高浓度氨氮废水脱氮试验

第43卷第8期当代化工Vol.43，No.82014年8月ContemporaryChemicalIndustryAugust，2014收稿日期：2014-04-25作者简介：温尚龙（1979-），男，广东广州人，环境工程师，2003年毕业于广东工业大学环境工程专业，从事环境工程技术工作。E-mail：[e-mail]。通讯作者：张艳芳（1979-），女，环境工程师，硕士，研究方向：清洁生产、环境工程、节能。E-mail：[e-mail]。高浓度氨氮废水脱氮试验温尚龙1，张艳芳2,3，陈欣义4（1.广州市番禺环境工程有限公司，广东广州510660；2.东莞理工学院广东高校化工清洁生产与绿色化学品工程技术开发中心,广东东莞523808；3.东莞市清洁生产科技中心，广东东莞523808;4.广州市广深环保科技有限公司,广东广州510060）摘要：对化工行业高浓度氨氮废水进行试验研究，提出采用折点氯化法的改进方法—使用漂白粉处理二沉池出水，通过计算理论加药量，向烧杯中投加一定量的漂白粉，通过不断调整加药量，使得废水里的氨氮能达标排放，经过试验处理后，氨氮的去除率能达到80%，该试验具有一定的中试试验及工程应用价值。关键词：高浓度废水；氨氮；脱氮中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1671-0460（2014）08-1415-03StudyonDenitrificationofHighConcentrationAmmoniaNitrogenWastewaterWENShang-long1，ZHANGYan-fang2,3，CHENXin-yi4（1.GuangzhouPanyuEnvironmentalEngineeringCo.,Ltd.,GuangdongGuangzhou510660,China；2.GuangdongUniversitiesEngineeringResearchCenterforChemicalIndustryCleanerProduction,DongguanUniversityofTechnology,GuangdongDongguan523808,China;3.DongguanCleanerProductionCenter,GuangdongDongguan523808，China;4.GuangzhouGuangshenEnvironmentalTechnologyCo.,Ltd.,GuangdongGuangzhou510660）Abstract:Highconcentrationammonianitrogenwastewaterfromthechemicalindustrywasstudied.Animprovedmethodofbreakpointchlorinationprocesswasusedtotreattheeffluentofthesecondarysedimentationtankwithbleachingpowder;dosageofthebleachingpowderwascalculated.Intheexperiment，inordertomakeammoniumnitrogenconcentrationsintreatedwastewatermeetthedischargestandard，dosageofthebleachingpowderwasadjusted.Atlast,theremovalrateofammonianitrogencouldreachto80%.Keywords:Highconcentrationwastewater;Ammonianitrogen;Denitrification随着经济的发展，人们无论在生活和生产中都会使用越来越多的化工产品，而化工产品在生产过程会产生大量的污染物，这对环境、人类健康都会有危害，化工产品生产过程中排放出的物质，大多是结构复杂、有毒有害和难以生物降解的物质。化工废水由于氨氮等浓度较高，纳入水体后，会引起水体溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，［1］因此本研究主要针对化工废水中氨氮一指标的降解开展实验性的研究。现有的化工废水深度处理技术所付出的成本相对较高，而多数企业难以接受，基于这种情况，笔者查阅相关文献[1-8]，结合江西某化工工业园废水调试的现状进行分析，提出采用折点氯化法的改进方法—使用漂白粉处理二沉池出水，探讨二沉池出水氨氮去除效果。1实验部分1.1主要试验仪器和材料漂白粉，烧杯，磁力搅拌器1.2试验水样试验用水取自江西某化工工业园废水，水质如表1。表1废水浓度Table1TheconcentrationofWastewater项目pHCODCr氨氮进水浓度8.5～9.2135~15240~481.3试验方法取二沉池出水，加入一定量的漂白粉（即次氯酸钙，化学成分Ca(ClO)₂），在搅拌混凝条件下，小试二沉池出水氨氮去除效果。探讨总排水氨氮达标方案。2试验步骤及结果2.1试验步骤（1）取1L二沉池出水放置于1L烧杯中，将烧杯放置于磁力加热搅拌器上；（2）漂白粉的主要化学成分是Ca(ClO)2，Ca(ClO)2在水中发生水解反应：Ca(ClO)2+2H2O→Ca（OH）2+2HClO（3）根据次氯酸根氧化氨氮反应式：2NH3+3HClO→N2↑+3H2O+3HCl1416当代化工2014年8月（4）氧化1mg氨氮需要7.6mg有效氯（漂白粉含25%有效氯，即氧化1mg氨氮需要30.4mg漂白粉。）（5）根据（2）计算的理论加药量，向烧杯中投加一定量的漂白粉；（6）开启磁力搅拌器，搅拌；（7）在反应120min时取水样；（原水pH指的是加入药剂后的pH）（8）取水样上清液做化验。2.2试验结果试验结果如表2和图1。