effet d'élimination n'est pas évident et le coût des intrants est considérablement augmenté.Par conséquent, la méthode de précipitation chimique doit être utilisée en combinaison avec d’autres méthodes adaptées au traitement avancé.La quantité de réactif utilisée est importante, les boues produites sont importantes et le coût de traitement est élevé.L’introduction d’ions chlorure et de phosphore résiduel lors du dosage de produits chimiques peut facilement provoquer une pollution secondaire.
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②Méthode de soufflage
L'élimination de l'azote ammoniacal par soufflage consiste à ajuster la valeur du pH à alcalin, de sorte que l'ion ammoniac dans les eaux usées soit converti en ammoniac, de sorte qu'il existe principalement sous forme d'ammoniac libre, puis l'ammoniac libre est éliminé des eaux usées à travers le gaz porteur, de manière à atteindre l'objectif d'élimination de l'azote ammoniacal.Les principaux facteurs affectant l'efficacité du soufflage sont la valeur du pH, la température, le rapport gaz-liquide, le débit de gaz, la concentration initiale, etc.À l'heure actuelle, la méthode de soufflage est largement utilisée dans le traitement des eaux usées à forte concentration d'azote ammoniacal.
L'élimination de l'azote ammoniacal du lixiviat des décharges par la méthode de soufflage a été étudiée.Il a été constaté que les facteurs clés contrôlant l’efficacité du soufflage étaient la température, le rapport gaz-liquide et la valeur du pH.Lorsque la température de l'eau est supérieure à 2 590 °C, le rapport gaz-liquide est d'environ 3 500 et le pH est d'environ 10,5, le taux d'élimination peut atteindre plus de 90 % pour le lixiviat de décharge avec une concentration d'azote ammoniacal aussi élevée que 2 000-4 000 mg/ L.Les résultats montrent que lorsque le pH = 11,5, la température de stripping est de 80 °C et le temps de stripping est de 120 minutes, le taux d'élimination de l'azote ammoniacal dans les eaux usées peut atteindre 99,2 %.
L'efficacité du soufflage des eaux usées à haute concentration d'azote ammoniacal a été réalisée par une tour de soufflage à contre-courant.Les résultats ont montré que l’efficacité du soufflage augmentait avec l’augmentation de la valeur du pH.Plus le rapport gaz-liquide est grand, plus la force motrice du transfert de masse du stripping de l'ammoniac est grande et l'efficacité du stripping augmente également.
L'élimination de l'azote ammoniacal par la méthode de soufflage est efficace, facile à utiliser et à contrôler.L'azote ammoniacal soufflé peut être utilisé comme absorbeur avec l'acide sulfurique, et l'argent généré par l'acide sulfurique peut être utilisé comme engrais.La méthode de soufflage est actuellement une technologie couramment utilisée pour l’élimination physique et chimique de l’azote.Cependant, la méthode de soufflage présente certains inconvénients, tels qu'un tartre fréquent dans la tour de soufflage, une faible efficacité d'élimination de l'azote ammoniacal à basse température et une pollution secondaire provoquée par le gaz de soufflage.La méthode de soufflage est généralement combinée avec d’autres méthodes de traitement des eaux usées à l’azote ammoniacal pour prétraiter les eaux usées à haute concentration d’azote ammoniacal.
③Chloration au point de rupture
Le mécanisme d'élimination de l'ammoniac par chloration au point de rupture est que le chlore gazeux réagit avec l'ammoniac pour produire de l'azote gazeux inoffensif, et le N2 s'échappe dans l'atmosphère, faisant continuer la source de réaction vers la droite.La formule de la réaction est :
HOCl NH4 + + 1,5 – > 0,5 N2 H20 H++ Cl – 1,5 + 2,5 + 1,5)
Lorsque le chlore gazeux est transféré dans les eaux usées jusqu'à un certain point, la teneur en chlore libre dans l'eau est faible et la concentration d'ammoniac est nulle.Lorsque la quantité de chlore gazeux dépasse le point, la quantité de chlore libre dans l'eau augmente, par conséquent, le point est appelé point de rupture, et la chloration dans cet état est appelée chloration au point de rupture.
