① 氨氮和總氮的關系及處理方法
氨氮與總氮是評價水體富營養化的重要指標。氨氮指的是水中以游離氨和銨離子形式存在的氮,主要來源於生活污水和部分工業廢水。水中氨氮在無氧環境可還原成氨,有氧環境則轉化為亞硝酸鹽或硝酸鹽。總氮是水體中各種形態氮(氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮和有機態氮)的總和,是判斷水體污染和富營養化程度的關鍵指標。
檢測水體中氨氮和總氮含量的方法包括納氏比色法、苯酚-次氯酸鹽(或水楊酸-次氯酸鹽)比色法和電極法等。納氏比色法操作簡便、靈敏,但需對干擾因素如鈣、鎂、硫化物、醛酮等進行預處理。苯酚-次氯酸鹽比色法具有較高靈敏度和穩定性,處理方法與納氏比色法類似。電極法則無需預處理且測量范圍寬。
面對日趨嚴格的環保要求,深水處理標准也相應提高,特別是在垃圾滲濾液、DTRO膜產水、蒸發冷凝水等處理場景中,氨氮深度去除成為關鍵。針對中低濃度(500mg/l以內)及高濃度氨氮(500-5000mg/l)的深度去除及回收利用,T-42H特種除氨氮樹脂應運而生。
科海思進口杜笙除氨氮樹脂,主要應用於DTRO膜後出水、蒸發冷凝水、垃圾滲濾液、生活污水等項目。T-42H樹脂結構獨特,由骨架和活性基團兩部分組成。樹脂骨架是線型高分子有機化合物(聚苯乙烯)與交聯劑構成的網狀結構,活性基團包括固定離子(-SO3-磺酸基)與活動離子(H+)。H+與NH4+離子在水中進行離子交換,實現氨氮的去除。
處理含NH4+廢水時,T-42H樹脂中的磺酸基(-S03H)與NH4+進行離子交換,NH4+轉移到樹脂上,H+進入水中。樹脂飽和後,使用5%的HCL溶液再生,H+與NH4+進行離子交換,恢復樹脂交換能力。
Tulsimer® T-42 H 是強酸性陽離子交換樹脂,適用於高濃度氨氮去除及超純水再生混床系統。杜笙除氨氮樹脂參數顯示,具有2.0meq/ml的高交換容量,物理及化學穩定性優異。均勻的顆粒直徑,可減少壓力損失,延長樹脂壽命,確保出水品質。
② 污水什麼情況下氨氮比總氮高
理論上總氮等於氨氮、有機氮與硝態氮的和,在實際的實驗中往往達不到理論上的結果,部分樣品會存在氨氮≥總氮。
1、樣品保存的影響
因為樣品中的氮化合物是不斷變化的,所以在水樣採集過後應立即檢測或者放入冰箱低於4℃的條件下保存,但不得超過24h。如果長時間存放,可在1000ml水樣中加入0.5ml硫酸(1.84g/ml),酸化pH小於2,並盡快測量。在樣品分取過程中應考慮到與外界空氣交叉污染的可能性,應做到與外界空氣交叉污染的可能性,應做到取完樣品後及時密封樣品。避免受光照帶來的溫度變化和實驗室內部環境造成的誤差影響。
2、實驗室環境的影響
總氮和氨氮的分析都應在無氨的實驗室環境中進行,環境內不應含有石油類及其他的氮化合物,不能在分析氨氮等氮類項目的實驗室中做總氮項目的分析,所使用的試劑、玻璃器皿等也要單存放並保持乾燥與清潔,避免交叉污染。
3、試劑葯品的選擇與配製的影響
