劉恒嵩

（江西銅鼓有色冶金化工有限責(zé)任公司，江西 宜春 336299）

研究表明，氨氮（NH3-N）作為水中消耗氧的污染物，含氨氮廢水的過量排放，易造成水體的富營養(yǎng)化，河流湖泊中的水華以及海洋中的赤潮皆是由于水體的富營養(yǎng)化造成。水體的富營養(yǎng)化嚴(yán)重影響了水生動植物的正常生長發(fā)育，從而造成生態(tài)鏈的不平衡，進(jìn)而影響到人類正常的生存與發(fā)展。然而更嚴(yán)重的是，氨氮（NH3-N）在發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)之后所得到的氧化產(chǎn)物是亞硝酸鹽氮，嚴(yán)重破壞水生動物的肝臟脾腎導(dǎo)致其大量死亡。NH3-N 在廢水中只有害處卻沒有益處，所以，減少廢水中的NH3-N 是維護(hù)生態(tài)平衡，勢在必行。

針對氨氮廢水處理方面一些企業(yè)通常情況下會將較高濃度的氨氮廢水加水稀釋成中低濃度進(jìn)行處理。工業(yè)上常用到的處理方法有五種：生物法，吹脫法，化學(xué)沉淀法，折點(diǎn)氯化法以及離子交換法[1，2]。低濃度的氨氮（NH3-N）廢水比較適合于采用次氯酸鈉（NaClO）進(jìn)行分解處理，轉(zhuǎn)化為對環(huán)境幾乎無害的氮?dú)猓∟2），但是，對于高濃度的NH3-N 廢水（濃度通常維持在14000mg/l～34000mg/l），如果采用折點(diǎn)氯化法進(jìn)行分解處理的話，勢必會帶來以下兩個問題：第一，分解藥劑次氯酸鈉（NaClO）的消耗量會大大增加，增加成本；第二，如果采用次氯酸鈉（NaClO）分解高濃度氨氮（NH3-N）廢水，將氮元素的存在形式轉(zhuǎn)化成為氮?dú)猓∟2），這樣在離子交換工序又得重新購置新的液氨，增加成本。因此，本文對于高濃度（濃度通常維持在14000mg/l～34000mg/l）的氨氮（NH3-N）廢水的處理方法不同于對低濃度（濃度通常維持在0mg/l～100mg/l）的氨氮（NH3-N）廢水的處理方法，而是采用了“堿活化-吹脫”的新工藝，實(shí)現(xiàn)了將高濃度（濃度通常維持在14000mg/l～34000mg/l）的氨氮（NH3-N）廢水中的NH3-N 回收后循環(huán)利用到離子交換解吸工序，減少了企業(yè)的治污壓力的同時也創(chuàng)造了新的經(jīng)濟(jì)利潤，一舉多得。

本文采用加堿活化-吹脫法來處理高濃度氨氮廢水，考察了堿耗量、吹脫時間、進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量、廢水原始氨氮濃度對加堿活化-吹脫法處理高濃度氨氮廢水效果。

1 實(shí)驗(yàn)過程與方法

采用加堿活化-吹脫法處理高濃度氨氮廢水實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原料來自于江西銅鼓有色冶金化工有限責(zé)任公司鎢冶煉離子交換生產(chǎn)仲鎢酸銨（APT）過程產(chǎn)生的廢水，其中的氨氮濃度大概維持在（14000mg/l～34000mg/l）。

稱量一定質(zhì)量的片堿，投入到體積為10 立方米的高濃度氨氮廢水中，攪拌均勻；開啟水泵和風(fēng)機(jī)，將活化后的高濃度氨氮廢水徐徐泵入吹脫塔中進(jìn)行反應(yīng)，一段時間后停止水泵和風(fēng)機(jī)，將吹脫后的廢水排出，檢測當(dāng)中殘余氨濃度，匯入廢水站。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

控制進(jìn)液體積為10 立方米、堿耗量為0.5 噸、吹脫時間為12 小時以及原始氨氮廢水濃度為20000 毫克/升，分別考察進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量對高濃度（濃度通常維持在14000mg/l～34000mg/l）的NH3-N 廢水脫NH3-N 的效果的影響，殘余氨濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)果為6m3·min-1：231mg·L-1、7m3·min-1：179mg·L-1、8m3·min-1：158mg·L-1、9m3·min-1：142mg·L-1、10m3·min-1：129mg·L-1、11m3·min-1：120mg·L-1、12m3·min-1：103mg·L-1、13m3·min-1：97mg·L-1、14m3·min-1：92mg·L-1、15m3·min-1：89mg·L-1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖1所示：

圖1 不同進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量對NH3-N 去除效率的影響

由上圖1 可知，總體上而言，隨著進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量的增加，加堿吹脫后的廢水中殘余的氨濃度在逐漸的降低，考慮到增加進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)量需要更大的電力消耗，勢必會造成生產(chǎn)運(yùn)行成本的增加以及電力設(shè)備的損耗，所以綜合考慮之后，決定控制進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量在12 立方米每分鐘（m3·min-1）較為合適，在實(shí)際生產(chǎn)過程中可根據(jù)原始高濃度氨氮廢水的氨氮濃度進(jìn)行相應(yīng)的增減，以便靈活適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。