La méthode de chloration au point de rupture est utilisée pour traiter les eaux usées de forage après le soufflage d'azote ammoniacal, et l'effet du traitement est directement affecté par le processus de soufflage d'azote ammoniacal de prétraitement.Lorsque 70 % de l’azote ammoniacal présent dans les eaux usées est éliminé par soufflage puis traité par chloration au point de rupture, la concentration massique d’azote ammoniacal dans l’effluent est inférieure à 15 mg/L.Zhang Shengli et coll.a pris comme objet de recherche des eaux usées simulées d'azote ammoniacal avec une concentration massique de 100 mg/L, et les résultats de la recherche ont montré que les facteurs principaux et secondaires affectant l'élimination de l'azote ammoniacal par oxydation de l'hypochlorite de sodium étaient le rapport quantitatif de chlore à l'azote ammoniacal, temps de réaction et valeur du pH.
La méthode de chloration au point de rupture a une efficacité élevée d'élimination de l'azote, le taux d'élimination peut atteindre 100 % et la concentration d'ammoniac dans les eaux usées peut être réduite à zéro.L'effet est stable et n'est pas affecté par la température ;Moins d'investissement en matériel, réponse rapide et complète ;Il a pour effet de stériliser et de désinfecter le plan d’eau.Le champ d'application de la méthode de chloration au point de rupture est que la concentration des eaux usées à l'azote ammoniacal est inférieure à 40 mg/L, de sorte que la méthode de chloration au point de rupture est principalement utilisée pour le traitement avancé des eaux usées à l'azote ammoniacal.L'exigence d'une utilisation et d'un stockage sûrs est élevée, le coût du traitement est élevé et les sous-produits chloramines et organiques chlorés provoqueront une pollution secondaire.
④méthode d'oxydation catalytique
La méthode d'oxydation catalytique repose sur l'action d'un catalyseur, sous une certaine température et pression, par oxydation de l'air, la matière organique et l'ammoniac présents dans les eaux usées peuvent être oxydées et décomposées en substances inoffensives telles que le CO2, le N2 et le H2O, pour atteindre l'objectif de purification.
Les facteurs affectant l'effet de l'oxydation catalytique sont les caractéristiques du catalyseur, la température, le temps de réaction, la valeur du pH, la concentration en azote ammoniacal, la pression, l'intensité de l'agitation, etc.
Le processus de dégradation de l’azote ammoniacal ozoné a été étudié.Les résultats ont montré que lorsque la valeur du pH augmentait, une sorte de radical HO doté d’une forte capacité d’oxydation était produite et le taux d’oxydation était considérablement accéléré.Des études montrent que l’ozone peut oxyder l’azote ammoniacal en nitrite et le nitrite en nitrate.La concentration d'azote ammoniacal dans l'eau diminue avec l'augmentation du temps et le taux d'élimination de l'azote ammoniacal est d'environ 82 %.CuO-Mn02-Ce02 a été utilisé comme catalyseur composite pour traiter les eaux usées azotées d’ammoniac.Les résultats expérimentaux montrent que l'activité d'oxydation du catalyseur composite nouvellement préparé est considérablement améliorée et que les conditions de traitement appropriées sont 255 ℃, 4,2 MPa et pH = 10,8.Dans le traitement des eaux usées d'azote ammoniacal avec une concentration initiale de 1 023 mg/L, le taux d'élimination de l'azote ammoniacal peut atteindre 98 % en 150 minutes, atteignant la norme nationale de rejet secondaire (50 mg/L).
Les performances catalytiques du photocatalyseur TiO2 supporté par une zéolite ont été étudiées en étudiant le taux de dégradation de l'azote ammoniacal dans une solution d'acide sulfurique.Les résultats montrent que le dosage optimal de photocatalyseur Ti02/zéolithe est de 1,5 g/L et le temps de réaction est de 4h sous irradiation ultraviolette.Le taux d'élimination de l'azote ammoniacal des eaux usées peut atteindre 98,92 %.L'effet d'élimination du dioxyde de fer et du nano-menton sous lumière ultraviolette sur le phénol et l'azote ammoniacal a été étudié.Les résultats montrent que le taux d'élimination de l'azote ammoniacal est de 97,5 % lorsqu'un pH = 9,0 est appliqué à la solution d'azote ammoniacal avec une concentration de 50 mg/L, soit 7,8 % et 22,5 % plus élevée que celle du dioxyde de fer ou de Chine seul.
