次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選及運行調整

李 升，劉海玲，徐麗青

（中電神頭發電有限責任公司，山西 朔州 036011）

0 引言

中電神頭發電有限責任公司2×600 MW機組工程位于朔州市，處于煤炭資源富集區，是典型的坑口電站。廠區廢水經過：生物處理，初沉、厭氧、接觸氧化、二沉、消毒、過濾；物理化學處理，混合、絮凝、沉淀、曝氣、pH調節。處理后氨氮值已得到大幅度降低，要進一步降低氨氮需加入次氯酸鈉處理。我國在“十二五”期間已將氨氮納入環境污染控制約束性指標，要求火電廠排放口氨氮含量小于15 mg/L。

生活污水系統流程：生活污水管網→格柵機→調節池→初沉池→厭氧池→接觸氧化池→二沉池→消毒池→過濾器→清水池→工業廢水非經常性廢水池。

圖1 工業廢水系統流程

1 廢水氨氮來源

1.1 生活污水

生活污水是廠區職工生產、生活使用的各種洗滌劑污水、垃圾、糞便等，多為無毒的無機鹽類，含氮、硫、磷多，致病細菌多。生活污水中的氨氮是造成水體富營養化的重要因素之一，其出水進入工業廢水系統。

1.2 精處理再生廢水

火電廠在生產過程中熱力系統一般均需要加氨提高pH值，經過精處理混床理后凝結水中的氨被陽樹脂交換、精處理混床樹脂失效再生時，陽樹脂中的氨進入再生廢水，排入工業廢水系統。

1.3 煙氣脫硝氨站廢水

目前火電廠煙氣脫硝普遍采用氨氣催化還原法。氨站氨氣稀釋廢水進入工業廢水處理系統。

2 運行現狀及存在問題

廢水經過生物和物理化學處理后氨氮值已得到大幅度降低，但2018年1月至8月共13次工業廢水出水氨氮接近國標GB8978—1996執行標準的≤15 mg/L，要進一步降低氨氮需加入次氯酸鈉處理。

3 次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選試驗

從廢水中去除氨氮已有多種方法，折點加氯法由于簡單易行而經常被采用。與傳統的氯系氧化劑液氯相比，次氯酸鈉（NaClO）不僅使用安全而且可進一步減少消毒副產物產生，對于氨氮的去除是較適宜的氧化劑。以次氯酸鈉為氧化劑，對質量濃度為20～30 mg/L的氨氮模擬廢水進行處理，研究了有效氯對氨氮去除效果的影響[1]。

3.1 實驗原理[2]

在含有氨氮的溶液中加入次氯酸鈉（NaClO）后，次氯酸鈉、次氯酸根離子能夠與水中的氨反應產生一氯胺、二氯胺，三氯胺。相關機理可用下列反應式表達。

總反應式為

3.2 實驗方法及計算公式

3.2.1 實驗方法

以質量濃度為20～30 mg/L氨氮模擬廢水進行間歇式燒杯試驗。試驗過程如下：取水樣500 mL于燒杯中，依據設定的NaClO濃度值，準備相應量的NaClO溶液，采用吸量管投加，將相應量的NaClO溶液投加至燒杯中（燒杯置于磁力攪拌器上），投加結束后根據時間取樣分析模擬廢水中的氨氮和有效氯的濃度。

3.2.2 計算公式

次氯酸鈉加藥劑量為3～10 mg/L，次氯酸鈉加藥量“n”的計算方法，公式如下。

式中：Q——取污水量，mL；

A——加藥劑量，5～10 mg/L；

ρ——次氯酸鈉準液密度，1.08 g/mL；

n——次氯酸鈉加藥量，mL；

1 000——單位換算系數；

η——有效氯5%。

根據公式計算見表1。

表1 根據公式所得計算結果 mL

3.3 實驗步驟

取生活污水出水，測定氨氮含量（mg/L）、余氯、pH值。依據生活污水出水氨氮含量，用除鹽水（氨氮標準）配置濃度相同的標樣，測量氨氮、余氯、pH值。分別配置6個水樣，其中3個用除鹽水（氨氮標準）配置濃度相同的標樣，3個生活污水出水。6個水樣分別加入3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L次氯酸鈉。放置30 min、5 h、24 h，分別測定氨氮、余氯、pH值。

