基于硝酸胍廢水處理工藝研究

胡東林

（武威市醫(yī)療服務(wù)指導(dǎo)中心辦公室，甘肅 武威 733000）

引言

近幾年我國(guó)醫(yī)藥與化工行業(yè)正處于快速發(fā)展進(jìn)程中，因此在發(fā)展過程中硝酸胍的應(yīng)用頻率就不斷提升，因?yàn)橄跛犭覍儆卺t(yī)藥與化工生產(chǎn)的重要組成部分。再加上硝酸胍的性質(zhì)較為特殊，在應(yīng)用過程中若是受到高熱分解就會(huì)生成有毒氫氧化物，同時(shí)其自身也攜帶一定的毒性與強(qiáng)氧化性，在生產(chǎn)過程中還會(huì)形成硝酸胍廢水，若是廢水沒有得到合理的處理，就會(huì)直接對(duì)環(huán)境造成影響。所以在發(fā)展過程中就需要科學(xué)開展硝酸胍廢水處理工作。以通過規(guī)范的廢水處理方式降低硝酸胍廢水中有害物質(zhì)含量，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)向好向上發(fā)展。

1 廢水處理工藝流程

因?yàn)橄跛犭覐U水會(huì)對(duì)環(huán)境帶來直接影響，所以在生產(chǎn)過程中就需要加大對(duì)其規(guī)范化處理的關(guān)注度，那么本段就對(duì)其工藝流程進(jìn)行總結(jié)分析。

1.1 無害化工藝流程

通過對(duì)硝酸胍進(jìn)行總結(jié)分析可以了解到，硝酸胍中胍的性質(zhì)較為特殊，胍屬于有機(jī)強(qiáng)堿，所以在處理過程中就需要利用強(qiáng)酸性離子交換樹脂的方式對(duì)其進(jìn)行交換。處理工藝流程主要有以下幾點(diǎn)，首先將硝酸胍廢水注入強(qiáng)酸鈉型樹脂中，以通過這樣的方式使硝酸胍中的胍能夠被樹脂吸附，保證在此過程中可以將其鈉離子脫離下來最終形成硝酸鈉。隨后再將含有微量硝酸胍的廢水通過缺氧-好氧生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)輸送到缺氧池，在缺氧池中對(duì)其進(jìn)行加熱處理，在加熱的同時(shí)還需要同步添加碳源，使廢水能夠在作用過程中形成反硝化反應(yīng)，保證廢水中的硝酸鹽氮能夠被去除。經(jīng)缺氧池處理后，就可以將廢水轉(zhuǎn)送到好氧池進(jìn)行深度處理，通過好氧池后就能夠進(jìn)一步對(duì)廢水中的硝酸鹽進(jìn)行控制，同時(shí)還能夠形成COD 作用。最后將廢水通過MBR 膜組進(jìn)行處理，使廢水能夠被無害化處理排放[1]。

1.2 樹脂預(yù)處理

在處理工藝中所應(yīng)用的樹脂型號(hào)為001x7 型的陽離子交換樹脂，因?yàn)樵谛玛栯x子交換樹脂中會(huì)出現(xiàn)很多雜質(zhì)，所以在應(yīng)用前就需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，通過總結(jié)分析可以了解到，樹脂預(yù)處理方式主要分為以下幾步。首先就是在處理前取用定量樹脂，隨后利用去離子水對(duì)其進(jìn)行浸泡，保證浸泡時(shí)間能夠在24 h 以上，這樣樹脂就能夠得到充分緩和與膨脹，之后還要利用去離子水清洗樹脂，將樹脂中雜質(zhì)去除干凈。當(dāng)表面雜質(zhì)清理干凈后，就需要對(duì)其深度雜質(zhì)進(jìn)行清理，那么在清理過程中就需要應(yīng)用定量的HCl 溶液以2 倍～4 倍于樹脂體積用量對(duì)樹脂進(jìn)行清洗，以通過這樣的方式將樹脂轉(zhuǎn)化成為H 型，并將其中能夠與酸產(chǎn)生反應(yīng)的雜質(zhì)溶解，溶解后利用去離子水對(duì)其進(jìn)行反復(fù)清洗，直到樹脂pH 值達(dá)到5～6 之間即可進(jìn)行下一步處理。在對(duì)可溶于酸的雜質(zhì)進(jìn)行清除后還需要利用兩倍與樹脂體積的NaOH溶液將樹脂轉(zhuǎn)化成為Na 型，并在處理過程中將樹脂中能夠溶于堿的雜質(zhì)進(jìn)行處理，隨后利用去離子水對(duì)其進(jìn)行清洗，直至pH 值達(dá)到7～8 之間即可停止清洗。