La méthode d'oxydation catalytique présente les avantages d'une efficacité de purification élevée, d'un processus simple, d'une petite surface inférieure, etc., et est souvent utilisée pour traiter les eaux usées d'azote ammoniacal à haute concentration.La difficulté d'application est de savoir comment éviter la perte du catalyseur et la protection contre la corrosion des équipements.
⑤ méthode d'oxydation électrochimique
La méthode d'oxydation électrochimique fait référence à la méthode d'élimination des polluants dans l'eau en utilisant l'électrooxydation avec activité catalytique.Les facteurs d'influence sont la densité de courant, le débit d'entrée, le temps de sortie et le temps de solution ponctuelle.
L'oxydation électrochimique des eaux usées ammoniac-azote dans une cellule électrolytique à flux circulant a été étudiée, où le positif est l'électricité du réseau Ti/Ru02-TiO2-Ir02-SnO2 et le négatif est l'électricité du réseau Ti.Les résultats montrent que lorsque la concentration en ions chlorure est de 400 mg/L, la concentration initiale d'azote ammoniacal est de 40 mg/L, le débit d'influent est de 600 ml/min, la densité de courant est de 20 mA/cm et le temps d'électrolyse est de 90 min. le taux d'élimination de l'azote est de 99,37 %.Cela montre que l’oxydation électrolytique des eaux usées ammoniacales et azotées a de bonnes perspectives d’application.
3. Processus d'élimination biochimique de l'azote
①l'ensemble de la nitrification et de la dénitrification
La nitrification et la dénitrification de l'ensemble du processus sont un type de méthode biologique largement utilisée depuis longtemps.Il convertit l'azote ammoniacal présent dans les eaux usées en azote par une série de réactions telles que la nitrification et la dénitrification sous l'action de divers micro-organismes, afin d'atteindre l'objectif de traitement des eaux usées.Le processus de nitrification et de dénitrification pour éliminer l’azote ammoniacal doit passer par deux étapes :
Réaction de nitrification : La réaction de nitrification est complétée par des micro-organismes autotrophes aérobies.À l'état aérobie, l'azote inorganique est utilisé comme source d'azote pour convertir le NH4+ en NO2-, puis il est oxydé en NO3-.Le processus de nitrification peut être divisé en deux étapes.Dans la deuxième étape, le nitrite est converti en nitrate (NO3-) par les bactéries nitrifiantes, et le nitrite est converti en nitrate (NO3-) par les bactéries nitrifiantes.
Réaction de dénitrification : La réaction de dénitrification est le processus dans lequel les bactéries dénitrifiantes réduisent l'azote nitrique et l'azote nitrate en azote gazeux (N2) en état d'hypoxie.Les bactéries dénitrifiantes sont des micro-organismes hétérotrophes appartenant pour la plupart à des bactéries amphictiques.En état d'hypoxie, ils utilisent l'oxygène présent dans le nitrate comme accepteur d'électrons et la matière organique (composant DBO dans les eaux usées) comme donneur d'électrons pour fournir de l'énergie et être oxydés et stabilisés.
L'ensemble des applications techniques de nitrification et de dénitrification du processus comprennent principalement l'AO, l'A2O, le fossé d'oxydation, etc., qui est une méthode plus mature utilisée dans l'industrie de l'élimination biologique de l'azote.
