鈷濕法冶煉加工的過程中，會產(chǎn)生高濃度氨氮廢水，公司高濃度廢水處理是采用經(jīng)精餾塔蒸氨法，從運行效果看，控制塔釜排水氨氮在200 mg/L~100 mg/L，其處理成本較劃算。但是單一采用此方法，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，即NH4+-N≤10 mg/L，處理效果不穩(wěn)定且處理成本很高。因此，決定再增加一道深度處理低氨氮廢水工序。
低氨氮廢水處理方法主要有三類，即物理法、化學(xué)法、生物法。物理與化學(xué)法主要有以下幾種方法[1]：離子交換法、吸附法、電化學(xué)氧化法、折點氯化法等。離子交換法雖能去除部分氨氮，但存在交換劑的交換容量有限，交換劑使用前需要改性等問題；吸附法尚未有成熟的價格合適、性能良好的吸附劑作為吸附材料；電化學(xué)氧化法受電極材料的限制，能耗偏高；生物處理含有機(jī)物的較低濃度氨氮廢水效果好，但是處理時間較長，效果不穩(wěn)定，占地面積大。而折點加氯法處理氨氮廢水效果好，設(shè)備簡單，反速率快且完全，通入氯氣對水可以起到消毒作用。因此，結(jié)合公司的實際情況，決定選擇折點加氯法深度處理低氨氮廢水。
本文通過探討原水氨氮濃度對處理效果的影響，確定適合折點加氯法處理的原水氨氮的范圍，再探討低濃度氨氮廢水折點加氯法反應(yīng)最佳pH、藥劑的消耗比、反應(yīng)時間以及加藥方式，尋求最有效、經(jīng)濟(jì)的低氨氮廢水深度處理方法。
1 材料與方法
1.1 實驗材料
原水取自本公司污水處理車間精餾蒸氨塔塔釜后液，pH=7.0。試劑為工業(yè)級次氯酸鈉，即漂白水(Cl2 含量ω=10%，密度ρ=1.18g/cm3)。
1.2 實驗原理與方法
1.2.1實驗原理
在含有氨的水中投加次氯酸(HOCl)時，當(dāng)pH 在中性附近時，主要隨次氯酸投加逐步進(jìn)行下述反應(yīng)[2]，如圖2 所示：
NH4++HOCl→NH2Cl+H2O (1)
NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O (2)
2NH2Cl +HOCl→N2↑+3H++3Cl-+H2O (3)
由于NaOCl 溶液含有10%以上的有效氯，使用時較安全，無氯氣外泄的危險，因此實驗采用次氯酸鈉(NaOCl)作為氧化劑。
氯酸鈉在水中的水解：
NaOCl 的折點反應(yīng)為：
當(dāng)投氯量達(dá)到氯與氨的摩爾比值1∶1 時，化合余氯即增加，當(dāng)摩爾比達(dá)到1.5∶1 時，即(以Cl2 質(zhì)量計)質(zhì)量比7.6∶1，余氯下降到最低點，此即“折點”。在折點處，基本上全部氧化性的氯都被還原，全部氨都被氧化，進(jìn)一步加氯就都產(chǎn)生自由余氯。
1.2.2實驗方法
取若干個500 mL 水樣于燒杯中，放于磁力攪拌器上，調(diào)整所需溫度與轉(zhuǎn)速，加入一定量的次氯酸鈉溶液進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完畢后取水樣檢測氨氮最后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。漂白水加入量折算成有效Cl2 的計算公式：
Cl2 的質(zhì)量：m=ρωV
ρ—漂白水的密度；
ω—漂白水的有效含量；
V—漂白水的體積。
1.3 實驗檢測儀器
分光光度計(721)，上海精密科學(xué)儀器有限公司，PHS-3C 型精密pH 計；數(shù)顯恒溫磁力攪拌器(85-2)，金壇市大地自動化儀器廠。
2 結(jié)果與討論
2.1 原水氨氮濃度對處理效果的影響
試驗條件：三股原水：水樣1，c(NH4+)=200 mg/L；水樣2，c(NH4+)=150 mg/L；
水樣3，c(NH4+)=80 mg/L；反應(yīng)溫度為20 ℃；按不同單耗加藥；加藥方式為一次性加藥；反應(yīng)時間為30 min；試驗結(jié)果如圖1所示。
