折點加氯法去除含油廢水中氨氮的研究

敖黎鑫

摘 要：為解決某含油污水站高濃度氨氮廢水達標排放問題，本文采用折點加氯法和投加氨氮去除劑兩種方法進行試驗對比。研究結果表明，對于折點加氯法，當次氯酸鈉投加量為1 mL時，氨氮去除效果最好，水樣中未能檢測出氨氮;當氨氮去除劑投加量為3 mL和5 mL時，出水氨氮去除率分別為85.8%和99%，出水氨氮達標，但水樣中的COD明顯升高。因此，綜合現場實際情況、運行成本以及穩定性，本研究擬采用折點加氯法處理廢水中的氨氮，旨在為類似污水處理廠提供借鑒，為含油廢水處理貢獻力量。

關鍵詞：氨氮廢水;折點加氯法;氨氮去除劑;含油廢水

中圖分類號：X703.1文獻標識碼：A文章編號：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。氨氮進入水體后，由于其中的氮元素濃度升高，因此水中的藻類和其他微生物繁殖較快，并且后期控制困難。當水中營養物質濃度過高時，水中的溶解氧迅速下降，水質惡化較快，導致湖泊中魚類、蝦類等大量死亡，嚴重時會使湖泊干涸，徹底破壞其生態系統。此外，氨氮還腐蝕某些金屬（如銅、不銹鋼等），高濃度的氨氮廢水也會引起赤潮，導致水體發黑并散發惡臭氣味。氨氮廢水有多種處理方法。目前，國內外常用的工藝主要有吸附法、折點加氯法、投加氨氮去除劑、生物脫氮法、化學沉淀法、吹除法、催化濕式氧化法、液膜法和電滲析法等[1-2]。本文研究和討論了折點加氯法和投加氨氮去除劑兩種方法，探討二者的試驗結果，結合含油污水站實際情況，選取最佳工藝手段，以滿足氨氮正常達標排放要求。

1 項目概況

某含油污水站主要來水為生產線清洗液與食堂廢水。廢水經隔油、一二級氣浮、曝氣、豎流沉淀、三級氣浮、斜管沉淀后達標排放（氨氮≤45 mg/L，COD≤500 mg/L）。2019年6月1日起，其由環保公司進行運營。為保證水質檢測的精確性，環保公司按照合同約定新建氨氮、COD、pH在線檢測設備各一臺。

2019年9月，工作人員發現排口氨氮、COD檢測值呈現逐漸上升的趨勢。經檢測，來水總氮濃度為300為400 mg/L，來水COD濃度為6 000～8 000 mg/L。經過對管理人員、設備、藥劑、環境等因素排查優化，西南兵工重慶環境保護研究所有限公司發現，出水的氨氮濃度依然偏高，維持在150～300 mg/L。為了避免氨氮超標排放，環保公司擬通過試驗后在清水池投加化學藥劑的方法使排口氨氮達標排放。經雙方工作人員組成的調查小組分析，來水氨氮上漲的原因系工廠生產量上漲，清洗劑、防銹劑用量過大所致。

目前，含油污水站無去除氨氮工藝，而且清洗劑防銹劑可生化性較差，對微生物有毒害作用。建議對現有污水處理工藝進行技改，滿足氨氮正常達標排放要求。

2 試驗目的及出水標準

根據含油廢水水質及現場實際情況，筆者考慮在廢水站出水新增氨氮處理工藝，并初步確定工藝方案。試驗目的是驗證該工藝方案的可行性及工藝的反應條件，為該項目工程設計提供合適的工藝參數。廢水經處理后，最終水質達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的三級標準，如表1所示。

3 試驗原理

根據本項目水質及現場實際情況，本研究初步確定采用化學加藥法處理廢水中的氨氮，其間選用折點加氯法和投加氨氮去除劑兩種方法進行試驗對比，選取最優方案[3-4]。

3.1 折點加氯法

折點加氯法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時，水中游離氯含量最低，氨的濃度降為0 mg/L。當氯氣通入量超過該點時，水中的游離氯就會增多。因此，該點稱為折點，該狀態下的氯化稱為折點氯化。其反應式可表示為：

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

與次氯酸鈉相比，相同濃度的次氯酸鈣在水中的溶解度較低，反應效率較低。由于本項目廢水中氨氮濃度偏高，處理氨氮需要投加的藥劑量較大，而次氯酸鈣處理廢水中的氨氮反應效率較低，運行管理較復雜，還會導致系統污泥量增加，處理危廢成本增加，因此本項目不推薦選用次氯酸鈣。

