高盐污水中低质量浓度氨氮的物理去除方法

2012-12-29熊红英

中国石油大学胜利学院学报 2012年1期

关键词：石灰水样水温

熊红英

（中国石化胜利油田分公司技术检测中心，山东东营 257000）

高盐污水中低质量浓度氨氮的物理去除方法

熊红英

（中国石化胜利油田分公司技术检测中心，山东东营 257000）

对高温高盐采油污水中氨氮难以通过生化脱氮去除的问题开展加碱曝气去除试验研究。通过不同水温、不同p H和曝气对比试验，提出在多股污水混合处理的污水厂，高温、高盐、高氨氮的污水在与其他污水混合前，利用污水水温高的特点，先投加石灰乳调节污水p H值，通过曝气除去部分氨氮后，再与其他污水混合进行后续处理的思路，以确保污水中氨氮得到有效去除。

氨氮；石灰；去除；物理方法；曝气

采油污水中氨氮质量浓度一般在15～100 mg／L，由于采油污水的成分复杂、高温、高氯离子、可生化性差的特征，依靠生化法脱氮难度相当大［1］。过量氨氮排入水体将导致水体富营养化，降低水体观赏价值，被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生物甚至人类的健康。因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。一般工业废水温度和盐度均在常规生物处理的要求范围，可生化性较高，降低COD和脱氮除磷基本形成一整套较为成熟的处理工艺。而采油污水高温、高氯离子，对这类废水采用常规的生化工艺时存在着耐高温、高盐，微生物难以培养和繁殖，生物硝化作用不明显、钙镁物质易在处理设备上形成垢层、设备腐蚀结垢现象严重等难以克服的技术难题。为确保氨氮的稳定达标排放，必须采取新的脱氮措施。目前，主要的脱氮方法有生物脱氮、折点加氯［2］、气提吹脱和离子交换法等［3］，但均不适宜于高温高盐采油污水处理。笔者根据某采用“粉煤灰吸附＋氧化塘”工艺污水处理厂现场条件和采油污水特点，进行了“加碱＋曝气”前期预处理试验，取得了较好的去除效果。

1 试验

1.1 仪器设备

本除氮方法试验仪器设备主要有：金坛宏华SHA－BA水浴恒温振荡器、PHSJ－4A酸度计、银湖SL－2800型鱼缸充气机、全玻璃氨氮蒸馏装置和7230G型分光光度计。

1.2 试验用水

混合前试验水样取自该采油污水处理厂进口处，氨氮质量浓度（ρ氨氮）45～70 mg／L，水温50～60℃，p H为6.8～7.5之间；混合后水样取自该污水处理厂采油污水与电厂冲灰水混合后水样，氨氮质量浓度25～40 mg／L，水温25～40℃，p H值为6.8～7.5之间。

1.3 试验方法

现场试验：在现场采集水样，用石灰调节p H值，分别进行曝气和不曝气试验，同时用不调p H污水进行对比试验。

室内试验：取水样约4 L，置于5 L烧杯中，分别做调节p H值和曝气试验（曝气用鱼缸用充气机），同时进行同一温度下不调p H值和曝气对比试验。利用水浴恒温振荡器调节污水温度。

2 结果与讨论

2.1 现场试验

在气温20℃左右，现场采集约400 L与冲灰水混合后水样，分别置于5个500 L敞口塑料桶中，其中不调p H值，做参照试验；其余4个分为2组，用石灰调节p H 值到9.2和10.2左右［4］，分别进行曝气和不曝气试验，不加热情况下，进行对比试验。试验结果见表1和图1。

表1 现场不同p H值下氨氮去除试验结果统计

图1 现场不同p H值下氨氮去除实验结果

从试验结果可以看出，在自然条件下，污水水温较低时，氨氮去除效率较低，5 d后去除率只有30.6%。在水温相同情况下，污水p H值高时，去除率高，其中p H＝9.2时，不曝气情况下，5 d后去除率达到33.1%；p H＝10.16时，不曝气情况下，5 d后去除率大到63%，曝气情况下，去除效果明显高于不曝气情况，p H值为9.2和10.16时，5 d后，曝气比不曝气的去除率分别高36%和12.2%。

2.2 室内曝气试验

单独采取混合前采油污水和混合后污水，加石灰调节p H值到9.0以上，静置15 min后［5］，取清液进行曝气试验，分别在温度42和45℃时，采集不同时段水样分析氨氮含量。

温度42℃时氨氮吹脱试验结果见图2，45℃时结果见图3。从图2和图3可以看出，加石灰调节p H值后，对氨氮吹脱效果较明显。42℃时，经2 h曝气后，混合前采油污水氨氮质量浓度从54下降到33.2 mg／L；45℃时，经2 h曝气后，采油污水氨氮质量浓度从53.5下降到33.7 mg／L，氨氮去除率均达到35%以上，比混合后，氨氮质量浓度较低时去除率要高上一些。45℃时实验污水p H值为8.5～9.0，而42℃时p H值为8.5～9.3，因此在温度较高的情况下可以减少碱的投加量。

图2 42℃曝气实验氨氮去除效果

图3 45℃曝气实验氨氮去除效果

2.3 水温的影响

采油污水水温较高，本试验所用污水水温在50℃以上，但如与石灰水混合后，则水温将下降到40℃以下。为了解水温对氨氮去除的影响，开展了对照试验。采取污水厂进口水样，用石灰将p H值调到9，静置15 min后，分别取4 L上清水样，在25、35和45℃恒温条件下，进行曝气试验。试验结果见表2。

从试验结果可以看出，在相同p H值情况下，水温越高，氨氮去除率越高。经过6 h后，水温25℃时去除率只有5.4%，35℃时提高到37%，45℃时达到62%。

表2 不同水温下，氨氮去除效果

2.4 不同p H值下氨氮去除效果对比

从前面试验可以看出，p H值高时，对氨氮去除效率明显提高。为了解p H值对氨氮去除的影响，开展了对比试验。试验用水皆为4 L污水处理厂进水，用石灰分别将p H值调节到9，10，11左右。静置15 min后，取上清液，在45℃恒温条件下，进行曝气实验。同时取原水进行对比试验，试验结果见表3。

表3 不同p H下对比试验

从结果看，p H值高时，氨氮去除率高。在45℃水温下，经过3 h曝气，原始p H 值为7.43，9.02，9.99和11.02的污水，氨氮去除率分别为12.8%，48.6%，56.5%和63%。

根据以上试验结果，在实际应用中建议采用如下工艺流程：在污水处理厂前端或联合站调水口增加氨氮物化去除装置，利用此时水温较高的有利条件，增设石灰乳投加装置调节污水p H值，利用鼓风机或曝气机曝气和充氧。根据试验结果，考虑水温和处理成本，曝气时间以2～3 h为宜；处理后污水再与充灰水混合，进入下步吸附和生化处理流程。该工艺也适用于其他进入综合污水处理厂高温、高盐等难生物脱氮污水的前期预处理。