L'ensemble du procédé de nitrification et de dénitrification présente les avantages d'un effet stable, d'un fonctionnement simple, d'une absence de pollution secondaire et d'un faible coût.Cette méthode présente également certains inconvénients, tels que la source de carbone doit être ajoutée lorsque le rapport C/N dans les eaux usées est faible, les exigences de température sont relativement strictes, l'efficacité est faible à basse température, la surface est grande, la demande en oxygène est importante et certaines substances nocives telles que les ions de métaux lourds ont un effet pressant sur les micro-organismes, qui doivent être éliminés avant la mise en œuvre de la méthode biologique.De plus, la forte concentration d’azote ammoniacal dans les eaux usées a également un effet inhibiteur sur le processus de nitrification.Par conséquent, un prétraitement doit être effectué avant le traitement des eaux usées d’azote ammoniacal à haute concentration afin que la concentration des eaux usées d’azote ammoniacal soit inférieure à 500 mg/L.La méthode biologique traditionnelle convient au traitement des eaux usées à faible concentration d’azote ammoniacal contenant des matières organiques, telles que les eaux usées domestiques, les eaux usées chimiques, etc.
②Nitrification et dénitrification simultanées (SND)
Lorsque la nitrification et la dénitrification sont réalisées ensemble dans le même réacteur, on parle de dénitrification par digestion simultanée (SND).L'oxygène dissous dans les eaux usées est limité par le taux de diffusion pour produire un gradient d'oxygène dissous dans la zone du microenvironnement sur le floc ou le biofilm microbien, ce qui rend le gradient d'oxygène dissous sur la surface externe du floc ou du biofilm microbien propice à la croissance et à la propagation. de bactéries aérobies nitrifiantes et de bactéries ammoniacantes.Plus le floc ou la membrane est profondément enfoncé, plus la concentration d'oxygène dissous est faible, ce qui entraîne une zone anoxique où dominent les bactéries dénitrifiantes.Formant ainsi un processus simultané de digestion et de dénitrification.Les facteurs affectant simultanément la digestion et la dénitrification sont la valeur du pH, la température, l'alcalinité, la source de carbone organique, l'oxygène dissous et l'âge des boues.
Une nitrification/dénitrification simultanée existait dans le fossé d'oxydation du Carrousel, et la concentration d'oxygène dissous entre la roue aérée dans le fossé d'oxydation du Carrousel diminuait progressivement, et l'oxygène dissous dans la partie inférieure du fossé d'oxydation du Carrousel était inférieur à celui de la partie supérieure. .Les taux de formation et de consommation d'azote nitrate dans chaque partie du canal sont presque égaux, et la concentration d'azote ammoniacal dans le canal est toujours très faible, ce qui indique que les réactions de nitrification et de dénitrification se produisent simultanément dans le canal d'oxydation du Carrousel.
L'étude sur le traitement des eaux usées domestiques montre que plus le CODCr est élevé, plus la dénitrification est complète et meilleure est l'élimination du TN.L'effet de l'oxygène dissous sur la nitrification et la dénitrification simultanées est important.Lorsque l'oxygène dissous est contrôlé à 0,5 ~ 2 mg/L, l'effet total d'élimination de l'azote est bon.Dans le même temps, la méthode de nitrification et de dénitrification permet d'économiser le réacteur, de raccourcir le temps de réaction, de consommer peu d'énergie, d'économiser des investissements et de maintenir facilement la valeur du pH stable.
③Digestion et dénitrification à courte portée
Dans le même réacteur, des bactéries oxydant l'ammoniac sont utilisées pour oxyder l'ammoniac en nitrite dans des conditions aérobies, puis le nitrite est directement dénitrifié pour produire de l'azote avec de la matière organique ou une source de carbone externe comme donneur d'électrons dans des conditions d'hypoxie.Les facteurs d'influence de la nitrification et de la dénitrification à courte portée sont la température, l'ammoniac libre, le pH et l'oxygène dissous.
Effet de la température sur la nitrification à courte portée des eaux usées municipales sans eau de mer et des eaux usées municipales avec 30 % d'eau de mer.Les résultats expérimentaux montrent que : pour les eaux usées municipales sans eau de mer, l'augmentation de la température est propice à la nitrification à court terme.Lorsque la proportion d’eau de mer dans les eaux usées domestiques est de 30 %, la nitrification à courte portée peut être mieux obtenue dans des conditions de température moyenne.L'Université de Technologie de Delft a développé le procédé SHARON, l'utilisation d'une température élevée (environ 30-4090) est propice à la prolifération des bactéries nitrites, de sorte que les bactéries nitrites perdent la compétition, tout en contrôlant l'âge des boues pour éliminer les bactéries nitrites, donc que la réaction de nitrification au stade nitrite.