1.3 生物膜的培養(yǎng)

在廢水處理工藝中還需要將生物膜培養(yǎng)重視起來，下面就對(duì)其培養(yǎng)方式進(jìn)行總結(jié)。在對(duì)生物膜進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)需要利用到生化池，生化池中的菌種主要一BZT 為主，只是在缺氧池與好氧池中添加的其他菌種不同。在缺氧池中需要添加除氮菌種、除污菌種、除氮-反硝化菌種，在好氧池中需要添加除污菌種以及除氮-反硝化菌種。在剛開始進(jìn)行處理時(shí)需要每天加入設(shè)計(jì)處理水量1/5，隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加進(jìn)水量也需要提升，停止進(jìn)水的時(shí)間以缺氧池生成黑色生物膜與好氧池形成黃褐色生物膜為準(zhǔn)，這樣才能保證廢水處理工作能夠有序開展[2]。

2 廢水處理結(jié)果與工藝分析

2.1 離子交換樹脂處理方法

2.1.1 硝酸胍特性

為了進(jìn)一步加深對(duì)廢水處理工藝的認(rèn)知，就需要先對(duì)硝酸胍的特性進(jìn)行總結(jié)分析。硝酸胍特性通過胍鹽特性就可以了解到，在對(duì)胍鹽特性進(jìn)行總結(jié)分析后可以了解到，硝酸胍在水溶液中會(huì)出現(xiàn)分離反應(yīng)，形成胍離子以及硝酸根離子。那么在廢水處理過程中就可以通過硝酸胍離子將其氨氮值濃度明確出來。

2.1.2 離子交換樹脂吸附、再生效果

在對(duì)硝酸胍廢水進(jìn)行處理時(shí)需要進(jìn)行樹脂交換，這就使得硝酸胍中的胍離子在運(yùn)行過程中因?yàn)榕c樹脂鈉離子交換生成硝酸鈉溶液，此時(shí)處理工作就從硝酸胍溶液的處理轉(zhuǎn)變成為了對(duì)硝酸鈉溶液的處理。與此同時(shí)，在處理過程中還需要將苦味酸法應(yīng)用起來，以通過這樣的方式將樹脂作用后生成的水其中硝酸胍含量進(jìn)行測(cè)定，通過測(cè)定可以了解到水中未出現(xiàn)沉淀，所以就證明硝酸胍含量較少。當(dāng)確定了硝酸胍含量后，還需要對(duì)水中的氨氮值進(jìn)行分析，以通過這樣的方式將硝酸胍濃度明確出來。為了加強(qiáng)處理結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性就通過模擬實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行總結(jié)。在實(shí)驗(yàn)中同樣選擇利用001x7 型的陽離子交換樹脂，將其濕樹脂交換量控制在1.8 mol/L 其吸附流速需要控制在0.79 L/h，再生流速也需要控制在0.39 L/h。在實(shí)驗(yàn)過程中取用230 mL 的樹脂進(jìn)行重復(fù)測(cè)驗(yàn)，通過最終結(jié)果可以了解到230 mL的樹脂能夠吸附的硝酸胍為50.5 g，進(jìn)水硝酸胍質(zhì)量濃度為7.1 g/L，氨氮質(zhì)量濃度與COD 數(shù)值分別為100 mg/L～300 mg/L 以及74.3 mg/L。

