基于樹脂處理焦化廠含氨廢水中氨氮技術分析

雷久藝

摘要：眾所周知，我國是世界上著名的基建大國，而在基建工程在施工中需要使用大量的鋼鐵資源，而焦炭是冶煉鋼鐵的重要原料，基建規模和數量的擴大，使得我國對鋼鐵的需求也在不斷的上升，這也無形中帶動了我國焦炭行業的發展。根據相關統計數據顯示，截止到2015年，我國的焦炭產量已經高達4.48億噸，在全國焦炭產量中占到了60%的比重，但是煉焦行業在發展過程中也會產生很多廢水，這些焦化廢水如果得不到合理的處理，將會給環境帶來嚴重的影響，所以使用合理的技術來降低廢水中的氨氮含量是十分關鍵的，本篇文章主要分析基于樹脂處理焦化廠含氨廢水中的氨氮技術。

關鍵詞：樹脂處理焦化廠;含氨廢水;氨氮技術;分析

基建工程的發展，對鋼鐵資源的需求也在日益上升，鋼鐵資源需求的增加，也推動了我國焦化廠的發展，但是在焦化廠發展過程中，也會產生大量的含氨廢水，這些廢水中含有高濃度的氨氮，如果不采取合理的措施來處理這些廢水，就會給我國的環境帶來嚴重的威脅。而目前我國在處理這些含氨廢水中，一般采用活性污泥法進行處理，但是處理效果并不理想，導致這些廢水難以實現標準化的排放，所以改進含氨廢水處理工藝是十分關鍵的。

一、焦化廠含氨廢水相關概述

含氨廢水是焦化廠生產發展中所產生的廢水，同時也是酚氰廢水中的重要部分，而且含氨廢水還具有水量大以及污染物種類繁多的特征，在焦化廠整個場內，含氨廢水的總量達到場內全部廢水的50%甚至以上。而含氨廢水中，其中氨氮的含量為3000㎎/L，為了能夠將含氨廢水中的高濃度氨氮成分降低，我國多數煉焦企業往往使用蒸氨法來進行處理，然后將蒸氨后的廢水置入生化系統進行進一步的處理。而含氨廢水中，氨氮含量高的主要原因就是，廢水中存在有機氮和無機氮，其中無機氮有NH3、NH4+，而有機氮有吡啶、喹啉等等[1]。

含氨氮濃度較高的廢水，如果沒有進行合理的處理就進行排放，很容易導致水體中的氨氮含量上升，從而給社會生產以及人民群眾的生活都帶來較大的威脅，所以對含氨廢水的排放進行嚴格的控制，并研究有效的技術來處理是十分有必要的。

二、含氨廢水的危害

（一）引起水體富營養化

眾所周知，植物的生長離不開氨氮，而含氨廢水一旦流入到水體，就會導致藻類植物出現瘋長的趨勢，尤其對于一些封閉水體來說，一旦出現藻類植物快速生長，術中的溶解氧就會逐漸減少，這樣一來水中其它生物的生存就會受到很多的威脅，從而出現死亡的情況，而這些死去的尸體也會被其它的微生物所分解，從而加快了溶解氧的消耗，在這樣的情況下，水中藻類也會出現死亡，從而水中的氨氮成分也進一步增加，給整個水體生態系統也帶來了嚴重的影響[2]。

（二）危害水生生物

含氨廢水中的氨氮也具有很強的毒性，會給水生生物也帶來很大的影響。尤其針對漁業養殖水體來說，對水體中游離氨的含量也有明顯要求，一旦濃度超過了0.2㎎/L，就會直接影響水生生物的生長。而原因就是分子態氨氮，會被魚的呼吸作用而吸入體內，從而直接影響了魚的呼吸功能，導致魚出現內臟充血從而死亡，即使游離氨濃度不高，也會給魚的呼吸系統帶來威脅。

（三）威脅人體健康

在我國給水工程的建設和發展中，常見的處理工藝是無法去除水中的氨氮成分的，而氨氮沒有去除，就會和水中的氯產生反應，生成氯氨。而氯氨釋放氯的速度比較緩慢，投氯量還會與水體中的有機物發生反應，從而產生消毒副產物，如三氯甲烷，而這類物質具有很強的致癌性，會直接影響人體的健康;此外，氯氨也會與水中的微生物產生反應，而釋放出毒性物質，如亞硝酸鹽，長期服用這樣的水，很容易引體人體的神經紊亂，甚至是昏迷等情況。

三、離子交換樹脂吸附的相關研究

（一）離子交換樹脂吸附的機理

離子交換樹脂吸附的基本原理，簡單來說就是利用樹脂活性基團中的活動離子與廢水中的具有污染性的離子進行交換，并利用相關的物理性能將水中的污染物質進行去除。但是不同的吸附樹脂所具有的活動離子的孔徑、價態也有所不同，所以對于廢水中的污染物也具有一定的選擇吸附性。而焦化廢水中，污染物的種類是較為復雜的，而且離子的半徑也有所不同，所以樹脂吸附處理焦化廢水，除了包含化學吸附也含有物理吸附[3]。

而離子交換樹脂在水中可以形成擴散層以及固定層，在擴散層中是實現離子的交換后，就是進入到固定層中，而固定層中的離子在獲取到新的能量后也會重新進入到擴散層，可見離子交換具有互逆性，而且能夠持續發生交換反應。

