折点加氯法去除含油废水中氨氮的研究

敖黎鑫

摘 要：为解决某含油污水站高浓度氨氮废水达标排放问题，本文采用折点加氯法和投加氨氮去除剂两种方法进行试验对比。研究结果表明，对于折点加氯法，当次氯酸钠投加量为1 mL时，氨氮去除效果最好，水样中未能检测出氨氮;当氨氮去除剂投加量为3 mL和5 mL时，出水氨氮去除率分别为85.8%和99%，出水氨氮达标，但水樣中的COD明显升高。因此，综合现场实际情况、运行成本以及稳定性，本研究拟采用折点加氯法处理废水中的氨氮，旨在为类似污水处理厂提供借鉴，为含油废水处理贡献力量。

关键词：氨氮废水;折点加氯法;氨氮去除剂;含油废水

中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）20-0142-03

Abstract： In order to solve the problem of meeting the standard discharge of high-concentration ammonia-nitrogen wastewater in an oil-bearing sewage station， this paper used two methods of inflection point chlorine addition and adding ammonia nitrogen removal agent for comparison. The results of the study show that for the inflection point chlorination method， when the sodium hypochlorite dosage is 1 mL， the ammonia nitrogen removal effect is the best， and the ammonia nitrogen cannot be detected in the water sample; when the dosage of ammonia nitrogen remover was 3 mL and 5 mL， the ammonia nitrogen removal rate of effluent was 85.8% and 99%， respectively， the effluent ammonia nitrogen reached the standard， but the COD in the water sample increased significantly. Therefore， based on the actual situation on site， operating costs and stability， this study intended to use the inflection point chlorination method to treat ammonia nitrogen in wastewater， aiming to provide a reference for similar wastewater treatment plants and contribute to the treatment of oily wastewater.

Keywords： ammonia nitrogen wastewater; inflection point chlorination method; ammonia nitrogen remover; oily wastewater

氨氮主要是指水中以NH3和NH4+形式存在的氮。氨氮进入水体后，由于其中的氮元素浓度升高，因此水中的藻类和其他微生物繁殖较快，并且后期控制困难。当水中营养物质浓度过高时，水中的溶解氧迅速下降，水质恶化较快，导致湖泊中鱼类、虾类等大量死亡，严重时会使湖泊干涸，彻底破坏其生态系统。此外，氨氮还腐蚀某些金属（如铜、不锈钢等），高浓度的氨氮废水也会引起赤潮，导致水体发黑并散发恶臭气味。氨氮废水有多种处理方法。目前，国内外常用的工艺主要有吸附法、折点加氯法、投加氨氮去除剂、生物脱氮法、化学沉淀法、吹除法、催化湿式氧化法、液膜法和电渗析法等[1-2]。本文研究和讨论了折点加氯法和投加氨氮去除剂两种方法，探讨二者的试验结果，结合含油污水站实际情况，选取最佳工艺手段，以满足氨氮正常达标排放要求。

1 项目概况

某含油污水站主要来水为生产线清洗液与食堂废水。废水经隔油、一二级气浮、曝气、竖流沉淀、三级气浮、斜管沉淀后达标排放（氨氮≤45 mg/L，COD≤500 mg/L）。2019年6月1日起，其由环保公司进行运营。为保证水质检测的精确性，环保公司按照合同约定新建氨氮、COD、pH在线检测设备各一台。

2019年9月，工作人员发现排口氨氮、COD检测值呈现逐渐上升的趋势。经检测，来水总氮浓度为300为400 mg/L，来水COD浓度为6 000～8 000 mg/L。经过对管理人员、设备、药剂、环境等因素排查优化，西南兵工重庆环境保护研究所有限公司发现，出水的氨氮浓度依然偏高，维持在150～300 mg/L。为了避免氨氮超标排放，环保公司拟通过试验后在清水池投加化学药剂的方法使排口氨氮达标排放。经双方工作人员组成的调查小组分析，来水氨氮上涨的原因系工厂生产量上涨，清洗剂、防锈剂用量过大所致。

目前，含油污水站无去除氨氮工艺，而且清洗剂防锈剂可生化性较差，对微生物有毒害作用。建议对现有污水处理工艺进行技改，满足氨氮正常达标排放要求。

2 试验目的及出水标准

根据含油废水水质及现场实际情况，笔者考虑在废水站出水新增氨氮处理工艺，并初步确定工艺方案。试验目的是验证该工艺方案的可行性及工艺的反应条件，为该项目工程设计提供合适的工艺参数。废水经处理后，最终水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的三级标准，如表1所示。

3 试验原理

根据本项目水质及现场实际情况，本研究初步确定采用化学加药法处理废水中的氨氮，其间选用折点加氯法和投加氨氮去除剂两种方法进行试验对比，选取最优方案[3-4]。

3.1 折点加氯法

折点加氯法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH3-N氧化成N2的化學脱氮工艺。当氯气通入废水中达到某一点时，水中游离氯含量最低，氨的浓度降为0 mg/L。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此，该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。其反应式可表示为：

