降低煉油精制車間凈化污水氨氮及COD實(shí)驗(yàn)研究

來曉芳

（烏魯木齊石化研究院，新疆 烏魯木齊 831400）

0 引言

某煉油廠煉油過程產(chǎn)生的污水經(jīng)過汽提裝置，利用二氧化碳和硫化氫的相對揮發(fā)度比氨高而溶解度比氨小的特性，首先塔頂排出的硫化氫進(jìn)入硫磺回收裝置，將側(cè)線抽出氨氣逐漸濃縮，最后得到液氨[1]。經(jīng)過汽提處理后的廢水成分依然復(fù)雜，雖然有55%已經(jīng)用于常減壓電脫鹽和焦化除焦用水回用外，還有部分凈化污水排入下水至凈化水廠處理，雖然這部分水達(dá)到廠內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于這部分水COD和氨氮含量高，會對下游供排水廠的處理能力與處理負(fù)荷造成影響。

針對高氨氮、高COD的煉油廢水的處理方法，在實(shí)際的應(yīng)用中主要使用反滲透、吹拖法、化學(xué)絮凝法、吸附法、化學(xué)沉淀法、折點(diǎn)氯氣法、生物脫氮法、高級氧化法、膜處理法等方法[2]。

本研究以某煉油廠精制車間的凈化污水為研究對象，采用活性炭、人造沸石、絮凝劑PAC、折點(diǎn)氯氣法[3]、生物法對凈化污水進(jìn)行了預(yù)處理，考察了不同的工藝條件下，除氨氮和COD的情況，為后期對污水的進(jìn)一步處理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，也為將來工業(yè)化的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試劑、儀器及分析方法

試劑：凈化污水（某煉油廠精制車間凈化污水）；活性炭（江蘇竹?；钚蕴坑邢薰荆┚酆下然X（PAC）為工業(yè)品；次氯酸鈉溶液10%～13%（中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司）；沸石、H2O230%、FeSO4.7H2O、H2SO4、NaOH均為分析純。

儀器：ZR4-6混凝試驗(yàn)攪拌器（深圳市中潤水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司）；JBZ-12H磁力攪拌器（上海大普儀器有限公司）；722S分光光度儀器（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；HACH DRB 200-快速COD消解儀（美國哈希公司）；HACH2400分光光度儀（美國哈希公司）。

分析方法：氨氮采用HJ 535-2009水質(zhì)氨氮的測定納氏試劑分光光度法；COD采用 Q/SY WH Yj0792-2021 水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 分光光度法。

試驗(yàn)用水：凈化污水取自某煉油廠精制車間凈化污水，其水質(zhì)如表1所示。

表1 某精制車間凈化污水水質(zhì)分析表

1.2 試驗(yàn)方法及結(jié)果分析

1.2.1 考察吸附劑活性炭、沸石對氨氮和COD的去除效果

采用現(xiàn)場凈化污水，置于500mL錐形瓶中，分別加入不同質(zhì)量的活性炭、沸石，攪拌均勻以后靜置0.5h，取上層液體做氨氮和COD的含量試驗(yàn)，其檢測數(shù)據(jù)如圖1所示。

由圖1～圖6可知：

圖2 活性炭對COD濃度的影響

圖3 活性炭對氨氮和COD去除率的對比圖

圖4 沸石對氨氮的濃度的影響

圖5 沸石對COD的濃度的影響

圖6 沸石對COD及氨氮去除率的影響

（1）采用活性炭吸附法，氨氮的去除率與活性炭的添加量幾乎呈直線關(guān)系，所以確定最適宜的工藝條件為：每0.5L廢水的加入量為20g，可將氨氮從68.88 mg/L降至40.06mg/L，去除率為41.84%，可將COD從1391mg/L降至693mg/L，去除率為50.18%；

（2）采用沸石吸附法，每0.5L廢水的除氨氮最佳加入量7.5g，可將氨氮從68.88mg/L降至29.70 mg/L，去除率為56.87%；去除COD的最佳加入量為12.5g，可將COD從1391mg/L降至1259mg/L，去除率為9.49%；

（3）吸附法對氨氮的去除效果要優(yōu)于對COD的去除率，沸石的吸附氨氮的能力要優(yōu)于活性炭。這是由于沸石對氨氮的吸附能力要比活性炭強(qiáng)，這是由于天然沸石是一種架狀硅酸鋁鹽礦物，結(jié)構(gòu)為硅氧架格組成，其多孔道和孔穴決定了沸石有較高的吸附能力。

