吹脫、化學(xué)沉淀和吸附技術(shù)處理高濃度氨氮廢水

程維明

（奇瑞汽車股份有限公司安徽蕪湖241009）

吹脫、化學(xué)沉淀和吸附技術(shù)處理高濃度氨氮廢水

程維明

（奇瑞汽車股份有限公司安徽蕪湖241009）

高濃度氨氮廢水主要來(lái)自于焦化廢水、煤氣廢水、味精廢水、化肥廢水、垃圾滲濾液以及養(yǎng)殖廢水厭氧消化液等。通過(guò)吹脫、沉淀、粉煤灰吸附一套組合工藝處理高濃度氨氮廢水，處理后能達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

高濃度；氨氮廢水；吹脫；鳥(niǎo)糞石沉淀；吸附

1　引言

近年我國(guó)海域發(fā)生赤潮頻繁，氨氮污染是原因之一。我國(guó)廢水排放量中工業(yè)廢水占65%以上，很多含氮廢水未經(jīng)達(dá)標(biāo)處理直接排入水體，當(dāng)其濃度超過(guò)一定濃度時(shí)即會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生許多不利的影響。

由于高濃度氨氮廢水成份復(fù)雜，除酚類外，還有單環(huán)及多環(huán)的芳香族化合物，并含有許多難以被微生物降解或有生物毒性的化合物，因此對(duì)其處理難度較大，特別是氨氮的去除達(dá)標(biāo)是處理此類污水的關(guān)鍵。如何經(jīng)濟(jì)有效地去除廢水中的氨氮，成為高濃度氨氮廢水處理中亟待解決的問(wèn)題之一［1］。

2　材料及方法

2.1試劑

氯化銨、磷酸氫二鈉、硫酸鎂、粉煤灰、聚丙烯酰胺（PAM）、NaOH、HCl均為分析純。

2.2儀器

電動(dòng)攪拌器、分析天平、分光光度計(jì)。

2.3氨氮測(cè)定方法

將NH4Cl在100℃條件下干燥2h。配制2000mL模擬廢水，置于100mL燒杯中。用Ca（OH）2調(diào)節(jié)pH于8、9、10、11、12進(jìn)行吹脫，每?jī)蓚€(gè)小時(shí)測(cè)定氨氮一次；再用10mol/L的NaOH溶液和10% HCl溶液調(diào)節(jié)吹脫處理后的水pH值［2］。按照摩爾比依次投加MgSO4和Na2H PO4·12H2O，在攪拌速度150r/min的動(dòng)力攪拌下，反應(yīng)15min后靜置30min，取上清液測(cè)定氨氮濃度；最后再用粉煤灰吸附剩余的氨氮［3］。

2.4廢水

實(shí)驗(yàn)用水為配制的模擬廢水，水質(zhì)為：氨氮濃度13800mg/L。

2.5實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本實(shí)驗(yàn)對(duì)吹脫、化學(xué)沉淀、吸附的組合工藝進(jìn)行研究［4］。實(shí)驗(yàn)第一步采用加堿吹脫；第二步采用投加磷酸氫二鈉及硫酸鎂進(jìn)行鳥(niǎo)糞石沉淀；第三步采用粉煤灰吸附和聚丙烯酰胺（PAM）絮凝組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3　結(jié)果與討論

3.1堿的投加量的影響

設(shè)定投加條件為：溫度T=30℃；用曝氣機(jī)進(jìn)行吹脫每?jī)蓚€(gè)小時(shí)測(cè)量一次氨氮。

圖1　不同pH不同吹脫時(shí)間的氨氮去除率（%）

由圖看出，吹脫時(shí)間相同的情況下，吹脫效率隨pH升高而增大：當(dāng)pH值小于10時(shí)，吹脫效率隨pH的上升呈直線提高，當(dāng)pH值從10升高到11，去除率增大，增大幅度變??；當(dāng)pH值大于11時(shí)，曲線趨于平緩，此時(shí)pH值升高1，去除率增加有限。

