污水處理項目中利用臭氧去除氨

水中的氨不僅僅是一種麻煩，它還是一種嚴重的污染物，會助長藻類繁殖、消耗氧氣并威脅水生生物。對于水處理專業(yè)人員來說，控制氨對于滿足嚴格的環(huán)境法規(guī)和保護生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要。雖然臭氧以其消毒能力和降解有機污染物的能力而廣為人知，但它在去除氨方面的作用卻鮮為人知，但同樣具有變革性。通過將臭氧與生物過程或高級氧化技術(shù)相結(jié)合，處理設施可以顯著減少氨，同時優(yōu)先考慮可持續(xù)性。

以下是臭氧如何改變氨去除，以及為什么它應該成為您下一個水處理項目的關(guān)注點。

為什么除氨很重要

氨 （NH?-N） 是一種存在于廢水、工業(yè)廢水和受污染水源中的含氮化合物，會導致富營養(yǎng)化，危及水生生物，并使飲用水處理復雜化。監(jiān)管標準，例如廢水排放。

臭氧提供了一種更清潔、更高效的替代品。它的氧化能力將氨轉(zhuǎn)化為更安全的化合物，而不會留下有毒殘留物。

臭氧如何解決氨問題

雖然臭氧在中性 pH 值下與氨的直接反應性有限，但通過智能集成，其潛力得以充分實現(xiàn)：

 直接氧化:

在高pH值（9-11）下，臭氧與氨反應，通過羥基自由基（·OH）生成硝酸鹽（NO??）或氮氣（N?）。盡管在典型的市政廢水處理中較少見，但在pH值調(diào)節(jié)可行時，這條途徑成為可能——尤其是對于高濃度氨廢水流。

生物強化:

臭氧與生物活性炭（BAC）或生物過濾結(jié)合時效果很佳。它提高了溶解氧（DO）水平，并將復雜的有機氮（如尿素、蛋白質(zhì)）分解成生物可用的形式，為硝化細菌如亞硝單胞菌和硝化細菌提供營養(yǎng)。這些微生物將氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO??），并在缺氧條件下通過反硝化作用將其轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或氮氣。

高級氧化過程 (AOPs):

當與紫外線光或過氧化氫 (H?O?) 結(jié)合時，臭氧會生成更多的羥基自由基，加速氨的氧化。這特別適用于工業(yè)或高氨廢水流。

成功案例

臭氧的影響在各個領(lǐng)域都有充分的記錄：

市政廢水（瑞典）:

在Hammarby Sj?stadsverk進行的一項試點研究中，使用臭氧和生物活性過濾（BAF）將氨水平降低至<0.2 mg/L，并實現(xiàn)50%的COD去除，為城市廢水提供了一種可持續(xù)的解決方案。

水產(chǎn)養(yǎng)殖（挪威）:

在海洋循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中，臭氧投加量為10-20 mg/L，可減少總氨氮(TAN) 40-60%。通過生物過濾，效率可達到70%，保持TAN <1 mg/L，以確保很佳的魚類健康。

醫(yī)院廢水（日本）:

聯(lián)合臭氧-紫外線系統(tǒng)實現(xiàn)了45-60%的氨減少，將其轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，同時降低需氧量——非常適合緊湊型、高風險的廢水。

飲用水 (中國):

在哈爾濱，臭氧-BAC處理將氨水平從3-5 mg/L降低到低于監(jiān)管限值，80-90%的去除效率確保了安全的飲用水。

在這些例子中，臭氧的表現(xiàn)始終優(yōu)于單獨的生物過程（50-60%），通常通過達到80-90%的氨去除率來實現(xiàn)，臭氧劑量為4-15 mg/L。

需要考慮的挑戰(zhàn)

雖然臭氧是一種強大的工具，但其實施必須經(jīng)過深思熟慮的管理：

pH 依賴性:

有效的氨氧化通常需要堿性條件 (pH 9-11)，這可能需要調(diào)整 pH 值——增加運營成本。

硝酸鹽形成:

氧化可能導致硝酸鹽積累，這可能需要進行脫氮處理，以防止飲用水中的高硝酸鹽積累引發(fā)健康問題，如高鐵血紅蛋白血癥。

能源消耗:

臭氧生成可能需要大量的能源 (10–15 kWh/kg O?)，但 AOP 集成和系統(tǒng)優(yōu)化可以降低費用。

副產(chǎn)物風險:

在含溴的水中，臭氧可能會生成溴酸鹽——一種受監(jiān)管的致癌物——需要仔細投加和監(jiān)測。

實用實施技巧

優(yōu)化劑量:

對于市政廢水，使用5-10 mg/L；對于高氨含量的廢水，使用10-20 mg/L。試點測試對于確定很佳劑量至關(guān)重要。

巧妙集成:

將臭氧與BAC、砂濾或AOPs（例如，O?/UV，O?/H?O?）結(jié)合起來，以提高性能并減少能源消耗。

根據(jù)現(xiàn)場條件定制:

廢水化學成分不同。中試規(guī)模評估——例如氧化技術(shù)提供的評估——對于系統(tǒng)設計至關(guān)重要。

有效監(jiān)測:

使用臭氧傳感器來維持目標濃度（通常為0.2–0.4 ppm），避免過量用藥，確保安全和成本效益。

 性能結(jié)果可能會因廢水成分和系統(tǒng)設計而異。強烈建議進行試點測試以確定您應用的很佳配置。