（二）離子交換樹脂的特點和應用

2.1離子交換樹脂的物理結構

按照骨架以及吸附處理物質的差異，離子交換樹脂也可以分為兩大類型，即凝膠型以及大孔型。其中凝膠型樹脂的高分子骨架遇水就會發生膨脹，從而形成顯微孔，在這樣的情況下能夠有效的吸附直徑小的無機離子，但是對于直徑超過5nm的大分子物質不具有吸附能力。

大孔型樹脂是指在樹脂聚合反應期間，融入致孔劑，讓樹脂形成較大的孔隙，而孔隙的大小和數量是可以控制的，這就無形中強化了樹脂的吸附能力，能夠將廢水中的大分子有機物進行去除。

2.2離子交換樹脂的交換容量

交換容量簡單來說就是判斷離子交換樹脂性能以及交換能力的指標，交換容量可以分為以下三類：第一，總交換容量。就是指在良好的條件下，單位質量的樹脂能夠交換的離子的總量;第二，工作交換容量。就是指在特定條件下，樹脂的吸附能力和交換能力;第三，再生交換容量。是指吸附飽和后的樹脂，經過再生液的處理，去重新吸附的離子的總量，是對樹脂再生性能的一大體現[4]。

2.3離子交換樹脂的再生

離子交換樹脂的再生簡單來說就是借助再生劑中的離子，將完成吸附工作樹脂中的離子進行更換，讓樹脂來逐漸的恢復吸附能力，提升樹脂的重復使用能力，經過再生后，若是樹脂交換容量高，則表示樹脂再生能力比較強。而樹脂的再生能力與再生劑的種類、用量以及再生條件等因素有很大的關系。

樹脂的再生方式主要有順流以及逆流兩種，其中順流再生，簡單來說就是結合吸附的流向，在一定條件下將再生劑放入樹脂吸附裝置，并隨著再生劑的加入，按照上下層順序，依次完成再生，但是再生液在下流的過程中，底部樹脂難以實現吱聲，若想保證都得到再生，就需要增加再生劑的使用量。

也正是由于順流再生有一定的不足存在，所以逆流再生也逐漸被研發出發。所謂逆流再生，就是將再生劑接入交換器的底部，與廢水流入的方向是相反地，這樣能夠有效的實現樹脂的再生，能夠也不會消耗較多的再生劑，具有很大的可行性[5]。

2.4離子交換樹脂的應用領域

離子交換樹脂在很多領域中都有廣泛的應用，在水處理、食品工業、石化行業、環保行業等領域均有比較廣泛的應用。例如在水處理中，通過應用樹脂離子交換，能夠有效的將水中的鈣離子和鎂離子去除，還能減少水中的含鹽量;而在石化行業中，離子交換樹脂可以當做催化劑進行使用。

而經過研究和大量的實踐，在眾多樹脂中篩選出三種具有良好吸附性能的樹脂，使用三種樹脂對焦化廢水進行混合處理，能夠有效的將廢水中的氨氮濃度進行控制并降低，處理有效性高達93%，而應用樹脂吸附的最佳條件為：混合樹脂投加量0.1㎎/L;吸附時間為16小時，溫度為25℃。使用離子交換樹脂吸附技術，不僅能夠有效的彌補傳統處理技術的不足，還能有效的提升處理的效率，也能減少處理的成本，可以實現有效處理廢水的目的。但是在實踐中也出現了一定的不足，為了能夠達到排放標準，就可以發揮出焦化廠生化處理系統的作用，對吸附后的水進行再次處理，保證廢水處理能夠達到相應的排放標準[6]。

四、結束語

綜上所述，隨著社會需求的增加，我國的焦炭行業也得到了迅速的發展，但是在其生產和發展中也產生了大量的含氨廢水，這些含氨廢水若是得不到有效的處理就進行排放，很容易給環境以及水源帶來嚴重的污染。一般來說，焦化廠針對含氨廢水，所使用的處理措施一般是蒸氨處理技術，但是這項處理技術不僅成本高，而且處理的效率也比較低，為了能夠將含氨廢水中的氨氯進行有效的去除，就可以使用離子交換樹脂吸附技術，該技術不僅操作簡單，而且成本比較低，有很高的廢水處理效率，但是該技術也有一定的不足存在，也就是說這項技術仍舊有較大的發展和研發空間。

參考文獻：

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[2]楊帆，劉歡，張東波，等. 微電解-芬頓法預處理廢水技術在邯鋼焦化廠的應用實踐[J]. 山西化工，2019，39（3）：149-150.

[3]孟媚，張程. 煤氣化工藝中高氨氮廢水處理方法的研究[J]. 石油石化物資采購，2019（5）：29-29.

[4]張洪彬. 高級氧化法處理合成氨工序高氨氮廢水的研究[J]. 自然科學，2019，7（5）：382-386.

[5]姜黎安，隋倩雯，徐東耀，等. 部分亞硝化-厭氧氨氧化工藝處理低氨氮廢水研究進展[J]. 環境工程，2019，37（1）：64-69.

[6]張鵬，劉興譽，賈媛媛，等. 關于含氨氮廢水處理技術研究進展[J]. 山東工業技術，2019，（3）：35-35.