吹脫、化學沉淀和吸附技術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、化學沉淀和吸附技術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，處理后能達到國家二級排放標準。

高濃度；氨氮廢水；吹脫；鳥糞石沉淀；吸附

1　引言

近年我國海域發(fā)生赤潮頻繁，氨氮污染是原因之一。我國廢水排放量中工業(yè)廢水占65%以上，很多含氮廢水未經(jīng)達標處理直接排入水體，當其濃度超過一定濃度時即會對水體產(chǎn)生許多不利的影響。

由于高濃度氨氮廢水成份復雜，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，因此對其處理難度較大，特別是氨氮的去除達標是處理此類污水的關鍵。如何經(jīng)濟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

電動攪拌器、分析天平、分光光度計。

2.3氨氮測定方法

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進行吹脫，每兩個小時測定氨氮一次；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的動力攪拌下，反應15min后靜置30min，取上清液測定氨氮濃度；最后再用粉煤灰吸附剩余的氨氮［3］。

2.4廢水

實驗用水為配制的模擬廢水，水質(zhì)為：氨氮濃度13800mg/L。

2.5實驗過程

本實驗對吹脫、化學沉淀、吸附的組合工藝進行研究［4］。實驗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行鳥糞石沉淀；第三步采用粉煤灰吸附和聚丙烯酰胺（PAM）絮凝組合進行實驗。

3　結(jié)果與討論

3.1堿的投加量的影響

設定投加條件為：溫度T=30℃；用曝氣機進行吹脫每兩個小時測量一次氨氮。

圖1　不同pH不同吹脫時間的氨氮去除率（%）

由圖看出，吹脫時間相同的情況下，吹脫效率隨pH升高而增大：當pH值小于10時，吹脫效率隨pH的上升呈直線提高，當pH值從10升高到11，去除率增大，增大幅度變??；當pH值大于11時，曲線趨于平緩，此時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行鳥糞石沉淀實驗

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

表1　不同pH下鳥糞石沉淀法處理氨氮的影響

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

3.3粉煤灰吸附實驗

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

圖2　粉煤灰的投加對氨氮去除率的影響

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，當粉煤灰的量提高到5g時去除率基本沒有變化。

4　結(jié)語

（1）對高濃度氨氮廢水進行吹脫實驗，pH值在10之前吹脫效率提高較快，當pH值大于11后，水中的氨氮大多數(shù)以游離氨存在，此時提高pH僅增加少量的游離氨，故對吹脫效率影響不大。在實際操作中，建議吹脫氨氮廢水的pH為10～11，氨氮的去除可以達到68%左右。單獨采用吹脫處理后的水樣未能達到國家二級排放標準。（2）對氨氮廢水投加硫酸鎂和磷酸氫二鈉進行鳥糞石沉淀實驗，確定了鳥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，反應時間為15min對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到國家二級排放標準。（3）對吸附和絮凝同時運用，先絮凝后吸附，經(jīng)過PAC絮凝和粉煤灰吸附后氨氮降到50mg/L以下，達到了國家二級排放標準。（4）實驗證明吹脫、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到國家二級排放標準。

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

［2］姚玉英.化工原理.天津：天津科學技術出版社，1995.74-82，88-93.

［3］馮德華.化學工程手冊.北京：化學工業(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。