低濃度氨氮廢水處理以及廢水中氨氮的測定方法
氨氮(dan)廢水的(de)處理(li)方法(fa)(fa)通常有(you)物理(li)法(fa)(fa)、化(hua)(hua)(hua)學(xue)法(fa)(fa)、物理(li)化(hua)(hua)(hua)學(xue)以及生(sheng)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)等(deng)。物理(li)法(fa)(fa)有(you)反滲透、土壤(rang)灌溉等(deng);化(hua)(hua)(hua)學(xue)法(fa)(fa)有(you)離(li)子(zi)交換、折點加氯、含(han)氨副產品焚燒、催化(hua)(hua)(hua)裂解、電滲析、電化(hua)(hua)(hua)學(xue)處理(li)等(deng);物理(li)化(hua)(hua)(hua)學(xue)法(fa)(fa)有(you)空氣吹脫法(fa)(fa)、蒸汽汽提法(fa)(fa)等(deng);生(sheng)物法(fa)(fa)有(you)藻(zao)類養殖、生(sheng)物硝化(hua)(hua)(hua)等(deng)。
根(gen)據(ju)國內(nei)外(wai)工程(cheng)實例及資料介(jie)紹,目(mu)前在實際工程(cheng)應用中主要有生物法(fa)(fa)、空(kong)氣吹脫法(fa)(fa)、蒸汽氣提法(fa)(fa)、折點加氯法(fa)(fa)、離子交換法(fa)(fa)、化學沉淀法(fa)(fa)、膜分(fen)離法(fa)(fa)、反滲透(tou)法(fa)(fa)和電(dian)滲析法(fa)(fa)等,分(fen)別介(jie)紹如下:
低濃度氨氮廢水處理
⑴生物法
傳統的(de)生化(hua)法主(zhu)要(yao)用于低濃度(du)(du)氨氮(dan)(dan)(dan)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理,它是利用微(wei)生物的(de)硝(xiao)化(hua)及反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)作用使氨氮(dan)(dan)(dan)轉變為(wei)氮(dan)(dan)(dan)氣。低濃度(du)(du)氨氮(dan)(dan)(dan)廢(fei)水(shui)(shui)通常(chang)具有比低的(de)特(te)點,有些生產廢(fei)水(shui)(shui)甚至(zhi)不含COD,因此采用生物脫氮(dan)(dan)(dan)的(de)方式處(chu)(chu)理,需要(yao)加入碳源,運行(xing)成(cheng)本(ben)很高。常(chang)見(jian)工(gong)藝有A/O或A2/O)和SBR工(gong)藝。其缺點是處(chu)(chu)理過程對溫度(du)(du)和工(gong)業廢(fei)水(shui)(shui)中某些組分(fen)的(de)干擾非常(chang)敏感(gan),需要(yao)的(de)反(fan)(fan)應(ying)器體積比較大,而且反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)過程中會(hui)產生N2O,易(yi)轉化(hua)為(wei)其它影響臭(chou)氧層的(de)氮(dan)(dan)(dan)氧化(hua)物,反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)把(ba)NH4+這種有價值的(de)物質轉化(hua)成(cheng)N2逸入空氣,造成(cheng)浪費。在A/O工(gong)藝中,為(wei)了促使反(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)順利進(jin)行(xing),一般(ban)要(yao)求C/N大于3。
⑵空氣吹脫法
空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)吹(chui)脫(tuo)法是使(shi)廢(fei)(fei)水(shui)作為(wei)不連續相與(yu)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)接觸,利用廢(fei)(fei)水(shui)中(zhong)氨(an)(an)的(de)(de)實際濃(nong)(nong)度與(yu)平衡濃(nong)(nong)度之(zhi)間的(de)(de)差(cha)異,使(shi)氨(an)(an)氮由液相轉(zhuan)移至氣(qi)相而達到廢(fei)(fei)水(shui)脫(tuo)氨(an)(an)的(de)(de)目的(de)(de)。在空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)吹(chui)脫(tuo)過程中(zhong),廢(fei)(fei)水(shui)pH、水(shui)溫、水(shui)力負(fu)荷及氣(qi)水(shui)比(bi)對吹(chui)脫(tuo)效果有非常大(da)的(de)(de)影響。一(yi)般來說,pH要(yao)提高至10.8-11.5、水(shui)溫一(yi)般不能低(di)于(yu)20℃、水(shui)力負(fu)荷為(wei)2.5-5m3/(m2•h)、氣(qi)水(shui)比(bi)2500-5000m3/m3,當(dang)廢(fei)(fei)水(shui)處理要(yao)求更高時甚(shen)至達到7000-8000m3/m3,或者需要(yao)多塔串聯操作方可滿足工藝要(yao)求。