氨氮废水处理

目录

第一章

1 引言本课题的研究意义及内容

吹脱法是近几年处理高浓度氨氮废水的一种有效方法。废水中的氨氮通常以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)的状态保持平衡而存在。当pH值为中性时，氨氮主要以铵离子的形式存在；当pH值为碱性时，氨氮主要以游离氮(NH。)的形式存在[2]。吹脱法是将废水的pH值调节至碱性，先将废水中的铵离子(NH4+)转化为游离氨，然后通人蒸汽或空气(气提介质)进行解吸，将废水中的氮转化为气相，进而将其从水中去除，或将氨回收以作它用。空气吹脱法操作灵活，占地面积小，脱氮效率高[3]。本文对拉西环填料塔空气吹脱处理模拟废水中氨氮的操作条件进行了考察，并从理论和实践上对结果进行了分析及讨论，确定了最适宜的操作条件，为实际生产提供了依据。

本设计主要针对模拟氨氮废水进行化学沉淀法去除氨氮的研究。在溶解性磷酸盐，镁及氨氮的起始摩尔浓度比为1:1:1条件下，研究改变起始浓度及pH对氨氮去除效果影响并找出最佳pH条件下，通过改变溶解性磷酸盐，镁及氨氮的起始摩尔浓度配比，考察化学沉淀法

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对氨氮去除效果的影响并探讨化学沉淀法去除氨氮的最佳实验条件，以便为实际废水中去除氨氮摸索最佳反应条件做铺垫。具体包括：1．探讨当氨氮、溶解性磷酸盐及镁初始摩尔浓度为1:1:1条件下，pH对氨氮处理效果的影响。

2．在同一pH条件下，氨氮初始浓度对氨氮去除率的影响。

3．探讨当pH=11条件下，氨氮、溶解性磷酸盐及镁初始摩尔浓度配比对氨氮处理效果的影响。

1.1 氨氮废水的来源

水是人们居住星球上的一种物质资源，它具有可循环性和独特的物理化学性质，是任何物质不可替代的，它是人类生存的基本条件和生产活动的物资基础。我国由于缺水和水污染对经济发展和人民的身体健康造成了极大危害。全国每年废水排放总量由1998年的395亿吨增至2000年的1415亿吨，全国估计每年水污染造成的经济损失约400亿元保护水资源、防止水体污染已成为我国政府十分关注的重大问题。

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随着工农业的发展和人民生活水平的提高，含氮化合物废水的排放量急剧增加，已经成为环境的主要污染源而备受关注。氨态氮是水相环境中氮的主要污染形态，其中氨态氮主要存在形式为铵离子和游离氨。总之，来源比较广泛，排放量较大，其主要来源包括生活污水和动物排泄物、工业废水、煤油废水、某些制药防水、垃圾填埋场渗滤液及钢铁、煤油、化肥无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等排放废水。

随着科学工作者对氨氮进一步研究和探讨发现，氨氮是水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质，一旦氨氮进入水体，可导致水体缺氧滋生有害水生物导致鱼类中毒，并且人类在食用此种鱼类的同时又肯会有轻度中毒状甚至死亡。此外，氨氮还会影响鱼鳃的氧气传递，浓度较高时甚至导致鱼类死亡。大量的氨氮废水排入江河湖海给工业废水的处理带来了困难，在用氯消毒时，氨氮就会与氯气作用生成氯胺，明确降低氯的消费速率，大大增加了氯的需要量。氨转化为硝酸、硝酸盐进一步转化为亚硝酸铵具有严重的三致作用，直接影响人类健康。

氮、磷是水体中某些藻类的营养物质。在一定的水温，光照和水流状态下，当水体中氮、磷达到一定浓度时形成水体富营养化，藻类

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大量繁殖，使水体严重缺氧，对其他水生生物的呼吸造成障碍，尤其是赤潮生物及其代谢物含有毒素，可引起水生生物中毒、死亡。

氨氮的来源可分为自然来源和人为来源两种，氨氮的人为来源主要是人工固氮制造的氨。氨常用于含氮化合物的生产，特别是硝酸和化肥。氨还是无机和有机合成工业中重要的原料，例如用于尿素、染料、医药品和塑料等精细化工产品的生产。另外氨水具有微碱性，因而常作为洗涤剂。氨有很高的汽化热。并且容易被加压液化，普遍用作压缩机和制冷机中的循环冷却。

（1）工业污染物

由于氨在工业中的广泛应用，使得氨氮存在于许多工业废水中，如钢铁、炼油、化肥以及肉类加工和饲料加工生产等。此外皮革、孵化、屠宰等新鲜废水中氨氮初始含量并不高，由于废水中有机氮的脱氨反应，在废水贮积过程中氨氨浓度会迅速增加。工业生产过程中的氨损失造成的氨氮排放也相当惊人。

（2）面源性的农业污染物

面源性的农业污染物，包括肥料、农药和动物粪便等：肥料和农药从农田中流失，包括通过雨水冲淋、农业捧水和地表径流带入河道

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和水体，成为直接的营养源。人工合成的化学肥料和农药是水体中氮磷营养元素的主要来源。施入农田的氮肥只有一部分被农作物吸收，未被农作物吸收的氮肥超过50％，有的甚至超过80％。为了取得高额农作物产量，农田用肥良越来越大，加上科学施肥及其推广问题尚未得到有效的解决，进入水体的流失肥料数量也必然越来越多。有机肥

料也可能经微生物分解，成为可溶行无机盐，然后进入地下水或江河湖泊。此外，畜禽养殖业肥料和水中野生动物的排泄物，氮磷含量也相当高，也会大量进入水体。

（3）城市固体废弃物填埋产生含高浓度氨氮的垃圾渗滤液

随着城市规模的扩大、城市人口的增加和居民生活水平的提高，城市垃圾的产量与日俱增，我国每年的垃圾清运量己超过1．5亿吨，并还在以每年10％的速度递增。目前垃圾处置方法常用的有简单堆放法、堆肥发酵法、卫生填埋法、焚烧发电法等。其中，卫生填埋法以其成本低廉、适用范围广、无二次污染、环保效果显著和处置彻底等优点，被世界各国普遍采用。我国科技部和建设部也将此法定为垃圾处置的首选推广方法。卫生填埋处理垃圾，伴随而来的就是垃圾渗滤

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液的产生：垃圾中所含的水份、有机物分解产生的水份以及大气降水、径流等由地表渗入填埋场区的水，除一部分被蒸发外，其余的将储存在填埋层中，当垃圾填埋层含水量达到饱和后，便形成了垃圾渗滤液。垃圾渗滤液中的氨氮通常都高达1000mg／L以上，随着垃圾填埋年龄的增长，垃圾渗滤液中的氨氮含量还将逐渐上升。氨氮含量高垃圾渗滤液中氨氮浓度很高，占总氮90％以上，且氨氮浓度在一定时期随时间的延长会有所升高，主要是因为有机氮转化为氨氮造成的。在中晚期填埋场中，氨氮浓度高是垃圾渗滤液的重要特征之一，也是导致处理难度增大的一个重要原因。

1.2 氨氮废水的特点

高浓度氨氮废水来源甚广且排放量大。如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用[1]。氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，近20 年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，如生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、

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