折點(diǎn)加氯法去除含油廢水中氨氮的研究

敖黎鑫

摘 要：為解決某含油污水站高濃度氨氮廢水達(dá)標(biāo)排放問題，本文采用折點(diǎn)加氯法和投加氨氮去除劑兩種方法進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比。研究結(jié)果表明，對(duì)于折點(diǎn)加氯法，當(dāng)次氯酸鈉投加量為1 mL時(shí)，氨氮去除效果最好，水樣中未能檢測(cè)出氨氮;當(dāng)氨氮去除劑投加量為3 mL和5 mL時(shí)，出水氨氮去除率分別為85.8%和99%，出水氨氮達(dá)標(biāo)，但水樣中的COD明顯升高。因此，綜合現(xiàn)場實(shí)際情況、運(yùn)行成本以及穩(wěn)定性，本研究擬采用折點(diǎn)加氯法處理廢水中的氨氮，旨在為類似污水處理廠提供借鑒，為含油廢水處理貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：氨氮廢水;折點(diǎn)加氯法;氨氮去除劑;含油廢水

中圖分類號(hào)：X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）20-0142-03

Abstract： In order to solve the problem of meeting the standard discharge of high-concentration ammonia-nitrogen wastewater in an oil-bearing sewage station， this paper used two methods of inflection point chlorine addition and adding ammonia nitrogen removal agent for comparison. The results of the study show that for the inflection point chlorination method， when the sodium hypochlorite dosage is 1 mL， the ammonia nitrogen removal effect is the best， and the ammonia nitrogen cannot be detected in the water sample; when the dosage of ammonia nitrogen remover was 3 mL and 5 mL， the ammonia nitrogen removal rate of effluent was 85.8% and 99%， respectively， the effluent ammonia nitrogen reached the standard， but the COD in the water sample increased significantly. Therefore， based on the actual situation on site， operating costs and stability， this study intended to use the inflection point chlorination method to treat ammonia nitrogen in wastewater， aiming to provide a reference for similar wastewater treatment plants and contribute to the treatment of oily wastewater.

Keywords： ammonia nitrogen wastewater; inflection point chlorination method; ammonia nitrogen remover; oily wastewater

氨氮主要是指水中以NH3和NH4+形式存在的氮。氨氮進(jìn)入水體后，由于其中的氮元素濃度升高，因此水中的藻類和其他微生物繁殖較快，并且后期控制困難。當(dāng)水中營養(yǎng)物質(zhì)濃度過高時(shí)，水中的溶解氧迅速下降，水質(zhì)惡化較快，導(dǎo)致湖泊中魚類、蝦類等大量死亡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使湖泊干涸，徹底破壞其生態(tài)系統(tǒng)。此外，氨氮還腐蝕某些金屬（如銅、不銹鋼等），高濃度的氨氮廢水也會(huì)引起赤潮，導(dǎo)致水體發(fā)黑并散發(fā)惡臭氣味。氨氮廢水有多種處理方法。目前，國內(nèi)外常用的工藝主要有吸附法、折點(diǎn)加氯法、投加氨氮去除劑、生物脫氮法、化學(xué)沉淀法、吹除法、催化濕式氧化法、液膜法和電滲析法等[1-2]。本文研究和討論了折點(diǎn)加氯法和投加氨氮去除劑兩種方法，探討二者的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合含油污水站實(shí)際情況，選取最佳工藝手段，以滿足氨氮正常達(dá)標(biāo)排放要求。

1 項(xiàng)目概況

某含油污水站主要來水為生產(chǎn)線清洗液與食堂廢水。廢水經(jīng)隔油、一二級(jí)氣浮、曝氣、豎流沉淀、三級(jí)氣浮、斜管沉淀后達(dá)標(biāo)排放（氨氮≤45 mg/L，COD≤500 mg/L）。2019年6月1日起，其由環(huán)保公司進(jìn)行運(yùn)營。為保證水質(zhì)檢測(cè)的精確性，環(huán)保公司按照合同約定新建氨氮、COD、pH在線檢測(cè)設(shè)備各一臺(tái)。