表2试验结果Table2Theresultoftest组号水样投加漂白粉/gpH氨氮/(mg·L-1)去除率,%原水9.1245.521120min样0.28.5741.259原水9.2545.522120min样0.48.8237.4518原水9.5645.523120min样0.68.9536.8519原水9.6645.524120min样0.88.9032.0930原水9.8945.525120min样18.9927.9239原水9.9744.126120min样1.29.1414.8166原水10.2544.127120min样1.39.2414.0668原水10.4344.128120min样1.49.459.8578原水10.7545.529120min样1.59.688.9380原水10.8245.5210120min样1.69.698.9380图1漂白粉投放量与氨氮去除率曲线图Fig.1Bleachingpowdersupplyandammonianitrogenremovalratecurve从小试结果看，通过投加漂白粉，能提高二沉池出水氨氮去除率。3除氨氮机理探讨3.1折点氯化法原理折点氯化法的除氮原理是利用投入废水中的氯离子与水中的氨氮反应生成氨气，从而去除水中的氨氮。当投氯量达到某一点时废水中所含的游离氯较少，残余的氨氮浓度也较少，但当继续投加氯离子时，废水中残余氨氮浓度将继续降低，水中游离氯的含量却上升，此点称为折点，在次状态下发生的氯化反应称为折点氯化。通过此法可有效的去除废水中的氨氮，可将出水的氨氮浓度降低到0.1mg/L，除氮原理见如下：NH4++HClO→NH2Cl+H2O（1）NH2Cl+HClO→NH2Cl+H2O（2）NH2Cl+HClO→NCl3+H2O（3）NH4++HClO→HNO3+HCl+H2O（4）NH2Cl+HClO→N2↑+HCl+H2O（5）折点氯化法不但可以有效的去除废水中的氨氮，还可以起到杀菌的作用，同时还可以将一部分有机物和无机物氧化，增加投氯量。［3］3.2特点折点氯化法反应速度较快，设备投资较少，但液氯的安全使用和贮存要求很高，因此，折点氯化法的处理成本相对较高。［4］4结论（1）漂白粉（主要是次氯酸根）对废水氨氮有很好去除作用，并且随着漂白粉加药量的增加，废水氨氮去除率逐渐上升。在废水氨氮浓度为45mg/L时，每升废水投加1.2g漂白粉，出水氨氮浓度即可在15mg/L以下，达到排水氨氮标准；（2）去除1mg氨氮所需要的漂白粉实际投加量大于理论加药量的原因应该是：漂白粉水解产生的次氯酸根具有强氧化性，可以将废水中的COD等物质氧化，这部分物质会消耗部分次氯酸根，造成实际投加量大于理论加药量；（3）折点氯化法的处理成本相对较高，若使用漂白粉来代替液氯的使用，在安全问题上可以有所保证，并且运行的费用有所下降。参考文献：［1］张林生.废水脱氮除磷方法与处理工艺[J].污染防治技术,1999,12(4)：200.［2］张文成,安立超.焦化废水脱氮处理技术进展[J].环境污染治理技术与设备,2004,5（3）：24.［3］杨晨.化学脱氮在皮革废水深度处理中的应用研究[D].西安:西安建筑科技大学,2010:15-16.（下转第1420页）1420当代化工2014年8月图7环己烷体积对缩醛收率的影响Fig.7Influenceoftheamountofcyclohexaneontheyieldofacetalization2.5催化剂重复使用次数对缩醛收率的影响将上述最佳条件下反应之后分离所得到的催化剂再次使用，并按实验方法考察催化剂重复使用次数对反应缩醛收率的影响，结果见表1。表1催化剂的重复使用性能Table1Influenceofcatalyst’sreusedtimesontheyieldofacetalization重复使用次数12345收率,%92.392.192.091.791.5由表1可见H3PWl2O40/Y-β不经任何处理便可再次使用。随重复使用次数增加，收率下降非常缓慢。可能是随催化剂重复使用次数增加，反应物与催化剂分离时部分H3PWl2O40/Y-β流失所致，这种情况在所难免，可通过及时添加少量新鲜催化剂弥补。3结束语H3PWl2O40/Y-β是催化苯甲醛与1,2-丙二醇发生缩合反应的良好催化剂，具有反应时间短，催化活性高，产率高的特点，且重复使用性良好，后处理方便，基本无污染，具有绿色有机合成的特点。合成苯甲醛1,2-丙二醇缩醛的最佳反应条件是：当苯甲醛用量为0.1mol时，醇醛摩尔比为1.2，H3PWl2O40/Y-β用量为0.6g，加入10mL环己烷做为带水剂，反应40min后缩醛收率达92.3%，具有良好的应用前景。参考文献：［1］滕俊江，乔艳辉，林培喜，等．固体超强酸SO42-／ZrO2催化合成苯甲醛缩1,2-丙二醇缩醛[J].化学与生物工程，2012，29(5):37-39．［2］胡曦予，崔励，徐同宽.十二烷基磺酸铁催化合成苯甲醛1,2-丙二醇缩醛[J].化学世界，2011，(10):607-609．［3］王俊丽，孟双明，郭永，等.复合固体超强酸SO42-／Fe2O3／Al203／ZnO的制备及其催化性能的研究[J].应用化工，2012，41(8):1386-1388．［4］赖君玲，刘春生，罗根祥，等.K5CoW12O40•3H2O催化合成苯甲醛1,2-丙二醇缩醛[J].辽宁石油化工大学学报，2010,30(2)：1-3．［5］冯磊，张月成，赵继全，等.MCM-41负载磷钨酸催化剂的制备及其对乙酰化反应的催化性能[J].石油化工，2008，37(9):931-934．［6］秦波，郭群，张喜文，等.以高硅NaY为前驱体合成双微孔Y-Beta复合分子筛[J]．石油学报(石油加工)，2006，(10)：96-99．［7］宋芊慧，蔡天凤，李会鹏，等.Y/β（Na）复合分子筛改性及吸附脱硫性能[J].化学工程师，2012，(10)：8-10．［8］许新兵.绿色合成技术的应用与进展[J].天水师范学院学报,2009,29（5）:70-73．（上接