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生石灰工业废水中氨氮工艺研究

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[摘要]采用生石灰为药剂,鼓风脱除工业氨水厂废水中氨氮。氨氮与氧化钙最佳质量比为1︰35,废水量(L)︰风量(L/min)最佳比为1︰8,在常温下曝气5h左右。试验验结果用于生产实际,排放的废水达到国家标准“GB13458-2013合成氨工业水污染物排放标准”和“污水综合排放标准2015版”要求。方法去除效率高,容易操作,运行稳定,药剂资源丰富,价格便宜而且容易得到。

[关键词]生石灰;工业废水;氨氮;工艺

随着国民经济的快速增长和生活水平的提高,人们对水的需求量不断增加。同时,由于城市化的生活方式和工业化的快速发展,污水排放量也相应增多,由于污水中有害物氨氮对环境污染和水体富营养化,给生活和工业用水的处理带来了较大的困难。对废水中氨氮的处理有较多的不同处理方法,常用的处理技术有化学中和法、化学还原法、化学沉淀法、折点氯化法、氨吹脱汽提法、液膜法、离子交换法、藻类处理法、土壤灌溉法、生物脱氮法等等,主要是根据不同的实际情况选择不同的处理方法,并有不断研究开发新的脱除处理技术[1-5],以达到更好地去除氨氮的目的。工业氨水厂废水中的氨氮主要是氨以及铵盐,本文根据这一特定的氨氮进行实验室去除处理试验,并用于生产实践,结果较为满意。

1试验部分

1.1试验原理工业氨水厂废水中的氨氮主要是氨以及铵盐,用生石灰与废水中的NH4+反应生成NH3,反应式如下:2NH4++CaO→2NH3↑+Ca2++H2O反应生成的氨气,易溶于水,用鼓风机将其从废水中曝气吹出(曝气吹脱法),并回收利用,即可去除废水中的氨氮。

1.2设备及用具鼓风机:鼓风量60L/min,2台;桶:20L;气体盘管分布器;氨氮检测仪。

1.3试剂及废水生石灰;工业氨水厂生产废水。

1.4试验方法量取15L废水倒入桶内,加入一定量的生石灰,把气体盘管分布器接上鼓风机置入桶底部,在室温下进行吹风曝气,待一定时间后用氨氮检测仪检测废水中的氨氮量,记录处理前与处理后的氨氮含量。

2结果与讨论

2.1曝风量和曝气方式的影响曝风量和曝气方式的能耗主要是电能,考察目的在于保证废水达标的前提下,尽可能降低一定的能耗。按试验方法进行试验,在总风量不变的情况下,用1台鼓风机或2台鼓风机进行曝气。试验结果如表1所示。从表1中可见,相同的风量(用2台鼓风机时,曝气用时比用1台鼓风机少一半),得到的结果基本上是相同的。在氨氮含量、废水体积相同下,加入等量的生石灰处理剂,处理效果在于曝气总风量,总风量越多处理效果越明显,与曝气方式影响不大。经多次反复实验结果表明,在上述氨氮含量、废水体积的情况下,用2台鼓风机时需曝气时间约为4h以上,本实验采用曝气时间为4.5h,为绝对保证处理废水达标,并尽可能降低一定的能耗,一般采用曝气时间为5h。

2.2生石灰用量的影响从理论上看,生石灰用量越多处理效果越好,但过量太多除了浪费之外,生石灰在水中也生成一定量的碱性水,给后续处理增加难度。以上的化学反应式变为:2NH4++2CaO→2NH3↑+Ca(OH)2考察生石灰用量的影响的目的主要是加入合适的生石灰量,在达到排放标准的前提下获得最佳综合效益。生石灰用量的试验结果如表2所示。选用以生石灰作为废水中氨氮的处理剂进行工业处理废水,能够达到工业废水中氨氮脱除的效果,而且效果很好。在等同条件下,经换算,当废水中的氨氮与氧化钙质量比为1︰35时效果比较好。

2.3熟石灰的影响用熟石灰代替生石灰进行试验,试验结果如表3所示。从表中可见,在等同条件下,用熟石灰做处理剂处理效果较差。因此本试验采用生石灰做处理剂。

2.4曝气时间的影响按以上最佳工艺条件进行实验,即在废水量(L)︰风量(L/min)=1︰8,氨氮量︰氧化钙质量比=1︰35,温度为室温的情况下,进行不同氨氮浓度曝气处理对曝气时间的影响试验。试验结果如表4所示。从表中可见,取不同氨氮含量的废水,按最佳条件进行的试验,处理效果都比较理想,但随着氨氮浓度的增加,曝气处理的时间也应适当的增加。

3生产应用

用生石灰做处理剂,去除工业氨水石废水的氨氮,最佳工艺条件为:氨氮量︰氧化钙质量比=1︰35,废水量(L)︰风量(L/min)=1︰8,温度为室温,曝气时间一般5h左右。将此工艺应用于实际生产,并设置生产工艺流程如图1所示。经生产实际证明,该方法用于某制备工业氨水所产生的废水,去除氨氮的效果基本上达到实验室试验效果。

4结论

污水中氨氮的处理技术各工艺都有各自的优势与不足,工业氨水厂废水氨氮采用生石灰做处理剂(曝气吹脱法),经实验及生产实际运用,曝气吹脱效率高,运行稳定,需要的处理原料资源丰富,价格便宜而且容易得到,工艺简单,容易运行操作,处理效果好。缺点在于动力消耗大,塔壁易结垢。

参考文献

[1]刘鹏飞,朱文亭,刘旦玉,等.无泡曝气膜生物反应器去除高氨氮废水的试验研究[J].给水排水,2006,32(8):48-51.

[2]肖辉煌,张盼月,曾光明,等.沸石用于去除废水中的氨氮[J].环境保护科学,2007,33(2):7-10.

[3]刘嵩,张佳发,姚远.电渗析工艺去除废水中氨氮的初步研究[J].山西建筑,2008,34(18):189-190.

[4]彭人勇,陈康康,李艳琳.超声吹脱处理印染废水中氨氮的研究[J].环境科学与技术,2010,33(10):166-168,204.

[5]岳楠,周康根,董舒宇,等.次氯酸钠氧化去除废水中氨氮的研究[J].应用化工,2015,44(4):602-604,610.

作者:文信回 单位:佛山市华希盛化工有限公司

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