鈷濕法冶煉加工的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生高濃度氨氮廢水，公司高濃度廢水處理是采用經(jīng)精餾塔蒸氨法，從運(yùn)行效果看，控制塔釜排水氨氮在200 mg/L~100 mg/L，其處理成本較劃算。但是單一采用此方法，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，即NH4+-N≤10 mg/L，處理效果不穩(wěn)定且處理成本很高。因此，決定再增加一道深度處理低氨氮廢水工序。

低氨氮廢水處理方法主要有三類(lèi)，即物理法、化學(xué)法、生物法。物理與化學(xué)法主要有以下幾種方法[1]：離子交換法、吸附法、電化學(xué)氧化法、折點(diǎn)氯化法等。離子交換法雖能去除部分氨氮，但存在交換劑的交換容量有限，交換劑使用前需要改性等問(wèn)題；吸附法尚未有成熟的價(jià)格合適、性能良好的吸附劑作為吸附材料；電化學(xué)氧化法受電極材料的限制，能耗偏高；生物處理含有機(jī)物的較低濃度氨氮廢水效果好，但是處理時(shí)間較長(zhǎng)，效果不穩(wěn)定，占地面積大。而折點(diǎn)加氯法處理氨氮廢水效果好，設(shè)備簡(jiǎn)單，反速率快且完全，通入氯氣對(duì)水可以起到消毒作用。因此，結(jié)合公司的實(shí)際情況，決定選擇折點(diǎn)加氯法深度處理低氨氮廢水。

本文通過(guò)探討原水氨氮濃度對(duì)處理效果的影響，確定適合折點(diǎn)加氯法處理的原水氨氮的范圍，再探討低濃度氨氮廢水折點(diǎn)加氯法反應(yīng)最佳pH、藥劑的消耗比、反應(yīng)時(shí)間以及加藥方式，尋求最有效、經(jīng)濟(jì)的低氨氮廢水深度處理方法。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

原水取自本公司污水處理車(chē)間精餾蒸氨塔塔釜后液，pH=7.0。試劑為工業(yè)級(jí)次氯酸鈉，即漂白水(Cl2 含量ω=10%，密度ρ=1.18g/cm3)。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理與方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)原理

在含有氨的水中投加次氯酸(HOCl)時(shí)，當(dāng)pH 在中性附近時(shí)，主要隨次氯酸投加逐步進(jìn)行下述反應(yīng)[2]，如圖2 所示：

NH4++HOCl→NH2Cl+H2O (1)

NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O (2)

2NH2Cl +HOCl→N2↑+3H++3Cl-+H2O (3)

由于NaOCl 溶液含有10%以上的有效氯，使用時(shí)較安全，無(wú)氯氣外泄的危險(xiǎn)，因此實(shí)驗(yàn)采用次氯酸鈉(NaOCl)作為氧化劑。

氯酸鈉在水中的水解：

 NaOCl 的折點(diǎn)反應(yīng)為：

 當(dāng)投氯量達(dá)到氯與氨的摩爾比值1∶1 時(shí)，化合余氯即增加，當(dāng)摩爾比達(dá)到1.5∶1 時(shí)，即(以Cl2 質(zhì)量計(jì))質(zhì)量比7.6∶1，余氯下降到最低點(diǎn)，此即“折點(diǎn)”。在折點(diǎn)處，基本上全部氧化性的氯都被還原，全部氨都被氧化，進(jìn)一步加氯就都產(chǎn)生自由余氯。

1.2.2實(shí)驗(yàn)方法

取若干個(gè)500 mL 水樣于燒杯中，放于磁力攪拌器上，調(diào)整所需溫度與轉(zhuǎn)速，加入一定量的次氯酸鈉溶液進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)完畢后取水樣檢測(cè)氨氮最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。漂白水加入量折算成有效Cl2 的計(jì)算公式：

Cl2 的質(zhì)量：m=ρωV

ρ—漂白水的密度；

ω—漂白水的有效含量；

V—漂白水的體積。

1.3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)儀器

分光光度計(jì)(721)，上海精密科學(xué)儀器有限公司，PHS-3C 型精密pH 計(jì)；數(shù)顯恒溫磁力攪拌器(85-2)，金壇市大地自動(dòng)化儀器廠。

2 結(jié)果與討論

2.1 原水氨氮濃度對(duì)處理效果的影響

試驗(yàn)條件：三股原水：水樣1，c(NH4+)=200 mg/L；水樣2，c(NH4+)=150 mg/L；

水樣3，c(NH4+)=80 mg/L；反應(yīng)溫度為20 ℃；按不同單耗加藥；加藥方式為一次性加藥；反應(yīng)時(shí)間為30 min；試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

 從實(shí)驗(yàn)過(guò)程看，原水氨氮過(guò)高，藥劑消耗大且處理效果很不理想。主要原因是隨著藥劑的增加，pH 逐步下降，終點(diǎn)pH=2.5，不利于反應(yīng)進(jìn)行，余氯殘留較多。若要加足夠的堿中和至合適pH，當(dāng)氧化1 mg/L NH4+-N 時(shí)，需3.6 mg/L 的堿度(以CaCO3 計(jì))來(lái)中和[2]，原水氨氮濃度越高，其需要加入的堿越多，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，不合算。而原水氨氮小于100 mg/L，隨著藥劑的增加，氨氮下降很明顯。且處理后氨氮小于10 mg/L 時(shí)，其pH=5.5~6.0，只需加少量的堿調(diào)至中性，就能達(dá)到排放要求。

2.2 pH 對(duì)處理效果的影響

試驗(yàn)條件：原水c(NH4+)=80 mg/L；反應(yīng)溫度為20 ℃；加藥方式為一次性加藥；反應(yīng)時(shí)間為 30 min；按m(Cl2)∶m(NH4+)=8.2∶1；試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。

 從反應(yīng)效果來(lái)看，pH 過(guò)低、過(guò)高處理效果均不理想。因整個(gè)反應(yīng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生酸，pH 過(guò)低，則制約反應(yīng)(3)進(jìn)行，達(dá)不到預(yù)期效果。而pH 過(guò)高，則影響次氯酸鈉分解成有效氯，從而影響處理效果。因此pH=在5.5~6.5 氨氮去除效果是最好的。

2.3 藥劑消耗比對(duì)處理效果的影響

試驗(yàn)條件：原水c(NH4+)=80 mg/L；反應(yīng)溫度為20 ℃；加藥方式為一次性加藥；按不同單耗加藥，反應(yīng)時(shí)間為30 min；試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。

(2)對(duì)于低濃度氨氮廢水(氨氮含量小于100 mg/L)，其折點(diǎn)加氯法的處理的最佳工藝條件為：采用計(jì)量式連續(xù)加藥的方式，控制pH=5.5-6.5；m(Cl2)∶m(NH4+)=8.0∶1~8.2∶1 之間；反應(yīng)時(shí)間T=30 min。處理后氨氮小于10 mg/L，達(dá)到相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。