2019年9月，工作人員發(fā)現(xiàn)排口氨氮、COD檢測(cè)值呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。經(jīng)檢測(cè)，來水總氮濃度為300為400 mg/L，來水COD濃度為6 000～8 000 mg/L。經(jīng)過對(duì)管理人員、設(shè)備、藥劑、環(huán)境等因素排查優(yōu)化，西南兵工重慶環(huán)境保護(hù)研究所有限公司發(fā)現(xiàn)，出水的氨氮濃度依然偏高，維持在150～300 mg/L。為了避免氨氮超標(biāo)排放，環(huán)保公司擬通過試驗(yàn)后在清水池投加化學(xué)藥劑的方法使排口氨氮達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)雙方工作人員組成的調(diào)查小組分析，來水氨氮上漲的原因系工廠生產(chǎn)量上漲，清洗劑、防銹劑用量過大所致。

目前，含油污水站無去除氨氮工藝，而且清洗劑防銹劑可生化性較差，對(duì)微生物有毒害作用。建議對(duì)現(xiàn)有污水處理工藝進(jìn)行技改，滿足氨氮正常達(dá)標(biāo)排放要求。

2 試驗(yàn)?zāi)康募俺鏊畼?biāo)準(zhǔn)

根據(jù)含油廢水水質(zhì)及現(xiàn)場實(shí)際情況，筆者考慮在廢水站出水新增氨氮處理工藝，并初步確定工藝方案。試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證該工藝方案的可行性及工藝的反應(yīng)條件，為該項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)提供合適的工藝參數(shù)。廢水經(jīng)處理后，最終水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

3 試驗(yàn)原理

根據(jù)本項(xiàng)目水質(zhì)及現(xiàn)場實(shí)際情況，本研究初步確定采用化學(xué)加藥法處理廢水中的氨氮，其間選用折點(diǎn)加氯法和投加氨氮去除劑兩種方法進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，選取最優(yōu)方案[3-4]。

3.1 折點(diǎn)加氯法

折點(diǎn)加氯法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學(xué)脫氮工藝。當(dāng)氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)時(shí)，水中游離氯含量最低，氨的濃度降為0 mg/L。當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多。因此，該點(diǎn)稱為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。其反應(yīng)式可表示為：

[NH4++1.5HOCl-→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-] （1）

與次氯酸鈉相比，相同濃度的次氯酸鈣在水中的溶解度較低，反應(yīng)效率較低。由于本項(xiàng)目廢水中氨氮濃度偏高，處理氨氮需要投加的藥劑量較大，而次氯酸鈣處理廢水中的氨氮反應(yīng)效率較低，運(yùn)行管理較復(fù)雜，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)污泥量增加，處理危廢成本增加，因此本項(xiàng)目不推薦選用次氯酸鈣。

3.2 投加氨氮去除劑

氨氮去除劑的基本原理是通過架狀結(jié)構(gòu)的高分子無機(jī)化合物與廢水中的氨氮產(chǎn)生反應(yīng)生成氮?dú)猓∟2），從而達(dá)到去除廢水中氨氮的目的。

3.3 檢測(cè)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

試驗(yàn)結(jié)果按照表2中水質(zhì)分析指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

4 試驗(yàn)方法與結(jié)果

4.1 折點(diǎn)加氯法

4.1.1 試驗(yàn)內(nèi)容。將廢水水樣混合均勻后倒入燒杯中，調(diào)節(jié)其pH，使其保持在6～7。然后分別取7組100 mL的廢水水樣，編號(hào)為1#～7#。1#水樣為原水樣，2#～7#水樣中分別投加次氯酸鈉溶液（濃度為8%～12%）0.5、0.6、0.8、1.0、2.0、3.0 mL，通過磁力攪拌器對(duì)水樣進(jìn)行攪拌，反應(yīng)2 h后，分別測(cè)定水樣的COD及氨氮。