空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)吹(chui)脫(tuo)法所需空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)量大(da),而空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)吹(chui)脫(tuo)塔因為(wei)受(shou)到塔設備空(kong)(kong)(kong)(kong)塔氣(qi)速的(de)(de)限制(zhi),一(yi)般體(ti)積非常龐大(da),占地面積大(da)。另外,空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)吹(chui)脫(tuo)法需要(yao)在系統中(zhong)引入第三種(zhong)介質——空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi),氨(an)(an)自廢(fei)(fei)水(shui)進入空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)中(zhong),因為(wei)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)量很大(da),氨(an)(an)在空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)濃(nong)(nong)度很低(di),必須(xu)再采(cai)用酸對含氨(an)(an)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)進行(xing)洗滌,而酸洗塔同樣體(ti)積非常龐大(da),而且(qie)在吸收不夠充分(fen)的(de)(de)情況下,容易造成二(er)次污染,即水(shui)污染轉(zhuan)化為(wei)空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)污染。
空(kong)氣(qi)(qi)(qi)吹脫法一級(ji)除氨效(xiao)率(lv)(lv)一般為(wei)85%左右(you),要達到更高(gao)的處(chu)理(li)要求(qiu),則需要多級(ji)串(chuan)連操作。另外,因為(wei)廢水(shui)中氨的平衡(heng)濃度(du)受溫度(du)影響非(fei)常大,因此(ci)水(shui)溫低(di)時采用(yong)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)吹脫效(xiao)率(lv)(lv)很(hen)低(di),一般不太適合在(zai)寒(han)冷的冬季使用(yong)。在(zai)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)吹脫工藝中,如果將(jiang)廢水(shui)及空(kong)氣(qi)(qi)(qi)進行加熱(re),提高(gao)操作溫度(du),可以(yi)(yi)提高(gao)脫氨效(xiao)率(lv)(lv),但是由于系統(tong)熱(re)量無(wu)法實現(xian)綜合回收利用(yong),會導致其廢水(shui)處(chu)理(li)單耗顯著增加,其經濟性將(jiang)受到很(hen)大的影響。通常認為(wei)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)吹脫法比較適用(yong)于1000mg/L以(yi)(yi)下(xia)的較低(di)濃度(du)氨氮廢水(shui)的處(chu)理(li)。
⑶蒸汽汽提法
蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)汽(qi)(qi)(qi)提(ti)法(fa)是用蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)將廢(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)游(you)離氨(an)(an)轉變為氨(an)(an)氣(qi)(qi)逸出,其處(chu)理(li)(li)機理(li)(li)與(yu)吹脫(tuo)法(fa)基(ji)本(ben)相同(tong),也是一個氣(qi)(qi)液傳質(zhi)過程(cheng),即(ji)在高pH值(zhi)時,使廢(fei)水(shui)與(yu)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)密(mi)切(qie)接(jie)觸,從(cong)而降(jiang)低廢(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)氨(an)(an)濃(nong)度(du)(du)的(de)過程(cheng)。傳質(zhi)過程(cheng)的(de)推(tui)動力是氣(qi)(qi)相中(zhong)(zhong)氨(an)(an)的(de)分壓與(yu)廢(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)氨(an)(an)的(de)濃(nong)度(du)(du)對(dui)應的(de)平(ping)衡分壓之間的(de)差值(zhi)。蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)汽(qi)(qi)(qi)提(ti)法(fa)由于(yu)采用的(de)工作介質(zhi)是蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi),氨(an)(an)自廢(fei)水(shui)進入蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong),然(ran)后(hou)在塔頂精餾成(cheng)(cheng)為濃(nong)氨(an)(an)水(shui)回收,因此無需(xu)增加后(hou)處(chu)理(li)(li)工序。蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)汽(qi)(qi)(qi)提(ti)所(suo)需(xu)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)體積(ji)要(yao)比(bi)空氣(qi)(qi)吹脫(tuo)法(fa)中(zhong)(zhong)所(suo)需(xu)空氣(qi)(qi)體積(ji)小得多,因此設備體積(ji)較(jiao)小,占地面積(ji)較(jiao)少。汽(qi)(qi)(qi)提(ti)法(fa)比(bi)較(jiao)適用于(yu)處(chu)理(li)(li)1000mg/L以(yi)上(shang)的(de)高濃(nong)度(du)(du)氨(an)(an)氮廢(fei)水(shui),對(dui)氨(an)(an)氮的(de)去(qu)除率可(ke)達99%以(yi)上(shang),效率高,技(ji)術(shu)成(cheng)(cheng)熟度(du)(du)好。但是,常(chang)規的(de)汽(qi)(qi)(qi)提(ti)廢(fei)水(shui)脫(tuo)氨(an)(an)技(ji)術(shu)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)消耗量(liang)大,處(chu)理(li)(li)廢(fei)水(shui)單耗比(bi)較(jiao)高。蒸(zheng)(zheng)汽(qi)(qi)(qi)汽(qi)(qi)(qi)提(ti)廢(fei)水(shui)脫(tuo)氨(an)(an)技(ji)術(shu)的(de)普及推(tui)廣應用需(xu)要(yao)在節(jie)能降(jiang)耗方面加大研究開(kai)發的(de)力度(du)(du)。
⑷折點加氯法
折點(dian)(dian)(dian)加(jia)(jia)氯(lv)(lv)(lv)法(fa)是通(tong)(tong)過(guo)(guo)投加(jia)(jia)過(guo)(guo)量(liang)的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)或次(ci)氯(lv)(lv)(lv)酸鈉(na),將廢(fei)水(shui)中的(de)(de)(de)氨完(wan)全(quan)氧(yang)化為N2的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)。為了保(bao)證完(wan)全(quan)反應(ying),氧(yang)化1kg氨氮需要10kg的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)氣。折點(dian)(dian)(dian)氯(lv)(lv)(lv)化法(fa)的(de)(de)(de)出水(shui)在(zai)排放前需用(yong)活性炭(tan)或與(yu)O2進行(xing)(xing)反氯(lv)(lv)(lv)化,以去除(chu)水(shui)中的(de)(de)(de)殘(can)余氯(lv)(lv)(lv)。折點(dian)(dian)(dian)氯(lv)(lv)(lv)化法(fa)的(de)(de)(de)處(chu)理效果穩定,不受水(shui)溫影響,投資較少。其突出優(you)點(dian)(dian)(dian)是通(tong)(tong)過(guo)(guo)正確控制加(jia)(jia)氯(lv)(lv)(lv)量(liang)和對流量(liang)進行(xing)(xing)均化,使(shi)廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)全(quan)部氨氮降為零,同時使(shi)廢(fei)水(shui)達(da)到(dao)消毒(du)目的(de)(de)(de),對于低濃度氨氮廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)處(chu)理,此法(fa)較經濟因(yin)此常用(yong)作深度處(chu)理。但(dan)運營(ying)成本(ben)(ben)高(gao),副(fu)產物(wu)氯(lv)(lv)(lv)胺和氯(lv)(lv)(lv)代(dai)有機物(wu)會造成二次(ci)污染(ran)。因(yin)本(ben)(ben)工程(cheng)氨氮含量(liang)偏高(gao)、需大量(liang)的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)(lv)氣和NaOH,故(gu)處(chu)理成本(ben)(ben)也(ye)很高(gao)(15-20元/m3),而且氯(lv)(lv)(lv)氣在(zai)貯存、運輸等方(fang)(fang)面存在(zai)不安全(quan)因(yin)素。
⑸離子交換法