Basé sur la différence d'affinité pour l'oxygène entre les bactéries nitrites et les bactéries nitrites, le Laboratoire d'Ecologie Microbienne de Gand a développé le procédé OLAND pour réaliser l'accumulation d'azote nitrite en contrôlant l'oxygène dissous pour éliminer les bactéries nitrites.
Les résultats des tests pilotes du traitement des eaux usées de cokéfaction par nitrification et dénitrification à courte portée montrent que lorsque les concentrations de DCO, d'azote ammoniacal, de TN et de phénol dans l'influent sont de 1 201,6, 510,4, 540,1 et 110,4 mg/L, la DCO moyenne de l'effluent, l'azote ammoniacal Les concentrations de ,TN et de phénol sont respectivement de 197,1, 14,2, 181,5 et 0,4 mg/L.Les taux d'élimination correspondants étaient respectivement de 83,6 %, 97,2 %, 66,4 % et 99,6 %.
Le processus de nitrification et de dénitrification à courte portée ne passe pas par l’étape nitrate, économisant ainsi la source de carbone nécessaire à l’élimination biologique de l’azote.Il présente certains avantages pour les eaux usées ammoniacales avec un faible rapport C/N.La nitrification et la dénitrification à courte portée présentent les avantages de moins de boues, d'un temps de réaction court et d'un gain de volume dans le réacteur.Cependant, la nitrification et la dénitrification à courte portée nécessitent une accumulation stable et durable de nitrite, donc la clé est de savoir comment inhiber efficacement l'activité des bactéries nitrifiantes.
④ Oxydation anaérobie de l'ammoniac
L'ammoxydation anaérobie est un processus d'oxydation directe de l'azote ammoniacal en azote par des bactéries autotrophes dans des conditions d'hypoxie, avec de l'azote nitreux ou de l'azote nitreux comme accepteur d'électrons.
Les effets de la température et du PH sur l’activité biologique d’anammoX ont été étudiés.Les résultats ont montré que la température de réaction optimale était de 30 ℃ et que le pH était de 7,8.La faisabilité du réacteur anaérobie AmmoX pour le traitement des eaux usées à haute salinité et à forte concentration d'azote a été étudiée.Les résultats ont montré qu’une salinité élevée inhibait de manière significative l’activité d’anammoX et que cette inhibition était réversible.L'activité ammox anaérobie des boues non acclimatées était inférieure de 67,5 % à celle des boues témoins sous une salinité de 30 g.L-1 (NaC1).L'activité anammoX des boues acclimatées était inférieure de 45,1 % à celle du témoin.Lorsque les boues acclimatées ont été transférées d’un environnement à forte salinité à un environnement à faible salinité (sans saumure), l’activité anaérobie d’AmmoX a augmenté de 43,1 %.Cependant, le réacteur a tendance à décliner lorsqu’il fonctionne pendant une longue période dans des conditions de salinité élevée.
Par rapport au processus biologique traditionnel, l'ammoX anaérobie est une technologie d'élimination biologique de l'azote plus économique, sans source de carbone supplémentaire, avec une faible demande en oxygène, sans besoin de réactifs pour neutraliser et avec moins de production de boues.Les inconvénients de l'amMOX anaérobie sont que la vitesse de réaction est lente, le volume du réacteur est grand et la source de carbone est défavorable à l'amMOX anaérobie, ce qui a une importance pratique pour résoudre les eaux usées d'azote ammoniacal avec une mauvaise biodégradabilité.
4. Processus d'élimination de l'azote par séparation et par adsorption
① méthode de séparation membranaire
La méthode de séparation par membrane consiste à utiliser la perméabilité sélective de la membrane pour séparer sélectivement les composants dans le liquide, de manière à atteindre l'objectif d'élimination de l'azote ammoniacal.Y compris l'osmose inverse, la nanofiltration, la membrane de désammoniation et l'électrodialyse.Les facteurs affectant la séparation membranaire sont les caractéristiques de la membrane, la pression ou la tension, la valeur du pH, la température et la concentration en azote ammoniacal.