1.2.2 考察絮凝劑PAC對氨氮和COD的去除效果

采用現(xiàn)場凈化污水，1L置于2L的燒杯中，按照40mg/L、60mg/L、80mg/L、100mg/L、120mg/L、140mg/L、160mg/L、180mg/L、200mg/LPAC的濃度進(jìn)行試驗(yàn)，用混凝攪拌器以250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，60s之后一滴一滴加入絮凝劑，然后以160r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，然后靜置2h，取上層液體進(jìn)行COD和氨氮的測定，其檢測數(shù)據(jù)如圖7～圖9所示。

如圖7～圖9所示，每1L廢水PAC的最佳加入量120mg，可將氨氮從68.88 mg/L降至56.42mg/L去除率為14.81%；可將COD從1391mg/L降至1247mg/L，去除率為23.31%。絮凝劑PAC對氨氮和COD的去除率并不高，這是由于被測水質(zhì)清澈，懸浮物僅為12mg/L，推斷導(dǎo)致COD和氨氮較高的污染物為可溶性有機(jī)物，因絮凝原理是在污水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑來破壞膠體的穩(wěn)定性，使污水中的膠體和細(xì)小懸浮物聚集成具有可分離特性的絮凝體，再加以分離除去的過程。因此絮凝法對于凈化廢水的除氨氮和COD 的效果不理想。

圖7 絮凝劑PAC對氨氮濃度的影響

圖8 絮凝劑PAC對COD濃度的影響

圖9 絮凝劑PAC對COD濃度的影響

1.2.3 考察折點(diǎn)氯氣法對氨氮和COD的去除效果

將廢水水樣混合均勻倒入燒瓶中，然后分別取500mL的廢水水樣，分別投加次氯酸鈉（10%～13%）1mL、2mL、4mL、6mL、8mL、10mL，通過磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，反應(yīng)2h后，分別測定水樣的氨氮以及COD，結(jié)果如圖10～圖12所示。

圖10 次氯酸鈉對氨氮濃度的影響

圖11 次氯酸鈉對COD濃度的影響

圖12 次氯酸鈉對氨氮和COD的去除率

由圖10～圖12可知：采用折點(diǎn)氯氣法，每0.5L廢水次氯酸鈉溶液最佳的加入量8mL，可將氨氮從57.78mg/L降至0mg/L，去除率為100%，去除COD的最佳加入量為2mL，可將COD從1429mg/L降至1163mg/L，去除率為18.61%。折點(diǎn)氯氣法是將次氯酸鈉加入到廢水中，將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學(xué)脫氮的過程，當(dāng)加入次氯酸鈉到一定點(diǎn)時，水中的游離氯含量最低，氨的濃度降為0mg/L。因此折點(diǎn)氯氣法去除氨氮的效果較吸附法好。

1.2.4 考察芬頓法對氨氮和COD的去除效果

0.5L于1L的燒杯中，將pH值調(diào)節(jié)至3.5，分別加入不同體積的H2O2和10%FeSO4.7H2O溶液，反應(yīng)45min后，調(diào)節(jié)pH值6.5，靜置2h，取上層清液測定氨氮和COD，計結(jié)果如圖13～圖18所示。

圖13 H2O2對氨氮濃度的影響

圖14 H2O2對COD濃度的影響

圖15 H2O2對氨氮和COD的去除率

圖16 FeSO4對氨氮濃度的影響

圖17 FeSO4對COD濃度的影響

圖18 FeSO4對氨氮及COD去除率

如圖13～圖18所示：采用芬頓法，每0.5L廢水中，隨著H2O2投加量的增加，對氨氮的吸收也逐漸增加，最佳的加入量為15mL，最佳投加量15mL FeSO4.7H2O的最佳加入量為15mL，氨氮從68mg/L降至44.71mg/L，去除率為34.25%，對COD的去除，H2O2的最佳投加量10mL FeSO4.7H2O的最佳加入量為8mL，COD從1279mg/L降至452mg/L，去除率為64.66%。

2 結(jié)語

對于某煉油廠精制裝置凈化污水，采用活性炭吸附法、沸石吸附、絮凝法、折點(diǎn)氯氣法、芬頓法比較，折點(diǎn)氯氣法除氨氮的效果優(yōu)于其它方法，去除率可達(dá)100%。芬頓法去除COD的效果優(yōu)于其它方法，去除率可達(dá)64.66%。

對于精制裝置凈化污水，從其水質(zhì)數(shù)據(jù)上看，除氨氮和COD含量較高外，其余的離子數(shù)據(jù)硬度、堿度、氯離子、硫酸根等并不高，尤其是鈣離子僅為24.4mg/L， 采用技術(shù)手段進(jìn)一步降低COD的含量，將有望成為循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)，雖然煉油凈化污水用于循環(huán)水系統(tǒng)已有報道[4]，但僅停留于小試試驗(yàn)階段，還沒有工業(yè)化應(yīng)用，針對于此方面還有待于進(jìn)一步的研究和大量的試驗(yàn)。