離(li)子交(jiao)換(huan)法(fa)適(shi)用于氨(an)離(li)子濃度(du)在10~100mg/L的(de)(de)(de)(de)廢水。其(qi)原理是選用陽離(li)子交(jiao)換(huan)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi),將水中(zhong)的(de)(de)(de)(de)銨離(li)子與樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)上的(de)(de)(de)(de)鈉(na)離(li)子交(jiao)換(huan),從(cong)而達(da)到去除銨的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。沸石具有從(cong)含鈉(na)、鎂和鈣等離(li)子的(de)(de)(de)(de)溶液(ye)(ye)中(zhong)有選擇(ze)地去除氨(an)離(li)子的(de)(de)(de)(de)特點,因(yin)而選其(qi)作(zuo)(zuo)為交(jiao)換(huan)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)也叫(jiao)有選擇(ze)性的(de)(de)(de)(de)離(li)子交(jiao)換(huan)法(fa),穿透的(de)(de)(de)(de)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)要用2%的(de)(de)(de)(de)氯(lv)化鈉(na)溶液(ye)(ye)再(zai)(zai)生(sheng),再(zai)(zai)生(sheng)液(ye)(ye)經過去氨(an)處理后再(zai)(zai)循(xun)環使用,達(da)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)循(xun)環率后排放。離(li)子交(jiao)換(huan)除氨(an)法(fa)樹(shu)(shu)(shu)脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)再(zai)(zai)生(sheng)操作(zuo)(zuo)復雜,設備及(ji)管道(dao)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)嚴重,再(zai)(zai)生(sheng)下來的(de)(de)(de)(de)氨(an)回用價值不高,因(yin)此工業型規模應用很少。
⑹化學沉淀法
化(hua)學(xue)(xue)(xue)沉淀(dian)法(fa)是通過向水(shui)中投加化(hua)學(xue)(xue)(xue)藥劑(ji),使氨(an)反應生(sheng)成(cheng)不溶于水(shui)的(de)(de)沉淀(dian),從而達到廢水(shui)脫(tuo)氨(an)的(de)(de)目的(de)(de)。一(yi)般所(suo)用(yong)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)(xue)藥劑(ji)為(wei)鎂(mei)鹽和可溶性磷(lin)酸(suan)鹽。化(hua)學(xue)(xue)(xue)沉淀(dian)法(fa)的(de)(de)氨(an)氮(dan)脫(tuo)除率一(yi)般為(wei)80%-90%。工藝比較簡單、設備投資較少。但是由于需要向廢水(shui)中投加國(guo)家(jia)嚴格控制排放的(de)(de)磷(lin)酸(suan)鹽(國(guo)家(jia)一(yi)級標(biao)準(zhun)要求磷(lin)<0.5mg/L),后續除磷(lin)要求很高。因此該(gai)工藝一(yi)般只適用(yong)于氨(an)氮(dan)和磷(lin)同(tong)時(shi)存在的(de)(de)場合。
⑺膜分離法
采用膜分(fen)離(li)技(ji)術(shu)(shu)處(chu)理(li)氨(an)氮(dan)廢水(shui)是近幾年來研(yan)究(jiu)比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)多的(de)廢水(shui)脫氨(an)技(ji)術(shu)(shu)之(zhi)一。膜分(fen)離(li)技(ji)術(shu)(shu)處(chu)理(li)氨(an)氮(dan)廢水(shui)的(de)處(chu)理(li)效果比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)好,條件溫和。由于氨(an)氮(dan)廢水(shui)中往往有較(jiao)(jiao)(jiao)多的(de)固體懸浮物及易于結垢的(de)鹽類,考慮到膜的(de)阻塞及再生問題,膜分(fen)離(li)技(ji)術(shu)(shu)對(dui)水(shui)質(zhi)的(de)要求較(jiao)(jiao)(jiao)高。
⑻反滲透法和電滲析法
反滲透法(fa)和電(dian)滲析法(fa)的(de)投資和運行費(fei)用(yong)都(dou)比較(jiao)高。而(er)且,電(dian)滲析的(de)預處理(li)要求高,反滲透膜的(de)使用(yong)壽命短,目前在國內應用(yong)極(ji)少。
廢水中氨氮的測定方法
一、原理
碘(dian)化汞和(he)碘(dian)化鉀的堿性溶液與氨反(fan)應生成淡(dan)黃棕色(se)膠態化合物,其(qi)(qi)色(se)度與氨氮含量(liang)成正比,通常可在波長(chang)410—425nm范圍內測其(qi)(qi)吸光度,計算其(qi)(qi)含量(liang)。本法最低檢出濃度為0.025mg/L(光度法),測定上限為2mg/L。
二、儀器
1.500mL全玻璃蒸餾器(qi)。
