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折点加氯法去除废水中的氨氮的条件优化

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摘要：本文针对电厂工业中含有氨氮的废水，研究了反应温度，pH，次氯酸钠的加入比例，反应时间对折点加氯法去除废水中氨氮效果的影响。结果表明，对于氨氮含量62mg/L，pH=11.60，总氮含量210mg/L，凯氏氮含量44.7mg/L的原始水样，折点加氯法最佳控制条件为：25oC，加药后pH=6.8～8.0，m(Cl2)/m(NH4+-N)=9.0～9.3，反应20min。

1.工程概况

沙特拉比格电厂工业废水来源主要有：机组启动排水、锅炉化学清洗废水、空气预热器清洗废水、除尘器冲洗废水，厂区工业废水收集管网。其中氨氮主要来源于凝结水精处理再生废水。根据沙特废水排放标准要求排放废水氨氮小于1ppm。电厂产生的废水中氨氮约30ppm，最高时162ppm，远远高于排放标准。

2.实验原理

氯加入含有氨氮的废水中会发生以下反应[6]：

当废水中加入氯的量较少时，氯与水反应，见反应(1)，生成HClO的量较少，HClO主要表现出其酸性，见反应(2)，随着废水中加氯量的增加，由反应(1)生成的HClO的量增加，HClO主要表现其氧化性，将废水中的氨氮去除，见反应(3)。

3.实验条件

3.1实验地点

沙特拉比格电厂水质分析实验室，室温25°C。3.2实验仪器哈希DR1900分光光度计、哈希DRB200消解器，奥立龙pH计。

3.3试剂

哈希氨氮、总氮、总凯氏氮、COD检测试剂，现场机组排水槽取废水（精处理再生结束后废水），桶装次氯酸钠溶液：有效氯0.4%，NaOH溶液，0.1N/L。

3.4折点加氯去除氨氮

取100mL水样于若干锥形瓶中，改变实验温度，次氯酸钠溶液与废水中氨氮比例，次氯酸钠的加入次数，加药后pH值，反应时间等影响氨氮去除效果的因素，优化去除氨氮的效果，取反应后的水样进行氨氮含量检测，分析检测结果。

4.结果与讨论

2015年7月15日取精处理再生结束后水样作为原始水样。原始水样中各项含量的指标见表1，废水中氨氮含量为62.0mg/L，属于低氨氮含量。

4.1加药比对废水中氨氮去除效果的影响

加药比是氨氮去除效果最大的影响因素，采用一次性加入的方案，25°C，pH=5.0的条件下反应30min，加入不同量的次氯酸钠，所得的实验结果见表2。结果表明，当有效氯的添加比例大于9.0时，废水中的氨氮的含量已经达到国家废水排放标准中氨氮含量的一级标准；当有效氯的添加比例达到和高于9.5时，废水中氨氮的含量为0。

4.2加药后pH对废水中氨氮去除效果的影响

在工业生产中，pH的调节将增加原料的投入，因此，实验所需的pH与废水的pH越接近，pH调节所需的投料越少。结合已有实验经验，本文研究了加药后不同的pH对去除废水中氨氮效果的影响，实验温度为25°C，一次性有效氯添加比为9.3，反应30min，实验结果如表3。结果表明，加药后pH在6.0~8.0时，废水中氨氮的去除效果最佳。

4.3反应温度对废水中氨氮去除效果的影响

反应温度对能源的消耗有较大影响，本文比较了加药比为9.3，一次性加药，加药后pH为7.20，48°C和室温(25°C)下反应的效率。结果如下：

a)反应温度控制在48°C

加入次氯酸钠5min后，开始产生少量微小气泡，搅拌后气泡增多，8min后，溶液中产生大量气泡，且随时间减少，17min后溶液中无气泡产生，20min后检测溶液氨氮含量为0。

b)反应温度控制在25°C

加入次氯酸钠3min后，溶液中产生较少气泡，5min后开始产生较多微小气泡，搅拌后产生大量气泡，8min后溶液中产生大量气泡，且随时间减少，17min后溶液仍产生少量气泡，20min后溶液中无气泡产生，溶液中氨氮含量为0。

实验表明，加入足量次氯酸钠后，提高反应温度会使反应略微加速，单考虑到沙特当地炎热气候，目前废水温度在30°C，且温度对反应时间影响不大，实际运行过程中可忽略温度对反应的影响。

4.4反应时间对废水中氨氮去除效果的影响

反应时间对于工业生产的效率有极大的影响，本文研究了25°C，一次性有效氯添加比为9.3，加药后pH为7.01和7.94时，不同反应时间下，废水中氨氮的去除效果，结果如下：

a)调节加药后溶液pH=7.01

调节加药后溶液的pH为7.01，初始5min内溶液中有大量细小气泡产生，第6min开始，溶液中有少量微小气泡产生，第8min溶液中无产生气泡，第10min检测溶液中氨氮含量为0。

b)调节加药后溶液pH=7.94

调节加药后溶液初始pH为7.94，2min后溶液pH开始下降，第6min开始加入NaOH(0.1N/L)溶液将PH调节至8.00，溶液中有大量细小气泡产生，第9min溶液中有少量微小气泡产生，第11min溶液中无产生气泡，第12min检测溶液中氨氮