Selon la qualité de l'eau des eaux usées d'azote ammoniacal rejetées par la fonderie de terres rares, l'expérience d'osmose inverse a été réalisée avec des eaux usées simulées NH4C1 et NaCI.Il a été constaté que dans les mêmes conditions, l’osmose inverse a un taux d’élimination de NaCI plus élevé, tandis que le NHCl a un taux de production d’eau plus élevé.Le taux d'élimination du NH4C1 est de 77,3 % après traitement par osmose inverse, qui peut être utilisé comme prétraitement des eaux usées à l'azote ammoniacal.La technologie d'osmose inverse peut économiser de l'énergie, une bonne stabilité thermique, mais la résistance au chlore et à la pollution est faible.
Un processus de séparation par membrane de nanofiltration biochimique a été utilisé pour traiter le lixiviat de la décharge, de sorte que 85 à 90 % du liquide perméable soit rejeté conformément à la norme et que seulement 0 à 15 % du liquide d'épuration concentré et de la boue soient renvoyés au réservoir à ordures.Oztürki et coll.a traité le lixiviat de la décharge d'Odayeri en Turquie avec une membrane de nanofiltration, et le taux d'élimination de l'azote ammoniacal était d'environ 72 %.La membrane de nanofiltration nécessite une pression plus faible que la membrane d'osmose inverse, facile à utiliser.
Le système de membrane d’élimination de l’ammoniac est généralement utilisé dans le traitement des eaux usées à haute teneur en azote ammoniacal.L'azote ammoniacal dans l'eau a l'équilibre suivant : NH4- +OH-= NH3+H2O en fonctionnement, les eaux usées contenant de l'ammoniac s'écoulent dans la coque du module membranaire et le liquide absorbant l'acide s'écoule dans le tuyau de la membrane. module.Lorsque le pH des eaux usées augmente ou que la température augmente, l'équilibre se déplace vers la droite et l'ion ammonium NH4- devient le NH3 gazeux libre.À ce moment, le NH3 gazeux peut entrer dans la phase liquide d'absorption acide dans le tuyau à partir de la phase des eaux usées dans la coque à travers les micropores à la surface de la fibre creuse, qui est absorbée par la solution acide et devient immédiatement du NH4 ionique.Maintenez le pH des eaux usées au-dessus de 10 et la température au-dessus de 35 °C (en dessous de 50 °C), de sorte que le NH4 dans la phase des eaux usées devienne continuellement du NH3 lors de la migration de la phase liquide d'absorption.En conséquence, la concentration d’azote ammoniacal du côté des eaux usées a diminué continuellement.La phase liquide d'absorption acide, car elle ne contient que de l'acide et du NH4-, forme un sel d'ammonium très pur et atteint une certaine concentration après circulation continue, qui peut être recyclée.D'une part, l'utilisation de cette technologie peut améliorer considérablement le taux d'élimination de l'azote ammoniacal dans les eaux usées et, d'autre part, elle peut réduire le coût total d'exploitation du système de traitement des eaux usées.
②méthode d'électrodialyse
L'électrodialyse est une méthode permettant d'éliminer les solides dissous des solutions aqueuses en appliquant une tension entre les paires de membranes.Sous l'action de la tension, les ions ammoniac et autres ions présents dans les eaux usées ammoniac-azote sont enrichis à travers la membrane dans l'eau concentrée contenant de l'ammoniac, de manière à atteindre l'objectif d'élimination.
La méthode d’électrodialyse a été utilisée pour traiter les eaux usées inorganiques à forte concentration d’azote ammoniacal et a obtenu de bons résultats.Pour 2 000 à 3 000 mg/L d'eaux usées d'azote ammoniacal, le taux d'élimination de l'azote ammoniacal peut être supérieur à 85 % et l'eau ammoniacale concentrée peut être obtenue de 8,9 %.La quantité d'électricité consommée pendant le fonctionnement de l'électrodialyse est proportionnelle à la quantité d'azote ammoniacal dans les eaux usées.Le traitement par électrodialyse des eaux usées n'est pas limité par la valeur du pH, la température et la pression, et il est facile à mettre en œuvre.