2.50mL具(ju)塞比(bi)色管。
3.分光光度計(ji)。
4.pH計。
三、試劑
配制試劑用水(shui)均應為無氨水(shui)。
1.無氨水(shui):可(ke)用一般純水(shui)通過(guo)強(qiang)酸(suan)性陽(yang)離子交(jiao)換(huan)樹脂或加硫酸(suan)和高錳酸(suan)鉀后,重蒸餾得(de)到。
2.1mol/L氫氧化鈉溶液。
3.吸收液:
①硼酸(suan)溶(rong)液:稱取20g硼酸(suan)溶(rong)于水中,稀釋至(zhi)1L。
②0.01mol/L硫酸(suan)溶液。
4.納(na)氏試劑(ji):稱取16g氫(qing)氧化鈉,溶于50mL水中(zhong),充分(fen)冷卻至室溫(wen)。
另稱取7g碘(dian)化(hua)鉀和碘(dian)化(hua)汞(HgI2)溶(rong)于水,然(ran)后(hou)將此溶(rong)液(ye)在攪拌下徐徐注入氫氧化(hua)鈉溶(rong)液(ye)中。用(yong)水稀釋至100mL,貯于聚乙烯(xi)瓶中,密塞保存。
5.酒石酸鉀鈉溶液(ye):稱取50g酒石酸鉀鈉(KNaC4H4O6•4H2O)溶于100mL水中,加熱煮沸以除去氨(an),放冷,定容(rong)至100mL。
6.銨(an)標準貯備溶(rong)液(ye):稱取3.819g經100℃干(gan)燥過的氯化銨(an)(NH4Cl)溶(rong)于水中,移入1000mL容量瓶(ping)中,稀(xi)釋至(zhi)標線。此溶(rong)液(ye)每毫(hao)升含1.00mg氨(an)氮。
7.銨標(biao)準使用溶(rong)液:移(yi)取5.00mL銨標(biao)準貯備液于500mL容量(liang)瓶中,用水稀釋至(zhi)標(biao)線。此溶(rong)液每毫升(sheng)含0.010mg氨氮(dan)。
四、測定步驟
1.水(shui)樣預(yu)處理(li):無色澄清的水(shui)樣可直接測定;色度(du)、渾濁度(du)較高和含干擾物質較多的水(shui)樣,需(xu)經過蒸餾或(huo)混(hun)凝沉淀等預(yu)處理(li)步(bu)驟。
2.標(biao)準曲線(xian)的繪(hui)制:吸(xi)取(qu)0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和(he)10.0mL銨(an)標(biao)準使用液(ye)于50mL比色管(guan)中,加(jia)(jia)水(shui)至標(biao)線(xian),加(jia)(jia)1.0mL酒石酸鉀(jia)鈉(na)溶液(ye),混(hun)勻(yun)。加(jia)(jia)1.5mL納氏試(shi)劑,混(hun)勻(yun)。放(fang)置10min后,在波長420nm處,用光(guang)程10mm比色皿,以水(shui)為(wei)參比,測(ce)定吸(xi)光(guang)度。
由(you)測得(de)(de)的(de)吸(xi)光(guang)度(du)(du),減(jian)去零(ling)濃度(du)(du)空白管(guan)的(de)吸(xi)光(guang)度(du)(du)后,得(de)(de)到校正(zheng)吸(xi)光(guang)度(du)(du),繪制(zhi)以氨氮(dan)含量(mg)對校正(zheng)吸(xi)光(guang)度(du)(du)的(de)標準(zhun)曲線。
3.水(shui)(shui)樣(yang)的(de)(de)(de)測定(ding):分取適量(liang)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)樣(yang)(使(shi)氨氮含(han)量(liang)不超(chao)過(guo)0.1mg),加(jia)(jia)(jia)入50mL比色管(guan)中(zhong)(zhong),稀釋至標線,加(jia)(jia)(jia)1.0mL酒石酸鉀鈉溶液(ye)(經蒸餾預處理過(guo)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)樣(yang),水(shui)(shui)樣(yang)及標準(zhun)管(guan)中(zhong)(zhong)均不加(jia)(jia)(jia)此試(shi)劑),混(hun)(hun)勻,加(jia)(jia)(jia)1.5mL的(de)(de)(de)納氏(shi)試(shi)劑,混(hun)(hun)勻,放置10min。
4.空白(bai)試驗:以無氨水代(dai)替水樣,作全程序空白(bai)測定。
五、計算
由(you)水(shui)樣測得的(de)吸光度減(jian)去空(kong)白實驗的(de)吸光度后(hou),從(cong)標準曲線上查(cha)得氨(an)氮(dan)含量(mg)。
氨(an)氮(N,mg/L)=m×1000/V
式中(zhong):m¬——由校準(zhun)曲(qu)線查(cha)得樣品管的氨(an)氮含量(mg);
V——水樣體積(mL)。
注意事項
1、納(na)氏(shi)試劑中碘(dian)化汞(gong)與碘(dian)化鉀的(de)比(bi)例,對顯(xian)色(se)反應的(de)靈敏度有(you)較大(da)影(ying)響。靜置后(hou)生成的(de)沉淀應除去。
2、濾紙中常含痕量銨鹽,使(shi)用(yong)時(shi)注意用(yong)無氨(an)水(shui)洗滌。所用(yong)玻(bo)璃器皿應避(bi)免實(shi)驗(yan)室空氣中氨(an)的沾(zhan)污。

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