3.2投加磷酸氫二鈉及硫酸鎂進(jìn)行鳥(niǎo)糞石沉淀實(shí)驗(yàn)

鳥(niǎo)糞石的形成受水溶液pH的影響很大，當(dāng)溶液中Mg2+、NH4+、PO43-的活度積大于鳥(niǎo)糞石的溶度積Ksp時(shí)，會(huì)自發(fā)沉淀生成鳥(niǎo)糞石。結(jié)果如表1。

表1　不同pH下鳥(niǎo)糞石沉淀法處理氨氮的影響

pH決定組成鳥(niǎo)糞石的各種離子在水中達(dá)到平衡時(shí)的形態(tài)和活度。當(dāng)pH<7時(shí)，溶液中PO3-4離子濃度低，不利于鳥(niǎo)糞石沉淀反應(yīng)的進(jìn)行；當(dāng)pH值為8.0～9.5時(shí)，沉淀為鳥(niǎo)糞石；當(dāng)pH值為9.5～11時(shí)，氨氮一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氨揮發(fā)，此時(shí)沉淀為鳥(niǎo)糞石和Mg（OH）2，鳥(niǎo)糞石沉淀回收氨氮的最優(yōu)pH范圍為8.5～9.5。

3.3粉煤灰吸附實(shí)驗(yàn)

吸附法處理廢水中的氨氮，即利用粉煤灰通過(guò)物理和化學(xué)的吸附從而去除氨氮的目的。設(shè)定條件為：溫度T=30℃，將pH調(diào)為7.0，對(duì)水樣投加不同量的粉煤灰，150r/min攪拌10個(gè)小時(shí)。結(jié)果如圖2。

圖2　粉煤灰的投加對(duì)氨氮去除率的影響

由圖可以看出粉煤灰的投加量增加有助于氨氮的去除：當(dāng)粉煤灰的量小于4g，氨氮的去除率隨粉煤灰的投加量的上升幾乎呈直線提高，當(dāng)粉煤灰的量提高到5g時(shí)去除率基本沒(méi)有變化。

4　結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行吹脫實(shí)驗(yàn)，pH值在10之前吹脫效率提高較快，當(dāng)pH值大于11后，水中的氨氮大多數(shù)以游離氨存在，此時(shí)提高pH僅增加少量的游離氨，故對(duì)吹脫效率影響不大。在實(shí)際操作中，建議吹脫氨氮廢水的pH為10～11，氨氮的去除可以達(dá)到68%左右。單獨(dú)采用吹脫處理后的水樣未能達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。（2）對(duì)氨氮廢水投加硫酸鎂和磷酸氫二鈉進(jìn)行鳥(niǎo)糞石沉淀實(shí)驗(yàn)，確定了鳥(niǎo)糞石沉淀法處理效果最佳的條件：鎂、氨、磷的摩爾比1.4：1：1，pH為9.0，反應(yīng)時(shí)間為15min對(duì)氨氮的去除率為吹脫后的96%，原水的99%。但只采用這兩步處理后的水樣仍未能達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。（3）對(duì)吸附和絮凝同時(shí)運(yùn)用，先絮凝后吸附，經(jīng)過(guò)PAC絮凝和粉煤灰吸附后氨氮降到50mg/L以下，達(dá)到了國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。（4）實(shí)驗(yàn)證明吹脫、投加沉淀和絮凝等組合工藝處理高濃度氨氮廢水，廢水中的氨氮可以達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

［1］何巖，趙由才，周恭明.高濃度氨氮廢水脫氮技術(shù)研究進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，2008（1）：1-4.

［2］姚玉英.化工原理.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1995.74-82，88-93.

［3］馮德華.化學(xué)工程手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989.7-12.

［4］林奇.吹脫法處理中低濃度氫氮廢水.福建環(huán)境，2000，17（6）：35-37.

程維明（1982—），男，碩士，工程師，主要研究方向環(huán)保規(guī)劃及污染治理。