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氨氮測量方法及低濃度氨氮污水處理工藝

氨氮污水的處理方法通常有化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)以及生化法等。化學(xué)法有離子交換、折點(diǎn)加氯、含氨副產(chǎn)品焚燒、催化裂解、電滲析、電化學(xué)處理等;物理法有反滲透、土壤灌溉等;物理化學(xué)法有空氣吹脫法、蒸汽汽提法等;生物法有藻類養(yǎng)殖、生物硝化等。

根據(jù)國內(nèi)外工程實(shí)例及資料介紹,目前在實(shí)際工程應(yīng)用中主要有生物法、空氣吹脫法、蒸汽氣提法、折點(diǎn)加氯法、離子交換法、化學(xué)沉淀法、膜分離法、反滲透法和電滲析法等,分別介紹如下:

污水中氨氮的測定方法


一、原理

碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡黃棕色膠態(tài)化合物,其色度與氨氮含量成正比,通??稍诓ㄩL410—425nm范圍內(nèi)測其吸光度,計(jì)算其含量。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。

2.50mL具塞比色管。

3.pH計(jì)。

4.分光光度計(jì)。

三、試劑

配制試劑用水均應(yīng)為無氨水。

1.1mol/L氫氧化鈉溶液。

2. 無氨水:可用一般純水通過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂或加硫酸和高錳酸鉀后,重蒸餾得到。

3.吸收液:

①0.01mol/L硫酸溶液。

②硼酸溶液:稱取20g硼酸溶于水中,稀釋至1L。

4.納氏試劑:稱取16g氫氧化鈉,溶于50mL水中,充分冷卻至室溫。

另稱取7g碘化鉀和碘化汞(HgI2)溶于水,然后將此溶液在攪拌下徐徐注入氫氧化鈉溶液中。用水稀釋至100mL,貯于聚乙烯瓶中,密塞保存。

5.酒石酸鉀鈉溶液:稱取50g酒石酸鉀鈉(KNaC4H4O6•4H2O)溶于100mL水中,加熱煮沸以除去氨,放冷,定容至100mL。

6.銨標(biāo)準(zhǔn)使用溶液:移取5.00mL銨標(biāo)準(zhǔn)貯備液于500mL容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線。此溶液每毫升含0.010mg氨氮。

7.銨標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液:稱取3.819g經(jīng)100℃干燥過的氯化銨(NH4Cl)溶于水中,移入1000mL容量瓶中,稀釋至標(biāo)線。此溶液每毫升含1.00mg氨氮。

四、測定步驟

1.水樣預(yù)處理:無色澄清的水樣可直接測定;色度、渾濁度較高和含干擾物質(zhì)較多的水樣,需經(jīng)過蒸餾或混凝沉淀等預(yù)處理步驟。

2.標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:吸取0、0.50、1.00、3.00、5.00、7.00和10.0mL銨標(biāo)準(zhǔn)使用液于50mL比色管中,加水至標(biāo)線,加1.0mL酒石酸鉀鈉溶液,混勻。加1.5mL納氏試劑,混勻。放置10min后,在波長420nm處,用光程10mm比色皿,以水為參比,測定吸光度。

由測得的吸光度,減去零濃度空白管的吸光度后,得到校正吸光度,繪制以氨氮含量(mg)對校正吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3.水樣的測定:分取適量的水樣(使氨氮含量不超過0.1mg),加入50mL比色管中,稀釋至標(biāo)線,加1.0mL酒石酸鉀鈉溶液(經(jīng)蒸餾預(yù)處理過的水樣,水樣及標(biāo)準(zhǔn)管中均不加此試劑),混勻,加1.5mL的納氏試劑,混勻,放置10min。

4.空白試驗(yàn):以無氨水代替水樣,作全程序空白測定。


五、計(jì)算

由水樣測得的吸光度減去空白實(shí)驗(yàn)的吸光度后,從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得氨氮含量(mg)。

氨氮(N,mg/L)=m×1000/V

式中:m¬——由校準(zhǔn)曲線查得樣品管的氨氮含量(mg);

V——水樣體積(mL)。

6.注意事項(xiàng)

1、納氏試劑中碘化汞與碘化鉀的比例,對顯色反應(yīng)的靈敏度有較大影響。靜置后生成的沉淀應(yīng)除去。

2、濾紙中常含痕量銨鹽,使用時(shí)注意用無氨水洗滌。所用玻璃器皿應(yīng)避免實(shí)驗(yàn)室空氣中氨的沾污。

 

低濃度氨氮污水處理

1.空氣吹脫法

空氣吹脫法是使污水作為不連續(xù)相與空氣接觸,利用污水中氨的實(shí)際濃度與平衡濃度之間的差異,使氨氮由液相轉(zhuǎn)移至氣相而達(dá)到污水脫氨的目的。在空氣吹脫過程中,污水pH、水溫、水力負(fù)荷及氣水比對吹脫效果有非常大的影響。一般來說,pH要提高至10.8-11.5、水溫一般不能低于20℃、水力負(fù)荷為2.5-5m3/(m2•h)、氣水比2500-5000m3/m3,當(dāng)污水處理要求更高時(shí)甚至達(dá)到7000-8000m3/m3,或者需要多塔串聯(lián)操作方可滿足工藝要求??諝獯得摲ㄋ杩諝饬看?,而空氣吹脫塔因?yàn)槭艿剿O(shè)備空塔氣速的限制,一般體積非常龐大,占地面積大。另外,空氣吹脫法需要在系統(tǒng)中引入第三種介質(zhì)——空氣,氨自污水進(jìn)入空氣中,因?yàn)榭諝饬亢艽螅痹诳諝庵械臐舛群艿?,必須再采用酸對含氨空氣進(jìn)行洗滌,而酸洗塔同樣體積非常龐大,而且在吸收不夠充分的情況下,容易造成二次污染,即水污染轉(zhuǎn)化為空氣污染。