2.1.2.1 硝酸胍動(dòng)態(tài)吸附曲線

在廢水處理過程中若要合理判斷樹脂是否達(dá)到了吸附飽和標(biāo)準(zhǔn)，就需要通過硝酸胍動(dòng)態(tài)吸附曲線將樹脂吸附硝酸胍的動(dòng)態(tài)特性表現(xiàn)出來，進(jìn)而在處理過程中可以定時(shí)對(duì)流出液的氨氮值進(jìn)行檢測(cè)最終得出吸附飽和數(shù)據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)分析可以了解到，吸附8.1 h 可以使樹脂體積達(dá)到6.4 L，此時(shí)樹脂的硝酸胍吸附已經(jīng)達(dá)到貫穿點(diǎn)，所以為了保證吸附出水能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，就需要停止吸附，同時(shí)進(jìn)行樹脂再生。最終結(jié)果表示利用230 mL 樹脂可以保證動(dòng)態(tài)處理體積達(dá)到6.4 L，并對(duì)7.1 g/L 的硝酸胍溶液進(jìn)行吸附[3]。

2.1.2.2 陽離子交換樹脂再生

在廢水處理過程中需要大量樹脂，然而樹脂在重復(fù)使用后起作用效率會(huì)下降，所以就需要通過合理的方式去制定相應(yīng)解決方案。在實(shí)驗(yàn)總結(jié)中了解到，在樹脂同體積情況下，15%和20%的硝酸鈉處理效果相同但是藥劑用量不同，所以為了控制樹脂損耗需要將這一問題重視起來。與此同時(shí)，在處理過程中還可以通過水洗的方式來提高樹脂作用效率。特別是在重復(fù)五次后利用高硫素清水進(jìn)行沖洗可以保證樹脂吸附效果恢復(fù)到正常狀態(tài)。

2.2 離子交換、A/O 膜生物反應(yīng)器（A/O-MBR）

2.2.1 離子交換柱吸附效果

若設(shè)離子交換柱內(nèi)的樹脂填充物為15 L，其吸附質(zhì)量為24 kg。那么進(jìn)水硝酸胍溶液的質(zhì)量濃度就會(huì)保持在1 300 mg/L～2 000 mg/L，同時(shí)氨氮質(zhì)量濃度值也會(huì)保持在200 mg/L～300 mg/L。通過對(duì)樹脂柱進(jìn)水與出水氨氮關(guān)系進(jìn)行總結(jié)分析后可以了解到，進(jìn)水硝酸胍溶液的氨氮質(zhì)量濃度值若是在200 mg/L～300 mg/L 之間，那么吸附出水氨氮質(zhì)量濃度平均值就會(huì)達(dá)到1.8 mg/L，同時(shí)去除率也會(huì)達(dá)到99%以上[4]。

2.2.2 CODcr去除效果

在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)用乙酸鈉作為外加碳源，所以廢水中的C/N 為1.56。反應(yīng)器的運(yùn)行天數(shù)為四十七天，其進(jìn)水流速為2 L/h，在缺氧池以及好氧池水中停留的時(shí)間分別為28 h 和56 h。在實(shí)驗(yàn)過程中通過對(duì)反應(yīng)器不斷調(diào)試、重啟最終在第26 天反應(yīng)器運(yùn)行狀態(tài)趨于穩(wěn)定，同時(shí)在運(yùn)行過程中獲取到CODcr去除效果。通過對(duì)去除效果進(jìn)行總結(jié)分析可以了解到缺氧池CODcr在反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)會(huì)保持在200 mg/L～300 mg/L，同時(shí)CODcr越高那么反硝化作用也就越強(qiáng)。還了解到好氧池、MBR 膜出水的CODcr會(huì)隨著反應(yīng)器運(yùn)行不斷減小，當(dāng)最后出水時(shí)CODcr會(huì)達(dá)到20 mg/L[5]。

3 結(jié)語

通過以上總結(jié)可以了解到硝酸胍廢水的基礎(chǔ)處理工藝，同時(shí)也可以了解到硝酸胍廢水處理時(shí)需要注意的問題及其最終處理效果。那么在發(fā)展過程中，有關(guān)部門就需要對(duì)技術(shù)現(xiàn)代化應(yīng)用方式進(jìn)行探索，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，最重要的還是在發(fā)展過程中一定要重點(diǎn)關(guān)注如何降低廢水處理成本消耗，并提高樹膠重復(fù)使用頻率。只有這樣才能保證硝酸胍廢水處理質(zhì)量與效率，并推動(dòng)這一廢水處理工藝現(xiàn)代化發(fā)展。