2.2 不同堿耗量條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

控制進(jìn)液體積為10 立方米、進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量為12 立方米/分鐘、吹脫時間為12小時以及原始氨氮廢水濃度為20000mg/l，分別考察堿耗量對高濃度（濃度通常維持在14000～34000 mg·L-1）的NH3-N 廢水脫NH3-N 的效果的影響，殘余氨濃度為140kg：152mg·L-1、160kg：131mg·L-1、180kg：119mg·L-1、200kg：103mg·L-1、220kg：100mg·L-1、240kg：98mg·L-1、260kg：101mg·L-1、280kg：102mg·L-1、300kg：99mg·L-1、320 kg：99mg·L-1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖2所示：

圖2 不同堿耗量對NH3-N 去除效率的影響

由上圖2 可知，總體上而言，隨著堿耗量的增加，加堿吹脫后的廢水中殘余的氨濃度也逐漸的降低，考慮到增加堿耗量勢必會造成生產(chǎn)運(yùn)行成本的增加，所以綜合考慮之后，決定控制堿耗量在800 公斤較為合適，在實(shí)際生產(chǎn)過程中可根據(jù)原始高濃度氨氮廢水的氨氮濃度進(jìn)行相應(yīng)的增減，以便靈活適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。

2.3 不同吹脫時間條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

控制進(jìn)液體積為10立方米、進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量為12立方米/分鐘、堿耗量為200公斤以及原始氨氮廢水濃度為20000mg/l，分別考察吹脫時間對高濃度（濃度通常維持在14000mg/l～34000mg/l）的NH3-N廢水脫NH3-N的效果的影響，殘余氨濃度為6h：142mg·L-1、8h ：129mg·L-1、10h ：110mg·L-1、12h ：103mg·L-1、14h ：101mg·L-1、16h：99mg·L-1、18h：98mg·L-1、20h：102mg·L-1、22h：99mg·L-1、24h：99mg·L-1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖3 所示：

圖3 不同吹脫時間對NH3-N 去除效率的影響

由圖3 可知，總體上而言，隨著吹脫時間的增加，加堿吹脫后的廢水中殘余的氨濃度在逐漸的降低，但是，在吹脫時間為6小時和8 小時的時候，殘余氨濃度依然維持在相對較高的水平，分別是115.4 mg·L-1和79.6 mg·L-1，顯然，吹脫效果不佳；但是，當(dāng)吹脫時間增加至12 小時時，吹脫效果較好，能夠達(dá)到生產(chǎn)要求，為25.9 毫克/升，隨后繼續(xù)增加吹脫時間，殘余氨濃度降低幅度甚微，或者幾乎不降低。所以綜合考慮之后，決定控制吹脫時間為12 小時較為合適，在實(shí)際生產(chǎn)過程中可根據(jù)原始高濃度氨氮廢水的氨氮濃度進(jìn)行相應(yīng)的增減，以便靈活適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。

2.4 不同原始濃度條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

控制進(jìn)液體積為10m3、進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量為12m3/min、堿耗量為200公斤以及吹脫時間為12小時，分別考察原始氨氮廢水濃度對高濃度（濃度通常維 持在14000mg/l～34000mg/l）的NH3-N 廢水脫NH3-N的效果的影響，殘余氨濃度為14000mg·L-1：74mg·L-1、16000mg·L-1：81mg·L-1、18000mg·L-1：92mg·L-1、20000mg·L-1：103mg·L-1、22000 mg·L-1：214mg·L-1、24000mg·L-1：23 mg·L-1、26000mg·L-1：248mg·L-1、28000 mg·L-1：260mg·L-1、30000mg·L-1：271mg·L-1、32000mg·L-1：289mg·L-1，實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 如 下 圖4。

圖4 不同原始NH3-N 濃度對NH3-N 去除效率的影響

由上圖4 可知，實(shí)際上，由于生產(chǎn)實(shí)際的變化導(dǎo)致原始氨氮濃度處于一個變化的范圍中，所以，需要根據(jù)這種變化調(diào)整堿的加入量來適應(yīng)生產(chǎn)實(shí)際的變化。總體而言，隨著原始NH3-N濃度的增加，加堿吹脫后的NH3-N 濃度有一定的上升，那么，根據(jù)原始氨氮濃度的值按照何種比例來確定堿加入量需要根據(jù)加堿后溶液的pH 值數(shù)據(jù)來確定，以便靈活適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況。

3 結(jié)論

對于高濃度氨氮廢水（濃度通常維持在14000mg/l～34000mg/l），本文采用加堿活化-吹脫法，處理廢水的同時回收當(dāng)中的大量氨，使之循環(huán)利用到離子交換工序中去。當(dāng)原始氨濃度為20000mg/l時，處理10立方米的高濃度氨氮廢水控制的條件為：吹脫時間12小時、堿耗量200公斤和進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量12立方米/分鐘，殘余氨濃度降低至103毫克/升，吹脫后的低濃度氨氮廢水匯入廢水站用NaClO進(jìn)行分解處理后達(dá)標(biāo)排放。