鐵炭微電解脫氮工藝處理高硝態(tài)氮制藥廢水

硝態(tài)氮是指硝酸鹽中所含有的氮元素。水和土壤中的有機(jī)物分解生成銨鹽，被氧化后變?yōu)橄鯌B(tài)氮。以硝態(tài)氮為主，再加上亞硝（酸鹽）態(tài)氮、氨態(tài)氮和有機(jī)態(tài)氮總稱(chēng)之為總氮或全（態(tài)）氮。有些國(guó)家的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)湖水水質(zhì)已制定了全氮的標(biāo)準(zhǔn)。如日本規(guī)定上水的硝態(tài)氮或亞硝態(tài)（酸鹽）氮均不超過(guò)10mg/L。含有“硝態(tài)氮”的物質(zhì)有“硝酸鉀、硝酸銨、硝酸鈉鈣、硝酸鈣”等等硝酸類(lèi)化工原料內(nèi)。

麻醉原料藥的制藥廢水有機(jī)物濃度高、可生化性差，并含有高濃度的硝態(tài)氮，由于高濃度的難降解有機(jī)物不能作為生物反硝化的碳源，常規(guī)生物方法難于對(duì)其進(jìn)行脫氮處理。近年來(lái)，針對(duì)低碳源污水生物脫氮研發(fā)出了厭氧氨氧化和自養(yǎng)脫氮等新技術(shù)，但其主要針對(duì)中低濃度氨氮污水，并且存在處理成本高、運(yùn)行管理較復(fù)雜等問(wèn)題。鐵炭微電解工藝能有效去除廢水中的難降解有機(jī)物，并改善廢水的可生化性，同時(shí)可去除部分硝態(tài)氮。針對(duì)麻醉原料藥制藥廢水的水質(zhì)特征，筆者擬采用鐵炭微電解工藝對(duì)其進(jìn)行處理，重點(diǎn)考察了該工藝的脫氮效能及其影響因素。

1、試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)水質(zhì)

試驗(yàn)廢水取自某麻醉原料藥制藥廠，其COD和BOD5分別為(20000～22500)、(2000～2925)mg/L，TN、NH+4－N和NO－3－N分別為(779～885)、(29～35)和(748～851)mg/L，pH值為9．02。

1.2 高硝態(tài)氮制藥廢水脫氮試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。曝氣鐵炭微電解池的直徑為 75mm、高為1000mm，有效容積為3．8L。鐵炭填 充率為80%，填充體積為3．0L。

1.3 試驗(yàn)方法

在水溫為20℃、負(fù)荷為192kgCOD/(m3鐵炭·d)的條件下，分別控制不同的填料粒徑、進(jìn)水pH值、鐵炭比、氣水比和停留時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后，調(diào)節(jié)出水pH值至9，并靜沉30min，取上清液測(cè)定NO－3－N和NH+4－N濃度，考察上述因素對(duì)鐵炭微電解工藝脫氮效能的影響。

2、高硝態(tài)氮制藥廢水脫氮試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 填料粒徑對(duì)脫氮效能的影響

保持Fe/C值為1∶1(體積比，下同)、進(jìn)水pH值為3、氣水比為10∶1、停留時(shí)間為2h不變，在活性炭粒徑為16目的條件下，控制鐵屑粒徑分別為8、16和35目，考察鐵屑粒徑對(duì)系統(tǒng)脫氮效能的影響。結(jié)果表明，隨鐵屑粒徑的減小，對(duì)NO－3－N的去除率逐漸增加;當(dāng)鐵屑粒徑分別為8、16和35目時(shí)，對(duì)硝態(tài)氮的去除率分別為19．47%、28．08%、34．76%。分析認(rèn)為，鐵在硝態(tài)氮的還原過(guò)程中起著重要的作用，鐵屑粒徑越小，則比表面積越大，與廢水中的NO－3－N接觸越充分，氧化還原反應(yīng)進(jìn)行得越徹底;同時(shí)，由于在微電解作用下產(chǎn)生的Fe2+和新生態(tài)的氫(［H］)都是電子供體，具有很強(qiáng)的還原性，而粒徑小的鐵屑在廢水中所形成的微電池多，提供的電子供體也就更多，從而更能促進(jìn)硝態(tài)氮的還原。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

另外，在鐵屑粒徑為16目的條件下，控制活性炭粒徑分別為8、16、35、60和100目，考察活性炭粒徑對(duì)系統(tǒng)脫氮效能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)活性炭粒徑由8目降至35目時(shí)，對(duì)NO－3－N的去除率由21．04%增至39．35%;當(dāng)活性炭粒徑由35目降至100目時(shí)，對(duì)NO－3－N的去除率由39．35%略降至37．45%。分析認(rèn)為，活性炭粒徑越小則其比表面積越大，與鐵屑的接觸面積也就越大，產(chǎn)生的原電池就越多，從而提高了微電解作用對(duì)硝態(tài)氮的去除效果。但若活性炭粒徑太小，會(huì)將一部分鐵屑包裹起來(lái)，同時(shí)也容易產(chǎn)生堵塞等不利影響，導(dǎo)致微電解效果下降。因此，當(dāng)活性炭和鐵屑粒徑均為35目時(shí)脫氮效能較好。

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