3.2 投加氨氮去除劑

氨氮去除劑的基本原理是通過架狀結構的高分子無機化合物與廢水中的氨氮產生反應生成氮氣（N2），從而達到去除廢水中氨氮的目的。

3.3 檢測指標及標準

試驗結果按照表2中水質分析指標進行測定。

4 試驗方法與結果

4.1 折點加氯法

4.1.1 試驗內容。將廢水水樣混合均勻后倒入燒杯中，調節其pH，使其保持在6～7。然后分別取7組100 mL的廢水水樣，編號為1#～7#。1#水樣為原水樣，2#～7#水樣中分別投加次氯酸鈉溶液（濃度為8%～12%）0.5、0.6、0.8、1.0、2.0、3.0 mL，通過磁力攪拌器對水樣進行攪拌，反應2 h后，分別測定水樣的COD及氨氮。

4.1.2 試驗結果。由表3試驗結果可以看出，當次氯酸鈉投加量為0.5 mL和0.6 mL時，氨氮去除率分別為37.6%和46.8%，氨氮仍無法達標;當次氯酸鈉投加量為0.8 mL時，氨氮去除率為68.1%，氨氮達標;當次氯酸鈉投加量≥1 mL時，氨氮去除率均高于95%，遠高于本項目的出水排放標準，其中次氯酸鈉投加量為1 mL時，氨氮去除效果最好，水樣中未能檢測出氨氮。此外，從試驗結果可以看出，向水樣中投加次氯酸鈉對去除COD也有一定的效果。

4.2 投加氨氮去除劑

4.2.1 試驗內容。首先，將廢水水樣混合均勻后倒入燒杯中，調節其pH，使其保持在6～7。然后分別取5組100 mL的廢水水樣，編號為1#～5#。1#水樣為原水樣，2#水樣中加0.5 mL氨氮去除劑，3#水樣中加0.6 mL氨氮去除劑，4#水樣中加0.8 mL氨氮去除劑，5#水樣中加1.0 mL氨氮去除劑，通過磁力攪拌器對水樣進行攪拌，反應2 h后，分別測定水樣的COD及氨氮。其次，根據第一次試驗的結果補充3組試驗：分別取3組100 mL的廢水水樣，編號為6#～8#，6#水樣中加2.0 mL氨氮去除劑，7#水樣中加3.0 mL氨氮去除劑，8#水樣中加5.0 mL氨氮去除劑，通過磁力攪拌器對水樣進行攪拌反應2 h后，分別測定水樣的COD及氨氮。

4.2.2 試驗結果。由表4試驗結果可以看出，100 mL水樣中投加≤2 mL氨氮去除劑時，氨氮去除效果較差，出水氨氮無法達標，投加藥劑對COD有一定的去除效果;氨氮去除劑投加量為3 mL和5 mL時，出水氨氮去除率分別為85.8%和99%，出水氨氮達標，但水樣中的COD明顯升高。

4.3 試驗結果分析

首先，采用折點加氯法處理廢水中的氨氮，具有良好的去除效果，處理效率可保持在90%～100%，處理效果穩定。當次氯酸鈉（濃度為8%～12%）噸水投加量為8 L時，出水氨氮可達標。此外，投加次氯酸鈉對廢水中的COD也有一定的去除效果。

其次，采用投加氨氮去除劑處理廢水中的氨氮，當其投加量與折點加氯法相同時，氨氮去除效果差，氨氮去除劑噸水投加量為20 L時，出水氨氮仍無法達標;當氨氮去除劑噸水投加量為30 L時，出水氨氮可達標，但水中COD升高明顯，導致COD超標。

從試驗結果可以看出，與投加氨氮去除劑的方法相比，折點加氯法具有良好的氨氮去除效果，加藥量較少。本項目采用折點加氯法處理廢水中氨氮更適合。

5 結語

研究表明，折點加氯法適用于處理本項目廢水中的氨氮，出水氨氮可實現達標排放。根據目前現場運行情況，建議采用該方法去除廢水中的氨氮。其中，試驗中用到的次氯酸鈉為危險化學品，建議儲存在陰涼、通風的庫房，業主需要提供適宜的藥劑儲存場所。根據目前現場的運行情況，采用折點加氯法是有效、可行的，但該方法運行費用較高，副產物氯胺和氯化有機物可能造成二次污染，更適用于處理低濃度氨氮廢水。鑒于本項目廢水中的氨氮含量較高，從系統長期穩定運行的角度考慮，建議后期新增生物法氨氮處理工藝。

參考文獻：

[1]李曉，劉碧武，郭軍.折點加氯法去除生活污水氨氮的試驗研究[J].能源環境保護，2019（5）：32-35.

[2]唐朝春，許榮明.化學法處理氨氮廢水研究進展[J].應用化工，2019（4）：878-882.

[3]任興榮.某公司污水站末端廢水深度處理的技術研究及工程應用[D].杭州：浙江工業大學，2017.

[4]肖培民.折點加氯法應用于自來水廠生產實際的探討[J].江西建材，2016（3）：84.