3.4 實驗數據及分析（圖2至圖5）

3.4.1 第一階段實驗及分析

第一階段主要篩選次氯酸鈉加藥劑量為5 mg/L、10 mg/L時，去除氨氮的效果（見表2）。

表2 小型實驗數據 mg/L

圖2 不同加次氯酸鈉劑量對氨氮去除率對比

圖3 余氯及有效氯利用率

3.4.2 第一階段結論

通過2018-09-05小型實驗，在反應溫度25℃，pH值5～9的條件下，分別一次性投加NaClO溶液的量為5 mg/L、10 mg/L，反應開始后30 min、5 h、24 h取樣，立即分析模擬廢水中的氨氮濃度。考察了在2種不同NaClO投加量、反應時間對去除氨氮效果的影響。

按實驗設計所定，對不同條件下用次氯酸鈉氧化處理氨氮廢水得到的測定結果及數據如表3，從表3中所知，次氯酸鈉氧化脫出氨氮的反應是一個快速反應。在最初的30 min內，4種水樣的氨氮去除率最高，而后隨反應時間的延長，氨氮去除率的增加變得非常緩慢。在試驗所取參數范圍內，反應時間30 min，濃度5 mg/L去除氨氮的效果最好。

3.4.3 第二階段實驗及分析

第二階段主要本著節約藥品原則，篩選次氯酸鈉加藥劑量為3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L時，去除氨氮的效果。

表3 小型實驗數據 mg/L

圖4 不同加次氯酸鈉劑量對氨氮去除率對比

圖5 余氯及有效氯利用率

3.4.4 第二階段結論

通過2018-10-11小型實驗，在反應溫度25℃（攝氏度），pH值6～9的條件下，分別一次性投加NaClO溶液的量為3 mg/L、5 mg/L、10 mg/L。反應開始后30 min、5 h、24 h取樣，立即分析模擬廢水中的氨氮濃度。考察了在兩種不同NaClO投加量、反應時間對去除氨氮效果的影響。

第二階段為考慮經濟性，特增加3 mg/L的次氯酸鈉，研究其去除氨氮的效果。結果表明，3 mg/L的次氯酸鈉并不能滿足去除氨氮的要求，最佳的投加濃度依然是5 mg/L。

3.5 次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選試驗結論

a)由兩次對比試驗得出的結論為：綜合考慮對氨氮的去除率、余氯量以及節約藥品的原則，確定最佳加次氯酸鈉劑量為5 mg/L。

b)在生活污水和工業廢水出水中投加5 mg/L的次氯酸鈉溶液，就可以確保處理水達到排放標準。運行成本可以接受。此外，投加次氯酸鈉還具有工藝簡單，運行管理方便、操作靈活和啟動快等特點，是一種有效可靠的處理方法。

4 運行次氯酸鈉加藥調整

4.1 加藥流程

工業廢水次氯酸鈉儲存罐→加藥計量泵→工業廢水絮凝槽

4.2 藥劑的投加

4.2.1 加藥濃度

據工業廢水次氯酸鈉在去除廢水中氨氮加藥劑量篩選試驗，確定最佳加次氯酸鈉劑量為5 mg/L，工業廢水非經常性廢水泵出力為100 m3/h，加藥量為0.5 kg/t。

4.2.2 次氯酸鈉加藥計量泵調整（表4）

η=[Q×a/（1 000×ρ×X）] ×100%

式中：η——次氯酸鈉儲存罐溶液濃度；

Q——反滲透進水流量，m3/h；

a——加藥劑量，mg/L；

ρ——殺菌劑標準液密度，kg/L；

X——加藥計量泵實際工作出力，L/h；

1000——單位換算系數。

表4 工業廢水次氯酸鈉儲存槽液位與重量的計算公式

據上述計算公式次氯酸鈉加藥計量泵，頻率一般在5 Hz（赫茲）、行程調整至50%（指非經常性廢水泵流量在100 m3/h），使加藥量在5 mg/L。次氯酸鈉每24 h加藥量可根據表4計算公式得出。

5 實施效果

2018-08-20，工業廢水開始加次氯酸鈉，加藥劑量5 mg/L(見圖6)。

由圖6統計，加次氯酸鈉后工業廢水出水氨氮在8 mg/L以下，加藥效果明顯[3-4]。

圖6 廢水加次氯酸鈉前后去除氨氮效果對比圖

6 結論

通過投加次氯酸鈉，不僅可以使水中氨氮降解，同時使水達到消毒目的。對于氨氮濃度低的水來說，這種方法較為經濟，且處理效果穩定。按次氯酸鈉2 700元/t來計算，處理每t廢水所需成本為0.27元。達標的污水回用可有效的節約水源，減少了環保支出，降低了給水處理與供水費用，效益顯著。