次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選及運行調(diào)整

李 升，劉海玲，徐麗青

（中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司，山西 朔州 036011）

0 引言

中電神頭發(fā)電有限責(zé)任公司2×600 MW機組工程位于朔州市，處于煤炭資源富集區(qū)，是典型的坑口電站。廠區(qū)廢水經(jīng)過：生物處理，初沉、厭氧、接觸氧化、二沉、消毒、過濾；物理化學(xué)處理，混合、絮凝、沉淀、曝氣、pH調(diào)節(jié)。處理后氨氮值已得到大幅度降低，要進一步降低氨氮需加入次氯酸鈉處理。我國在“十二五”期間已將氨氮納入環(huán)境污染控制約束性指標，要求火電廠排放口氨氮含量小于15 mg/L。

生活污水系統(tǒng)流程：生活污水管網(wǎng)→格柵機→調(diào)節(jié)池→初沉池→厭氧池→接觸氧化池→二沉池→消毒池→過濾器→清水池→工業(yè)廢水非經(jīng)常性廢水池。

圖1 工業(yè)廢水系統(tǒng)流程

1 廢水氨氮來源

1.1 生活污水

生活污水是廠區(qū)職工生產(chǎn)、生活使用的各種洗滌劑污水、垃圾、糞便等，多為無毒的無機鹽類，含氮、硫、磷多，致病細菌多。生活污水中的氨氮是造成水體富營養(yǎng)化的重要因素之一，其出水進入工業(yè)廢水系統(tǒng)。

1.2 精處理再生廢水

火電廠在生產(chǎn)過程中熱力系統(tǒng)一般均需要加氨提高pH值，經(jīng)過精處理混床理后凝結(jié)水中的氨被陽樹脂交換、精處理混床樹脂失效再生時，陽樹脂中的氨進入再生廢水，排入工業(yè)廢水系統(tǒng)。

1.3 煙氣脫硝氨站廢水

目前火電廠煙氣脫硝普遍采用氨氣催化還原法。氨站氨氣稀釋廢水進入工業(yè)廢水處理系統(tǒng)。

2 運行現(xiàn)狀及存在問題

廢水經(jīng)過生物和物理化學(xué)處理后氨氮值已得到大幅度降低，但2018年1月至8月共13次工業(yè)廢水出水氨氮接近國標GB8978—1996執(zhí)行標準的≤15 mg/L，要進一步降低氨氮需加入次氯酸鈉處理。

3 次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選試驗

從廢水中去除氨氮已有多種方法，折點加氯法由于簡單易行而經(jīng)常被采用。與傳統(tǒng)的氯系氧化劑液氯相比，次氯酸鈉（NaClO）不僅使用安全而且可進一步減少消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生，對于氨氮的去除是較適宜的氧化劑。以次氯酸鈉為氧化劑，對質(zhì)量濃度為20～30 mg/L的氨氮模擬廢水進行處理，研究了有效氯對氨氮去除效果的影響[1]。

3.1 實驗原理[2]

在含有氨氮的溶液中加入次氯酸鈉（NaClO）后，次氯酸鈉、次氯酸根離子能夠與水中的氨反應(yīng)產(chǎn)生一氯胺、二氯胺，三氯胺。相關(guān)機理可用下列反應(yīng)式表達。

總反應(yīng)式為

3.2 實驗方法及計算公式

3.2.1 實驗方法

以質(zhì)量濃度為20～30 mg/L氨氮模擬廢水進行間歇式燒杯試驗。試驗過程如下：取水樣500 mL于燒杯中，依據(jù)設(shè)定的NaClO濃度值，準備相應(yīng)量的NaClO溶液，采用吸量管投加，將相應(yīng)量的NaClO溶液投加至燒杯中（燒杯置于磁力攪拌器上），投加結(jié)束后根據(jù)時間取樣分析模擬廢水中的氨氮和有效氯的濃度。

3.2.2 計算公式

次氯酸鈉加藥劑量為3～10 mg/L，次氯酸鈉加藥量“n”的計算方法，公式如下。

式中：Q——取污水量，mL；

A——加藥劑量，5～10 mg/L；

ρ——次氯酸鈉準液密度，1.08 g/mL；

n——次氯酸鈉加藥量，mL；

1 000——單位換算系數(shù)；

η——有效氯5%。

根據(jù)公式計算見表1。

表1 根據(jù)公式所得計算結(jié)果 mL

3.3 實驗步驟

取生活污水出水，測定氨氮含量（mg/L）、余氯、pH值。依據(jù)生活污水出水氨氮含量，用除鹽水（氨氮標準）配置濃度相同的標樣，測量氨氮、余氯、pH值。分別配置6個水樣，其中3個用除鹽水（氨氮標準）配置濃度相同的標樣，3個生活污水出水。6個水樣分別加入3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L次氯酸鈉。放置30 min、5 h、24 h，分別測定氨氮、余氯、pH值。

