次氯酸钠在去除废水中氨氮加药剂量筛选及运行调整

李 升，刘海玲，徐丽青

（中电神头发电有限责任公司，山西 朔州 036011）

0 引言

中电神头发电有限责任公司2×600 MW机组工程位于朔州市，处于煤炭资源富集区，是典型的坑口电站。厂区废水经过：生物处理，初沉、厌氧、接触氧化、二沉、消毒、过滤；物理化学处理，混合、絮凝、沉淀、曝气、pH调节。处理后氨氮值已得到大幅度降低，要进一步降低氨氮需加入次氯酸钠处理。我国在“十二五”期间已将氨氮纳入环境污染控制约束性指标，要求火电厂排放口氨氮含量小于15 mg/L。

生活污水系统流程：生活污水管网→格栅机→调节池→初沉池→厌氧池→接触氧化池→二沉池→消毒池→过滤器→清水池→工业废水非经常性废水池。

图1 工业废水系统流程

1 废水氨氮来源

1.1 生活污水

生活污水是厂区职工生产、生活使用的各种洗涤剂污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，含氮、硫、磷多，致病细菌多。生活污水中的氨氮是造成水体富营养化的重要因素之一，其出水进入工业废水系统。

1.2 精处理再生废水

火电厂在生产过程中热力系统一般均需要加氨提高pH值，经过精处理混床理后凝结水中的氨被阳树脂交换、精处理混床树脂失效再生时，阳树脂中的氨进入再生废水，排入工业废水系统。

1.3 烟气脱硝氨站废水

目前火电厂烟气脱硝普遍采用氨气催化还原法。氨站氨气稀释废水进入工业废水处理系统。

2 运行现状及存在问题

废水经过生物和物理化学处理后氨氮值已得到大幅度降低，但2018年1月至8月共13次工业废水出水氨氮接近国标GB8978—1996执行标准的≤15 mg/L，要进一步降低氨氮需加入次氯酸钠处理。

3 次氯酸钠在去除废水中氨氮加药剂量筛选试验

从废水中去除氨氮已有多种方法，折点加氯法由于简单易行而经常被采用。与传统的氯系氧化剂液氯相比，次氯酸钠（NaClO）不仅使用安全而且可进一步减少消毒副产物产生，对于氨氮的去除是较适宜的氧化剂。以次氯酸钠为氧化剂，对质量浓度为20～30 mg/L的氨氮模拟废水进行处理，研究了有效氯对氨氮去除效果的影响[1]。

3.1 实验原理[2]

在含有氨氮的溶液中加入次氯酸钠（NaClO）后，次氯酸钠、次氯酸根离子能够与水中的氨反应产生一氯胺、二氯胺，三氯胺。相关机理可用下列反应式表达。

总反应式为

3.2 实验方法及计算公式

3.2.1 实验方法

以质量浓度为20～30 mg/L氨氮模拟废水进行间歇式烧杯试验。试验过程如下：取水样500 mL于烧杯中，依据设定的NaClO浓度值，准备相应量的NaClO溶液，采用吸量管投加，将相应量的NaClO溶液投加至烧杯中（烧杯置于磁力搅拌器上），投加结束后根据时间取样分析模拟废水中的氨氮和有效氯的浓度。

3.2.2 计算公式

次氯酸钠加药剂量为3～10 mg/L，次氯酸钠加药量“n”的计算方法，公式如下。

式中：Q——取污水量，mL；

A——加药剂量，5～10 mg/L；

ρ——次氯酸钠准液密度，1.08 g/mL；

n——次氯酸钠加药量，mL；

1 000——单位换算系数；

η——有效氯5%。

根据公式计算见表1。

表1 根据公式所得计算结果 mL

3.3 实验步骤

取生活污水出水，测定氨氮含量（mg/L）、余氯、pH值。依据生活污水出水氨氮含量，用除盐水（氨氮标准）配置浓度相同的标样，测量氨氮、余氯、pH值。分别配置6个水样，其中3个用除盐水（氨氮标准）配置浓度相同的标样，3个生活污水出水。6个水样分别加入3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L次氯酸钠。放置30 min、5 h、24 h，分别测定氨氮、余氯、pH值。