從實驗過程看，原水氨氮過高，藥劑消耗大且處理效果很不理想。主要原因是隨著藥劑的增加，pH 逐步下降，終點pH=2.5，不利于反應(yīng)進(jìn)行，余氯殘留較多。若要加足夠的堿中和至合適pH，當(dāng)氧化1 mg/L NH4+-N 時，需3.6 mg/L 的堿度(以CaCO3 計)來中和[2]，原水氨氮濃度越高，其需要加入的堿越多，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，不合算。而原水氨氮小于100 mg/L，隨著藥劑的增加，氨氮下降很明顯。且處理后氨氮小于10 mg/L 時，其pH=5.5~6.0，只需加少量的堿調(diào)至中性，就能達(dá)到排放要求。
2.2 pH 對處理效果的影響
試驗條件：原水c(NH4+)=80 mg/L；反應(yīng)溫度為20 ℃；加藥方式為一次性加藥；反應(yīng)時間為 30 min；按m(Cl2)∶m(NH4+)=8.2∶1；試驗結(jié)果如圖2 所示。
從反應(yīng)效果來看，pH 過低、過高處理效果均不理想。因整個反應(yīng)過程會產(chǎn)生酸，pH 過低，則制約反應(yīng)(3)進(jìn)行，達(dá)不到預(yù)期效果。而pH 過高，則影響次氯酸鈉分解成有效氯，從而影響處理效果。因此pH=在5.5~6.5 氨氮去除效果是最好的。
2.3 藥劑消耗比對處理效果的影響
試驗條件：原水c(NH4+)=80 mg/L；反應(yīng)溫度為20 ℃；加藥方式為一次性加藥；按不同單耗加藥，反應(yīng)時間為30 min；試驗結(jié)果如圖3 所示。
通過實驗可看出，在氨氮低于100 mg/L 的原水中，按m(Cl2)∶m(NH4+)=8.0∶1，處理效果好，可達(dá)到排放要求�？紤]到水質(zhì)可能有所變動和次氯酸鈉的不穩(wěn)定性，因此生產(chǎn)上建議采用最佳的藥劑質(zhì)量比為m(Cl2)∶m(NH4+)=8.0∶1~8.2∶1 之間，雖藥劑量越大處理效果越好，但這樣不僅造成成本增加，更有可能會使水中余氯增多，導(dǎo)致二次污染。
2.4 反應(yīng)時間及加藥方式對處理效果的影響
試驗條件：原水c(NH4+)=80 mg/L；反應(yīng)溫度為20 ℃；m(Cl2)∶m(NH4+)=8.2∶1；加藥方式為一次性加藥；測定不同反應(yīng)時間氨氮濃度的變化，試驗結(jié)果如圖4 所示。
從實驗過程看，隨著反應(yīng)時間的延長，氨氮的濃度逐步下降。10~30 min 之間，氨氮下降幅度很大，效果很明顯。但是反應(yīng)時間繼續(xù)延長，由于藥劑幾乎消耗完全，氨氮下降的幅度很小了。因此，為了提高整個處理效率，反應(yīng)時間為30 min。
從實驗過程看，采用一次性加藥方式，雖然操作比較方便，但是反應(yīng)過程中有較濃的氯氣的氣味，處理時單耗較高，反應(yīng)不完全，很可能會導(dǎo)致水中余氯的增多。而采用緩慢分批加藥，雖比較慢，實際設(shè)計操作時有些繁瑣，但是藥劑與原水混合比較好，反應(yīng)比較徹底，也能使調(diào)節(jié)pH 發(fā)揮作用，使次氯酸鈉更快水解出有效氯，其單耗低，處理效果更好，幾乎沒有氯氣的氣味。因此建議采用計量式連續(xù)加藥的方式。
具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。3 結(jié)論
(1)從實驗過程看，折點加氯更適用于處理氨氮濃度100 mg/L以下的低濃度氨氮廢水，其氯投加量相對減少，處理效果較好，況且減少了額外加堿回調(diào)pH 的處理費用，降低了處理成本費用。因此，精餾塔回收氨水塔釜須控制氨氮濃度低于100 mg/L。
(2)對于低濃度氨氮廢水(氨氮含量小于100 mg/L)，其折點加氯法的處理的最佳工藝條件為：采用計量式連續(xù)加藥的方式，控制pH=5.5-6.5；m(Cl2)∶m(NH4+)=8.0∶1~8.2∶1 之間；反應(yīng)時間T=30 min。處理后氨氮小于10 mg/L，達(dá)到相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