3.4 實驗數(shù)據(jù)及分析（圖2至圖5）

3.4.1 第一階段實驗及分析

第一階段主要篩選次氯酸鈉加藥劑量為5 mg/L、10 mg/L時，去除氨氮的效果（見表2）。

表2 小型實驗數(shù)據(jù) mg/L

圖2 不同加次氯酸鈉劑量對氨氮去除率對比

圖3 余氯及有效氯利用率

3.4.2 第一階段結(jié)論

通過2018-09-05小型實驗，在反應(yīng)溫度25℃，pH值5～9的條件下，分別一次性投加NaClO溶液的量為5 mg/L、10 mg/L，反應(yīng)開始后30 min、5 h、24 h取樣，立即分析模擬廢水中的氨氮濃度?？疾炝嗽?種不同NaClO投加量、反應(yīng)時間對去除氨氮效果的影響。

按實驗設(shè)計所定，對不同條件下用次氯酸鈉氧化處理氨氮廢水得到的測定結(jié)果及數(shù)據(jù)如表3，從表3中所知，次氯酸鈉氧化脫出氨氮的反應(yīng)是一個快速反應(yīng)。在最初的30 min內(nèi)，4種水樣的氨氮去除率最高，而后隨反應(yīng)時間的延長，氨氮去除率的增加變得非常緩慢。在試驗所取參數(shù)范圍內(nèi)，反應(yīng)時間30 min，濃度5 mg/L去除氨氮的效果最好。

3.4.3 第二階段實驗及分析

第二階段主要本著節(jié)約藥品原則，篩選次氯酸鈉加藥劑量為3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L時，去除氨氮的效果。

表3 小型實驗數(shù)據(jù) mg/L

圖4 不同加次氯酸鈉劑量對氨氮去除率對比

圖5 余氯及有效氯利用率

3.4.4 第二階段結(jié)論

通過2018-10-11小型實驗，在反應(yīng)溫度25℃（攝氏度），pH值6～9的條件下，分別一次性投加NaClO溶液的量為3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L。反應(yīng)開始后30 min、5 h、24 h取樣，立即分析模擬廢水中的氨氮濃度?？疾炝嗽趦煞N不同NaClO投加量、反應(yīng)時間對去除氨氮效果的影響。

第二階段為考慮經(jīng)濟性，特增加3 mg/L的次氯酸鈉，研究其去除氨氮的效果。結(jié)果表明，3 mg/L的次氯酸鈉并不能滿足去除氨氮的要求，最佳的投加濃度依然是5 mg/L。

3.5 次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選試驗結(jié)論

a)由兩次對比試驗得出的結(jié)論為：綜合考慮對氨氮的去除率、余氯量以及節(jié)約藥品的原則，確定最佳加次氯酸鈉劑量為5 mg/L。

b)在生活污水和工業(yè)廢水出水中投加5 mg/L的次氯酸鈉溶液，就可以確保處理水達到排放標準。運行成本可以接受。此外，投加次氯酸鈉還具有工藝簡單，運行管理方便、操作靈活和啟動快等特點，是一種有效可靠的處理方法。

4 運行次氯酸鈉加藥調(diào)整

4.1 加藥流程

工業(yè)廢水次氯酸鈉儲存罐→加藥計量泵→工業(yè)廢水絮凝槽

4.2 藥劑的投加

4.2.1 加藥濃度

據(jù)工業(yè)廢水次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選試驗，確定最佳加次氯酸鈉劑量為5 mg/L，工業(yè)廢水非經(jīng)常性廢水泵出力為100 m3/h，加藥量為0.5 kg/t。

4.2.2 次氯酸鈉加藥計量泵調(diào)整（表4）

η=[Q×a/（1 000×ρ×X）] ×100%

式中：η——次氯酸鈉儲存罐溶液濃度；

Q——反滲透進水流量，m3/h；

a——加藥劑量，mg/L；

ρ——殺菌劑標準液密度，kg/L；

X——加藥計量泵實際工作出力，L/h；

1000——單位換算系數(shù)。

表4 工業(yè)廢水次氯酸鈉儲存槽液位與重量的計算公式

據(jù)上述計算公式次氯酸鈉加藥計量泵，頻率一般在5 Hz（赫茲）、行程調(diào)整至50%（指非經(jīng)常性廢水泵流量在100 m3/h），使加藥量在5 mg/L。次氯酸鈉每24 h加藥量可根據(jù)表4計算公式得出。

5 實施效果

2018-08-20，工業(yè)廢水開始加次氯酸鈉，加藥劑量5 mg/L(見圖6)。

由圖6統(tǒng)計，加次氯酸鈉后工業(yè)廢水出水氨氮在8 mg/L以下，加藥效果明顯[3-4]。

圖6 廢水加次氯酸鈉前后去除氨氮效果對比圖

6 結(jié)論

通過投加次氯酸鈉，不僅可以使水中氨氮降解，同時使水達到消毒目的。對于氨氮濃度低的水來說，這種方法較為經(jīng)濟，且處理效果穩(wěn)定。按次氯酸鈉2 700元/t來計算，處理每t廢水所需成本為0.27元。達標的污水回用可有效的節(jié)約水源，減少了環(huán)保支出，降低了給水處理與供水費用，效益顯著。