4.1.2 試驗(yàn)結(jié)果。由表3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)次氯酸鈉投加量為0.5 mL和0.6 mL時(shí)，氨氮去除率分別為37.6%和46.8%，氨氮仍無法達(dá)標(biāo);當(dāng)次氯酸鈉投加量為0.8 mL時(shí)，氨氮去除率為68.1%，氨氮達(dá)標(biāo);當(dāng)次氯酸鈉投加量≥1 mL時(shí)，氨氮去除率均高于95%，遠(yuǎn)高于本項(xiàng)目的出水排放標(biāo)準(zhǔn)，其中次氯酸鈉投加量為1 mL時(shí)，氨氮去除效果最好，水樣中未能檢測(cè)出氨氮。此外，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，向水樣中投加次氯酸鈉對(duì)去除COD也有一定的效果。

4.2 投加氨氮去除劑

4.2.1 試驗(yàn)內(nèi)容。首先，將廢水水樣混合均勻后倒入燒杯中，調(diào)節(jié)其pH，使其保持在6～7。然后分別取5組100 mL的廢水水樣，編號(hào)為1#～5#。1#水樣為原水樣，2#水樣中加0.5 mL氨氮去除劑，3#水樣中加0.6 mL氨氮去除劑，4#水樣中加0.8 mL氨氮去除劑，5#水樣中加1.0 mL氨氮去除劑，通過磁力攪拌器對(duì)水樣進(jìn)行攪拌，反應(yīng)2 h后，分別測(cè)定水樣的COD及氨氮。其次，根據(jù)第一次試驗(yàn)的結(jié)果補(bǔ)充3組試驗(yàn)：分別取3組100 mL的廢水水樣，編號(hào)為6#～8#，6#水樣中加2.0 mL氨氮去除劑，7#水樣中加3.0 mL氨氮去除劑，8#水樣中加5.0 mL氨氮去除劑，通過磁力攪拌器對(duì)水樣進(jìn)行攪拌反應(yīng)2 h后，分別測(cè)定水樣的COD及氨氮。

4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果。由表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，100 mL水樣中投加≤2 mL氨氮去除劑時(shí)，氨氮去除效果較差，出水氨氮無法達(dá)標(biāo)，投加藥劑對(duì)COD有一定的去除效果;氨氮去除劑投加量為3 mL和5 mL時(shí)，出水氨氮去除率分別為85.8%和99%，出水氨氮達(dá)標(biāo)，但水樣中的COD明顯升高。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

首先，采用折點(diǎn)加氯法處理廢水中的氨氮，具有良好的去除效果，處理效率可保持在90%～100%，處理效果穩(wěn)定。當(dāng)次氯酸鈉（濃度為8%～12%）噸水投加量為8 L時(shí)，出水氨氮可達(dá)標(biāo)。此外，投加次氯酸鈉對(duì)廢水中的COD也有一定的去除效果。

其次，采用投加氨氮去除劑處理廢水中的氨氮，當(dāng)其投加量與折點(diǎn)加氯法相同時(shí)，氨氮去除效果差，氨氮去除劑噸水投加量為20 L時(shí)，出水氨氮仍無法達(dá)標(biāo);當(dāng)氨氮去除劑噸水投加量為30 L時(shí)，出水氨氮可達(dá)標(biāo)，但水中COD升高明顯，導(dǎo)致COD超標(biāo)。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，與投加氨氮去除劑的方法相比，折點(diǎn)加氯法具有良好的氨氮去除效果，加藥量較少。本項(xiàng)目采用折點(diǎn)加氯法處理廢水中氨氮更適合。

5 結(jié)語

研究表明，折點(diǎn)加氯法適用于處理本項(xiàng)目廢水中的氨氮，出水氨氮可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)目前現(xiàn)場運(yùn)行情況，建議采用該方法去除廢水中的氨氮。其中，試驗(yàn)中用到的次氯酸鈉為危險(xiǎn)化學(xué)品，建議儲(chǔ)存在陰涼、通風(fēng)的庫房，業(yè)主需要提供適宜的藥劑儲(chǔ)存場所。根據(jù)目前現(xiàn)場的運(yùn)行情況，采用折點(diǎn)加氯法是有效、可行的，但該方法運(yùn)行費(fèi)用較高，副產(chǎn)物氯胺和氯化有機(jī)物可能造成二次污染，更適用于處理低濃度氨氮廢水。鑒于本項(xiàng)目廢水中的氨氮含量較高，從系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的角度考慮，建議后期新增生物法氨氮處理工藝。

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