化學(xué)沉淀法去除木薯制備酒精廢水中氨氮的試驗研究

劉 晶，左 妍，唐 娟，李柏寒，崔振峰，邊德軍

(1.長春工程學(xué)院理學(xué)院，長春 130012； 2.長春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院，長春 130012；3.吉林省城市污水處理重點(diǎn)實驗室，長春 130012)

化學(xué)沉淀法去除木薯制備酒精廢水中氨氮的試驗研究

劉 晶1，3，左 妍1，3，唐 娟1,3，李柏寒1，崔振峰1，3，邊德軍2，3

(1.長春工程學(xué)院理學(xué)院，長春 130012； 2.長春工程學(xué)院水利與環(huán)境工程學(xué)院，長春 130012；3.吉林省城市污水處理重點(diǎn)實驗室，長春 130012)

化學(xué)沉淀法; 氨氮去除率; 磷酸銨鎂; 木薯制備酒精廢水

廢水中氨氮的超標(biāo)排放是水體富營養(yǎng)化的主要原因之一,為保護(hù)環(huán)境、實現(xiàn)綠色家園，經(jīng)濟(jì)有效地控制這類廢水對環(huán)境的污染是化工和環(huán)保行業(yè)一項亟待解決的問題。目前，氨氮廢水處理的技術(shù)方法有很多,其中化學(xué)沉淀法具有反應(yīng)時間短、工藝流程簡單、去除率高、其反應(yīng)產(chǎn)物磷酸銨鎂(MAP)作為緩釋肥料可以實現(xiàn)氨氮的再利用等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，而逐漸引起大家的重視。

6H2O

磷酸銨鎂通常以MgNH4PO4·6H2O形式存在，是一種難溶于水的白色晶體狀物質(zhì)，從而將氨氮從廢水中去除。國內(nèi)有用磷酸氨鎂沉淀法去除高氨氮廢水的先例[4-6]，但利用本文方法去除木薯生產(chǎn)乙醇廢水中氨氮的研究卻鮮有報道,本試驗針對某廠的以木薯為原料生產(chǎn)酒精的廢水,應(yīng)用磷酸銨鎂沉淀法去除其中所含高質(zhì)量濃度的氨氮的工藝條件進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化研究,為其實際應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 廢水水質(zhì)

試驗所用廢水取自某廠的用木薯制備酒精工藝廢水，其水質(zhì)情況見表1。

表1 試驗廢水水質(zhì)及分析方法

1.2 儀器與試劑

主要儀器:：ZR4-6六聯(lián)攪拌器,752分光光度計;pHS-3C型精密度酸度計。主要試劑：MgCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O和NaOH(以上試劑均為分析純)。

1.3 試驗方法

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)條件的正交試驗

表2 正交實驗結(jié)果

2.2 單因素優(yōu)化試驗

根據(jù)正交試驗結(jié)果，確定了各影響因素的大致條件范圍后,分別對各單因素進(jìn)行條件優(yōu)化試驗,以便得到采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行去除氨氮的最佳工藝條件。

2.2.1 沉淀劑的物質(zhì)的量比的優(yōu)化

圖對除氨率的影響

圖對除氨率的影響

2.2.2 反應(yīng)時間的優(yōu)化

圖3 反應(yīng)時間對氨氮去除率的影響

從圖3可知，開始隨著反應(yīng)時間的增長除氨氮率明顯增大，當(dāng)反應(yīng)為30 min時，剩余氨量為40.60 mg/L，除氨氮率達(dá)到93.7%，其后隨時間再增長除氨率雖略有增大，但增大得不十分明顯，為節(jié)省電力和時間，故最佳反應(yīng)時間選為30 min。

2.2.3 pH值的優(yōu)化

固定沉淀劑物質(zhì)的量比為最佳比值，反應(yīng)時間30 min，廢水pH值分別取7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0進(jìn)行同樣試驗，氨氮去除率和剩余氨氮量的結(jié)果如圖4所示。

圖4 pH值對氨氮去除率的影響

不同pH對除氨率的影響大致趨勢如圖2～4所示，開始隨著pH的上升除氨量也是明顯增大的，當(dāng)pH達(dá)到9.0時，除氨氮率最大，可達(dá)90.8%，剩余NH3-N質(zhì)量濃度下降到59.29 mg/L,所以最佳沉淀pH選為9.0。

[1] Siegrist H.Nitrogen removal from digester supernatant-comparison of chemical and biolgical methods[J].Water Science and Technology,1996，34(1/2):399-406.

[2] Olcay T I K，Derin O,Saadettin K.Ammonia removal by magnesium ammonium phosphate precipitation in industrial wastewater[J].Water Science and Technology Tech，1997，36(2/3):225-228.

[3] 鐘理，詹環(huán)宇，Hill D O.化學(xué)沉淀法去除水中氨氮及其反應(yīng)的探討[J].重慶環(huán)境科學(xué)，2000，22(6):54-56.

[4] 王漢道,肖繼波,陳立權(quán).磷酸氨鎂—混凝深度處理垃圾滲濾液實驗研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29(4):84-85.

[5] 賈玉鶴,李晶,劉洪波,等.磷酸氨鎂沉淀法去除垃圾滲濾液中氨氮的實驗研究[J].環(huán)境工程學(xué)報，2007，1(8):74-76.

[6] 陳連龍，魏瑞霞，陳金龍，等.化學(xué)沉淀法去除煤氣廢水中氨氮的研究[J].化工環(huán)保,2005，5(24):313-315.

[7] 國家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002：276-280.

[8] 趙慶良，李湘中.化學(xué)沉淀法去除垃圾滲濾液中的氨氮[J].環(huán)境科學(xué)，1999，20(9):90-92.

[9] Song Y H，Yuan P，Zheng B H，et al.Nutrients removaland recovery by cystrallization of magnesium ammonium phosphate from synthestic swine wastewater[J].Chemo-sphere，2007，69:319-324.

[10] 湯琪，羅固源，季鐵軍，等.磷酸銨鎂同時脫氮除磷技術(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31(2):1-5.

[11] 大連理工大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室.無機(jī)化學(xué)(上冊)[M].3版.北京:高教出版社，1990:180-184.

[12] 高健磊，閆怡新，吳建平，等.化學(xué)沉淀法處理高濃度氨氮廢水工藝條件研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2008，10(31):114-117.

[13] 李金頁,鄭平.鳥糞石沉淀法在廢水除磷脫氮中的應(yīng)用[J].中國沼氣，2004，22(1):7-10.

The Experimental Study on Chemical Precipitation to Remove Ammonia Nitrogen in Alcohol Wastewater Prepared from Cassava

LIU Jing，et al.

(SchoolofScience，ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130012，China)

chemical precipitation；ammonia nitrogen removal rate；magnesium ammonium phosphate (MAP)；alcohol wastewater prepared from cassava

10.3969/j.issn.1009-8984.2017.01.001

2017-01-14

國家自然科學(xué)基金(51078067) 吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項目(2013309)

劉晶(1963-)，女(漢)，吉林德惠，副教授 主要研究化學(xué)水處理。

X52

A

1009-8984(2017)01-0001-04