2.生物法

傳統(tǒng)的生化法主要用于低濃度氨氮污水處理,它是利用微生物的硝化及反硝化作用使氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)狻5蜐舛劝钡鬯ǔ>哂斜鹊偷奶攸c(diǎn),有些生產(chǎn)污水甚至不含COD,因此采用生物脫氮的方式處理,需要加入碳源,運(yùn)行成本很高。常見工藝有A/O或A2/O)和SBR工藝。其缺點(diǎn)是處理過程對溫度和工業(yè)污水中某些組分的干擾非常敏感,需要的反應(yīng)器體積比較大,而且反硝化過程中會(huì)產(chǎn)生N2O,易轉(zhuǎn)化為其它影響臭氧層的氮氧化物,反硝化把NH4+這種有價(jià)值的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成N2逸入空氣,造成浪費(fèi)。在A/O工藝中,為了促使反硝化反應(yīng)順利進(jìn)行,一般要求C/N大于3。

3.折點(diǎn)加氯法

折點(diǎn)加氯法是通過投加過量的氯或次氯酸鈉,將污水中的氨完全氧化為N2的方法。為了保證完全反應(yīng),氧化1kg氨氮需要10kg的氯氣。折點(diǎn)氯化法的出水在排放前需用活性炭或與O2進(jìn)行反氯化,以去除水中的殘余氯。折點(diǎn)氯化法的處理效果穩(wěn)定,不受水溫影響,投資較少。其突出優(yōu)點(diǎn)是通過正確控制加氯量和對流量進(jìn)行均化,使污水的全部氨氮降為零,同時(shí)使污水達(dá)到消毒目的,對于低濃度氨氮污水的處理,此法較經(jīng)濟(jì)因此常用作深度處理。但運(yùn)營成本高,副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī)物會(huì)造成二次污染。因本工程氨氮含量偏高、需大量的氯氣和NaOH,故處理成本也很高(15-20元/m3),而且氯氣在貯存、運(yùn)輸?shù)确矫娲嬖诓话踩蛩亍?br />
4.
蒸汽汽提法

蒸汽汽提法是用蒸汽將污水中的游離氨轉(zhuǎn)變?yōu)榘睔庖莩?,其處理機(jī)理與吹脫法基本相同,也是一個(gè)氣液傳質(zhì)過程,即在高pH值時(shí),使污水與蒸汽密切接觸,從而降低污水中氨濃度的過程。傳質(zhì)過程的推動(dòng)力是氣相中氨的分壓與污水中氨的濃度對應(yīng)的平衡分壓之間的差值。蒸汽汽提法由于采用的工作介質(zhì)是蒸汽,氨自污水進(jìn)入蒸汽中,然后在塔頂精餾成為濃氨水回收,因此無需增加后處理工序。蒸汽汽提所需蒸汽體積要比空氣吹脫法中所需空氣體積小得多,因此設(shè)備體積較小,占地面積較少。汽提法比較適用于處理1000mg/L以上的高濃度氨氮污水,對氨氮的去除率可達(dá)99%以上,效率高,技術(shù)成熟度好。但是,常規(guī)的汽提污水脫氨技術(shù)蒸汽消耗量大,處理污水單耗比較高。蒸汽汽提污水脫氨技術(shù)的普及推廣應(yīng)用需要在節(jié)能降耗方面加大研究開發(fā)的力度。

5.
化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是通過向水中投加化學(xué)藥劑,使氨反應(yīng)生成不溶于水的沉淀,從而達(dá)到污水脫氨的目的。一般所用的化學(xué)藥劑為鎂鹽和可溶性磷酸鹽?;瘜W(xué)沉淀法的氨氮脫除率一般為80%-90%。工藝比較簡單、設(shè)備投資較少。但是由于需要向污水中投加國家嚴(yán)格控制排放的磷酸鹽(國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求磷<0.5mg/L),后續(xù)除磷要求很高。因此該工藝一般只適用于氨氮和磷同時(shí)存在的場合。

6.離子交換法

離子交換法適用于氨離子濃度在10~100mg/L的污水。其原理是選用陽離子交換樹脂,將水中的銨離子與樹脂上的鈉離子交換,從而達(dá)到去除銨的目的。沸石具有從含鈉、鎂和鈣等離子的溶液中有選擇地去除氨離子的特點(diǎn),因而選其作為交換樹脂也叫有選擇性的離子交換法,穿透的樹脂要用2%的氯化鈉溶液再生,再生液經(jīng)過去氨處理后再循環(huán)使用,達(dá)一定的循環(huán)率后排放。離子交換除氨法樹脂的再生操作復(fù)雜,設(shè)備及管道的腐蝕嚴(yán)重,再生下來的氨回用價(jià)值不高,因此工業(yè)型規(guī)模應(yīng)用很少。

7.
反滲透法和電滲析法

反滲透法和電滲析法的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較高。而且,電滲析的預(yù)處理要求高,反滲透膜的使用壽命短,目前在國內(nèi)應(yīng)用極少。

8.膜分離法

采用膜分離技術(shù)處理氨氮污水是近幾年來研究比較多的污水脫氨技術(shù)之一。膜分離技術(shù)處理氨氮污水的處理效果比較好,條件溫和。由于氨氮污水中往往有較多的固體懸浮物及易于結(jié)垢的鹽類,考慮到膜的阻塞及再生問題,膜分離技術(shù)對水質(zhì)的要求較高。

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