[NH4++1.5HOCl-→0.5N2+1.5H2O+2.5H++1.5Cl-] （1）

与次氯酸钠相比，相同浓度的次氯酸钙在水中的溶解度较低，反应效率较低。由于本项目废水中氨氮浓度偏高，处理氨氮需要投加的药剂量较大，而次氯酸钙处理废水中的氨氮反应效率较低，运行管理较复杂，还会导致系统污泥量增加，处理危废成本增加，因此本项目不推荐选用次氯酸钙。

3.2 投加氨氮去除剂

氨氮去除剂的基本原理是通过架状结构的高分子无机化合物与废水中的氨氮产生反应生成氮气（N2），从而达到去除废水中氨氮的目的。

3.3 检测指标及标准

试验结果按照表2中水质分析指标进行测定。

4 试验方法与结果

4.1 折点加氯法

4.1.1 试验内容。将废水水样混合均匀后倒入烧杯中，调节其pH，使其保持在6～7。然后分别取7组100 mL的废水水样，编号为1#～7#。1#水样为原水样，2#～7#水样中分别投加次氯酸钠溶液（浓度为8%～12%）0.5、0.6、0.8、1.0、2.0、3.0 mL，通过磁力搅拌器对水样进行搅拌，反应2 h后，分别测定水样的COD及氨氮。

4.1.2 试验结果。由表3试验结果可以看出，当次氯酸钠投加量为0.5 mL和0.6 mL时，氨氮去除率分别为37.6%和46.8%，氨氮仍无法达标;当次氯酸钠投加量为0.8 mL时，氨氮去除率为68.1%，氨氮达标;当次氯酸钠投加量≥1 mL时，氨氮去除率均高于95%，远高于本项目的出水排放标准，其中次氯酸钠投加量为1 mL时，氨氮去除效果最好，水样中未能检测出氨氮。此外，从试验结果可以看出，向水样中投加次氯酸钠对去除COD也有一定的效果。

4.2 投加氨氮去除剂

4.2.1 试验内容。首先，将废水水样混合均匀后倒入烧杯中，调节其pH，使其保持在6～7。然后分别取5组100 mL的废水水样，编号为1#～5#。1#水样为原水样，2#水样中加0.5 mL氨氮去除剂，3#水样中加0.6 mL氨氮去除剂，4#水样中加0.8 mL氨氮去除剂，5#水样中加1.0 mL氨氮去除剂，通过磁力搅拌器对水样进行搅拌，反应2 h后，分别测定水样的COD及氨氮。其次，根据第一次试验的结果补充3组试验：分别取3组100 mL的废水水样，编号为6#～8#，6#水样中加2.0 mL氨氮去除剂，7#水样中加3.0 mL氨氮去除剂，8#水样中加5.0 mL氨氮去除剂，通过磁力搅拌器对水样进行搅拌反应2 h后，分别测定水样的COD及氨氮。

4.2.2 试验结果。由表4试验结果可以看出，100 mL水样中投加≤2 mL氨氮去除剂时，氨氮去除效果较差，出水氨氮无法达标，投加药剂对COD有一定的去除效果;氨氮去除剂投加量为3 mL和5 mL时，出水氨氮去除率分别为85.8%和99%，出水氨氮达标，但水样中的COD明显升高。

4.3 试验结果分析

首先，采用折点加氯法处理废水中的氨氮，具有良好的去除效果，处理效率可保持在90%～100%，处理效果稳定。当次氯酸钠（浓度为8%～12%）吨水投加量为8 L时，出水氨氮可达标。此外，投加次氯酸钠对废水中的COD也有一定的去除效果。

其次，采用投加氨氮去除剂处理废水中的氨氮，当其投加量与折点加氯法相同时，氨氮去除效果差，氨氮去除剂吨水投加量为20 L时，出水氨氮仍无法达标;当氨氮去除剂吨水投加量为30 L时，出水氨氮可达标，但水中COD升高明显，导致COD超标。

从试验结果可以看出，与投加氨氮去除剂的方法相比，折点加氯法具有良好的氨氮去除效果，加药量较少。本项目采用折点加氯法处理废水中氨氮更适合。

5 结语

研究表明，折点加氯法适用于处理本项目废水中的氨氮，出水氨氮可实现达标排放。根据目前现场运行情况，建议采用该方法去除废水中的氨氮。其中，试验中用到的次氯酸钠为危险化学品，建议储存在阴凉、通风的库房，业主需要提供适宜的药剂储存场所。根据目前现场的运行情况，采用折点加氯法是有效、可行的，但该方法运行费用较高，副产物氯胺和氯化有机物可能造成二次污染，更适用于处理低浓度氨氮废水。鉴于本项目废水中的氨氮含量较高，从系统长期稳定运行的角度考虑，建议后期新增生物法氨氮处理工艺。

参考文献：

[1]李晓，刘碧武，郭军.折点加氯法去除生活污水氨氮的试验研究[J].能源环境保护，2019（5）：32-35.

[2]唐朝春，许荣明.化学法处理氨氮废水研究进展[J].应用化工，2019（4）：878-882.

[3]任兴荣.某公司污水站末端废水深度处理的技术研究及工程应用[D].杭州：浙江工业大学，2017.

[4]肖培民.折点加氯法应用于自来水厂生产实际的探讨[J].江西建材，2016（3）：84.