3.4 实验数据及分析（图2至图5）

3.4.1 第一阶段实验及分析

第一阶段主要筛选次氯酸钠加药剂量为5 mg/L、10 mg/L时，去除氨氮的效果（见表2）。

表2 小型实验数据 mg/L

图2 不同加次氯酸钠剂量对氨氮去除率对比

图3 余氯及有效氯利用率

3.4.2 第一阶段结论

通过2018-09-05小型实验，在反应温度25℃，pH值5～9的条件下，分别一次性投加NaClO溶液的量为5 mg/L、10 mg/L，反应开始后30 min、5 h、24 h取样，立即分析模拟废水中的氨氮浓度。考察了在2种不同NaClO投加量、反应时间对去除氨氮效果的影响。

按实验设计所定，对不同条件下用次氯酸钠氧化处理氨氮废水得到的测定结果及数据如表3，从表3中所知，次氯酸钠氧化脱出氨氮的反应是一个快速反应。在最初的30 min内，4种水样的氨氮去除率最高，而后随反应时间的延长，氨氮去除率的增加变得非常缓慢。在试验所取参数范围内，反应时间30 min，浓度5 mg/L去除氨氮的效果最好。

3.4.3 第二阶段实验及分析

第二阶段主要本着节约药品原则，筛选次氯酸钠加药剂量为3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L时，去除氨氮的效果。

表3 小型实验数据 mg/L

图4 不同加次氯酸钠剂量对氨氮去除率对比

图5 余氯及有效氯利用率

3.4.4 第二阶段结论

通过2018-10-11小型实验，在反应温度25℃（摄氏度），pH值6～9的条件下，分别一次性投加NaClO溶液的量为3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L。反应开始后30 min、5 h、24 h取样，立即分析模拟废水中的氨氮浓度。考察了在两种不同NaClO投加量、反应时间对去除氨氮效果的影响。

第二阶段为考虑经济性，特增加3 mg/L的次氯酸钠，研究其去除氨氮的效果。结果表明，3 mg/L的次氯酸钠并不能满足去除氨氮的要求，最佳的投加浓度依然是5 mg/L。

3.5 次氯酸钠在去除废水中氨氮加药剂量筛选试验结论

a)由两次对比试验得出的结论为：综合考虑对氨氮的去除率、余氯量以及节约药品的原则，确定最佳加次氯酸钠剂量为5 mg/L。

b)在生活污水和工业废水出水中投加5 mg/L的次氯酸钠溶液，就可以确保处理水达到排放标准。运行成本可以接受。此外，投加次氯酸钠还具有工艺简单，运行管理方便、操作灵活和启动快等特点，是一种有效可靠的处理方法。

4 运行次氯酸钠加药调整

4.1 加药流程

工业废水次氯酸钠储存罐→加药计量泵→工业废水絮凝槽

4.2 药剂的投加

4.2.1 加药浓度

据工业废水次氯酸钠在去除废水中氨氮加药剂量筛选试验，确定最佳加次氯酸钠剂量为5 mg/L，工业废水非经常性废水泵出力为100 m3/h，加药量为0.5 kg/t。

4.2.2 次氯酸钠加药计量泵调整（表4）

η=[Q×a/（1 000×ρ×X）] ×100%

式中：η——次氯酸钠储存罐溶液浓度；

Q——反渗透进水流量，m3/h；

a——加药剂量，mg/L；

ρ——杀菌剂标准液密度，kg/L；

X——加药计量泵实际工作出力，L/h；

1000——单位换算系数。

表4 工业废水次氯酸钠储存槽液位与重量的计算公式

据上述计算公式次氯酸钠加药计量泵，频率一般在5 Hz（赫兹）、行程调整至50%（指非经常性废水泵流量在100 m3/h），使加药量在5 mg/L。次氯酸钠每24 h加药量可根据表4计算公式得出。

5 实施效果

2018-08-20，工业废水开始加次氯酸钠，加药剂量5 mg/L(见图6)。

由图6统计，加次氯酸钠后工业废水出水氨氮在8 mg/L以下，加药效果明显[3-4]。

图6 废水加次氯酸钠前后去除氨氮效果对比图

6 结论

通过投加次氯酸钠，不仅可以使水中氨氮降解，同时使水达到消毒目的。对于氨氮浓度低的水来说，这种方法较为经济，且处理效果稳定。按次氯酸钠2 700元/t来计算，处理每t废水所需成本为0.27元。达标的污水回用可有效的节约水源，减少了环保支出，降低了给水处理与供水费用，效益显著。