煤气化废水氨氮吹脱去除因素的影响探究

北极星环保网讯:摘要:煤气化废水是一种高酚高氨的典型高浓度有机废水，实验研究了高酚浓度下吹脱氨的影响因素。通过正交实验研究，考察了温度、pH值、曝气量等因素对氨氮吹脱的影响，并确定了主次顺序，最终确定吹脱氨的最佳工艺参数组合，同时考察了氨氮去除随时间的变化关系，进而为获得煤气化废水氨氮回收价值的最大化提供技术参考。

关键词:煤气化废水;脱氨;正交试验;温度;pH值;曝气量

煤气化废水主要来自煤气发生炉的煤气洗涤、冷凝以及净化等过程。废水中污染物浓度的差异主要与煤的种类、成分、气化工艺及操作等因素有关。其水质极其复杂，煤气化废水的污染物一般由NH+4－N、酚类化合物、硫氰酸盐、氰化物、硫化物、多环芳香族化合物及含氮的杂环有机化合物等组成，基本上所有的煤气化废水都具有NH+4－N、酚类及油份浓度高、有毒及抑制性物质多、可生化性小等特点，故生化过程中难以实现有机污染物的完全降解，其排放对环境会造成严重污染，是一种典型的高浓度、高污染、毒性大且难生物降解的有机工业废水［1－5］。

废水的水质特征决定了它的特殊处理方式。一般地，煤气化废水处理分为一级处理、二级处理、三级处理［6－8］。一级处理主要是着眼于有机物质的回收利用，如酚、氨的回收。并且前期的脱酚、蒸氨等化工产品的回收工序亦是污染控制的核心，二级处理即生化处理只占总负荷的20%～25%。而三级处理主要为实现对COD的进一步去除以及降低废水色度等问题而设置的。

针对煤气化废水的情况，为实现氨氮回收的价值及减轻废水排放对环境造成的负荷影响，本实验研究旨在探讨影响脱氨的几个因素，包括温度、pH值及曝气量，并通过正交试验确定影响脱氨效果因素的主次顺序，从而获得一个高效的脱氨工艺参数组合。同时，试验也分析了氨氮去除率随时间的变化关系，为实现经济吹氨提供技术支撑。

1实验

1．1试验原理

由于水—气间界面的相互作用，据亨利定律［9］:［NH3］aq=KH˙PNH3=KHRT˙(NH3)g，其中KH为亨利定律常数，PNH3为氨的分压，R为热力学常数，T为热力学温度，(NH3)g为气相中的浓度。所以通过

改变气相中NH3的浓度，以改变液相中NH3的浓度。在液相中，氨氮主要以NH+4和游离氨形式存在，两者保持平衡。由NH3+H2O=NH+4+OH－可知，通过在碱性条件下使用空气吹脱，吹脱过程中不断排出气体，增加气相中的氨气浓度，进而增加液相中NH3的浓度。

氨吹脱是一个传质过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差，利用载体空气的推动作用下，可不断地将废水中溶解的NH3不断穿过气液界面转移到气相中，使废水中的氨得以脱除［10－12］。

1．2实验设备

试验中所用的废水取自某煤气化厂，废水已经过酚回收处理。废水的几个主要的污染物指标分别为:CODcr为10533．6mg/L，总酚1274．2mg/L，挥发酚332．97mg/L，总氮613．14mg/L，氨氮418．8mg/L。试验过程所用到的设备包括简易曝气头、恒温水浴锅、pH测定仪及721型可见—紫外分光光度计等。

1．3水质分析方法

水质分析方法采用《水和废水监测分析方法》［13］，其中CODcr检测采用重铬酸钾法，总酚测定采用紫外分光光度法，挥发酚的测定采用4－氨基安替比林直接光度法，总氮的测定采用碱性过硫酸钾紫外分光光度法，氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法，测定原理是根据水中的氨氮与纳氏试剂作用生成棕黄色胶态化合物［Hg2ONH2］I:NH3+2K2HgI4+KOH→［Hg2ONH2］I+7KI+2H2O，在410nm波长下，测定吸光光度值，用标准曲线法求出水中氨氮的含量。

1．4试验过程

试验采用正交法，采用三因素三水平正交。三个因素分别为温度、pH值及曝气量。温度的选用的水平为:25℃、30℃、35℃，采用普通水银温度计进行测定;pH值选用的水平为:10、11、12，采用雷磁PHS－25酸度计进行测定;曝气量0．4L/min、0．8L/min、1．33L/min。

每次试验采用1L的大烧杯取400mL的煤气化废水，调节废水的pH值后，置于恒温水浴锅中，然后分别在不同的温度、曝气量下进行试验。试验过程中，每10分钟取一次样进行分析以测定氨氮的含量，同时为分析氨氮去除率随时间的变化关系，进行了试验的补充。

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