重催高氨氮废水实验室处理
2016-01-19白雪汪凌
白雪 汪凌
摘 要：炼油厂重催脱硫废水氨氮含量严重超标，使水体遭到严重污染。通过实验，分析了利用吹脱法降低污水氨氮含量过程中pH值、温度、吹脱时间三个因素对氨氮脱除效率的影响，以得出利用吹脱法降低重催脱硫污水氨氮含量的最佳操作条件。
关键词：高氨氮废水；吹脱法；反应时间；吹脱效果
中图分类号：X703 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.130
氨氮是破坏水体的主要污染物，含量过高会引起水体富营养化，对鱼类等水生生物产生毒害作用，引起一系列环境问题，因此，氨氮含量是判断水体污染程度的一个重要指标。乌石化公司炼油厂重催脱硫装置废水的氨氮排放标准为80 mg/L，但实际排放废水中的氨氮值高达1 000 mg/L以上，对净化水厂的废水处理系统产生了很大的冲击。
目前常用的去除废水中氨氮的方法有化学沉淀法、吹脱法、吸附法、生物法、离子交换法等。其中，吹脱法是通过调节pH值，将废水中的铵离子（NH4+）转化为游离态氨（NH3），然后在汽提塔中通入空气或蒸汽，将废水中转化的游离态氨吹脱至大气，以达到去除氨氮的目的。本文的目的是通过实验验证利用吹脱法处理重催高氨氮废水时pH值、温度、吹脱时间三个因素对处理效果的影响。
1 实验原理和目的
1.1 实验原理
氨氮在废水中主要以铵离子（NH4+）和游离（NH3）状态存在，两者存在如下平衡：
NH3+H2O?NH4++OH-
当废水的pH<7时，分子态氨氮不存在；当7
1.2 实验目的
废水的pH值、曝气时间和反应温度是影响吹脱法去除废水中氨氮效果的三个重要因素，下面将通过实验，分别对以上三个条件进行分析、验证。
2 实验材料和方法
2.1 实验材料和设备
实验所用的废水：重催脱硫外排废水，pH为7.18，氨氮值为1 530 mg/L。
试剂：酒石酸钾钠、纳氏试剂、氢氧化钠。
设备：pH测试仪、722 s可见光分光光度计、恒温水浴锅、曝气装置。
2.2 实验分析方法和工作曲线
本实验使用《水质 氨氮的测定 纳氏试剂分光光度法》中的方法来测定氨氮含量。工作曲线为x=2.803 5y-0.028 6.
3 实验方法
3.1 pH值对吹脱效果的影响
原水样的pH值为7.18，取5份水样（每份150 mL），用氢氧化钠溶液分别将其pH值调至8.06，9.02，10.01，11.06，12.29，然后在原水温（26 ℃）下使用曝气装置进行吹脱实验，曝气时间均为10 min，以此验证pH值对吹脱效果的影响。
3.2 温度对吹脱效果的影响
取5份水样（每份150 mL），均用氢氧化钠溶液将其pH值调至10，然后放置在恒温水浴锅中分别在室温、30 ℃、50 ℃、70 ℃和100 ℃条件下用曝气装置进行吹脱实验，曝气时间均为10 min，以此验证温度对吹脱效果的影响。
3.3 反应时间对吹脱效果的影响
取5份水样（每份150 mL），均用氢氧化钠溶液将其pH值调至10，然后在恒温水浴锅中在50 ℃的条件下分别曝气0 min、5 min、7 min、10 min、20 min，以此验证反应时间对吹脱效果的影响。
4 实验结果与讨论
4.1 pH值对去除氨氮的影响
从表1可以看出，氨氮的去除率随着pH值的升高而逐渐增加，pH值为10～11时，去除率增加幅度最大，原因是平衡式为NH4++OH-→NH3+H2O，pH值升高，OH-浓度较高，有利于平衡向右移动，游离氨的浓度增加，有利于氨氮的去除；pH值降低，OH-浓度较低，会使平衡向左移动，此时将不利于氨氮的去除。在实际工程中，建议pH值选用在10～11之间。
4.2 温度对吹脱效果的影响
随着温度的升高，氨氮的去除率不断增大，原因是NH4++OH-→NH3+H2O反应是吸热反应，温度的升高促使平衡向右移动，从而改变了气相中NH3的平衡分压，降低了NH3在水中的溶解度。但在实际应用中，反应温度不建议过高，因为吹脱工艺热量散失较大，温度过高会增加运行成本，温度保持在40～50 ℃最佳。
4.3 反应时间对吹脱效果的影响
随着吹脱时间的增加，氨氮的去除率一直呈上升趋势。因此，可依据工程实际情况，尽量增加反应时间，以提高氨氮脱除率。
5 总结
通过以上实验可以看出，采用吹脱法处理炼油重催脱硫废水来降低其氨氮含量是可行的，但是由于实验室仪器条件等的限制以及实际操作过程中未考虑其他因素，利用吹脱法去除氨氮的最佳操作条件和实际氨氮脱除率还需经过实际的工程操作来进一步研究确定。
参考文献
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〔编辑：王霞〕