Les avantages de la séparation par membrane sont une récupération élevée de l'azote ammoniacal, une opération simple, un effet de traitement stable et aucune pollution secondaire.Cependant, dans le traitement des eaux usées à haute concentration d'azote ammoniacal, à l'exception de la membrane désammoniaquée, les autres membranes sont faciles à entartrer et à se boucher, et la régénération et le lavage à contre-courant sont fréquents, augmentant le coût du traitement.Par conséquent, cette méthode est plus adaptée au prétraitement ou aux eaux usées d’azote ammoniacal à faible concentration.
③ Méthode d'échange d'ions
La méthode d'échange d'ions est une méthode permettant d'éliminer l'azote ammoniacal des eaux usées en utilisant des matériaux à forte adsorption sélective des ions ammoniac.Les matériaux d'adsorption couramment utilisés sont le charbon actif, la zéolite, la montmorillonite et la résine échangeuse.La zéolite est une sorte de silico-aluminate avec une structure spatiale tridimensionnelle, une structure de pores régulière et des trous, parmi lesquels la clinoptilolite a une forte capacité d'adsorption sélective pour les ions ammoniac et un prix bas, elle est donc couramment utilisée comme matériau d'adsorption pour les eaux usées d'azote ammoniacal. en ingénierie.Les facteurs affectant l'effet du traitement de la clinoptilolite comprennent la taille des particules, la concentration d'azote ammoniacal influent, le temps de contact, la valeur du pH, etc.
L'effet d'adsorption de la zéolite sur l'azote ammoniacal est évident, suivi de la ranite, et l'effet du sol et de la céramisite est médiocre.Le principal moyen d’éliminer l’azote ammoniacal de la zéolite est l’échange d’ions et l’effet d’adsorption physique est très faible.L'effet d'échange d'ions de la céramite, du sol et de la ranite est similaire à l'effet d'adsorption physique.La capacité d'adsorption des quatre charges a diminué avec l'augmentation de la température dans la plage de 15 à 35 ℃ et a augmenté avec l'augmentation de la valeur du pH dans la plage de 3 à 9.L'équilibre d'adsorption a été atteint après 6 heures d'oscillation.
La faisabilité de l'élimination de l'azote ammoniacal du lixiviat des décharges par adsorption de zéolite a été étudiée.Les résultats expérimentaux montrent que chaque gramme de zéolite a un potentiel d'adsorption limité de 15,5 mg d'azote ammoniacal, lorsque la taille des particules de zéolite est de 30 à 16 mesh, le taux d'élimination de l'azote ammoniacal atteint 78,5 %, et sous le même temps d'adsorption, le même dosage et la taille des particules de zéolite, plus la concentration d'azote ammoniacal dans l'influent est élevée, plus le taux d'adsorption est élevé, et il est possible que la zéolite en tant qu'adsorbant élimine l'azote ammoniacal du lixiviat.Dans le même temps, il est souligné que le taux d’adsorption de l’azote ammoniacal par la zéolite est faible et qu’il est difficile pour la zéolite d’atteindre sa capacité d’adsorption à saturation en fonctionnement pratique.
L'effet d'élimination du lit de zéolite biologique sur l'azote, la DCO et d'autres polluants dans les eaux usées villageoises simulées a été étudié.Les résultats montrent que le taux d'élimination de l'azote ammoniacal par le lit de zéolite biologique est supérieur à 95 % et que l'élimination de l'azote nitrique est fortement affectée par le temps de séjour hydraulique.
Le procédé d'échange d'ions présente les avantages d'un faible investissement, d'un processus simple, d'un fonctionnement pratique, d'une insensibilité au poison et à la température, et d'une réutilisation de la zéolite par régénération.Cependant, lors du traitement des eaux usées d'azote ammoniacal à haute concentration, la régénération est fréquente, ce qui entraîne des inconvénients pour l'opération, elle doit donc être combinée avec d'autres méthodes de traitement de l'azote ammoniacal, ou utilisée pour traiter les eaux usées d'azote ammoniacal à faible concentration.
Fabricant et fournisseur de zéolite 4A en gros |EVERBRIGHT (cnchemist.com)
Heure de publication : 10 juillet 2024