配製任何溶液都離不開水這種介質,首先是無氨水的制備,因為在制備無氨水的過程中,不可避免會使空氣中的氨或者銨鹽溶於水中,使試劑用水受到污染。這種環境就會對試劑帶來難以的誤差。尤其會增大總氮的試劑,使總氮檢測值較實際值偏小。所以當無氨純水制備完以後,一定要妥善保存,盡可能做到隨用隨制。由於測定總氮是利用《鹼性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(GB11894—89),雖然此種方法步驟較為簡單,對儀器要求也不高,但是對試驗的吸光度要求苛刻,其中影響的主要因素就是過硫酸鉀的質量,在此推薦配製鹼性過硫酸鉀溶液的過程中,首先配製氫氧化鈉溶液,然後配製過硫酸鉀溶液。由於過硫酸鉀溶解非常慢,可以採用水浴加熱,並且使加熱溫度控制到55℃~60℃之間,當過硫酸鉀溶液充分溶解並冷卻到室溫後,緩慢地加入到氫氧化鈉溶液中並同時攪拌,防止氫氧化鈉放熱使溶液溫度過高引起局部過硫酸鉀失效。當過硫酸鉀試劑質量不合格時,會導致值較高,甚至會嚴重影響樣品結果。因此配製鹼性過硫酸鉀溶液時盡可能使水浴溫度控制到50℃~60℃之間,否則將會使過硫酸鉀分解導致失效,影響結果。
4、消解、比色時間的影響
由於用《納氏試劑分光光度法》測定氨氮過程中沒有什麼繁瑣的步驟,只需要10min的顯色時間,檢測期間幾乎沒有氨氮的損耗,而在總氮的檢測過程中,分解出的原子態氧在120℃~124℃的條件下消解30min,可使水樣中的含氮化合物的氮元素轉化為硝酸鹽,根據在波長220nm和275nm吸光度推算出總氮含量。但是往往由於高壓鍋內溫度和試劑等問題導致過硫酸鉀消解不完全,比色管磨口塞子沒有完全封閉,造成消解過程中氨的揮發以及樣品蒸發,導致隨後加純水至標線,樣本體積增大而使總氮含量偏小,從而引起總氮小於或者等於氨氮的可能。
5、水樣色度、渾濁的影響
由於水樣不經過處理或者凝聚沉澱不完全導致氨氮結果偏大,而在總氮測定時水樣的色度和混濁物經過40min的高溫消解後可以發現比色管底部有白色沉澱並且水樣無色透明,從而了對總氮結果的影響。所以在氨氮檢測時如果凝聚沉澱不能夠去除色度和完全沉澱,那麼就採用蒸餾法沉澱,這樣可以更好地氨氮結果偏大所帶來的影響。
6、酒石酸鉀鈉銨鹽含量較高的影響
配置氨氮所需葯品時,要注意當酒石酸鉀鈉銨鹽含量較高時,會導致氨氮含量偏大而使結果大於總氮。酒石酸鉀鈉僅僅加熱煮沸不能完全除去氨,還應該加入少量的氫氧化鈉溶液,煮沸蒸發掉溶液體積的25%左右,冷卻後用無氨水稀釋至原體積,從而有效減少酒石酸鉀鈉溶液中的銨鹽,使結果更具有準確性。
7、化合物的影響
在工業廢水中,(筆者遇到過丁二烯廢水會有這種情況,後來發現是廢水中有酮類醛類等化合物的成分),水中的酮類,醛類等都會造成假陽性,導致氨氮數值增大,使氨氮的值大於總氮的值。因為此情況很少有,並咨詢了專業人士,目前沒有很好的防干擾措施,只能通過推斷來計算氨氮的量!
總結
1、總氮和氨氮項目應在接到水樣的時間檢測,並且需要兩人分別同時檢測,這樣可以化避免不同時間檢測所帶來的影響。
2、嚴格控制總氮測定所需試劑的質量和配製全過程,避免總氮消解不完全所帶來的影響。
3、處理好氨氮檢測前的色度、渾濁度和影響氨氮值偏大等因素。
③ 氨氮測定中為什麼不能直接以空白作參比
納氏試劑是有顏色的,所以不能以超純水直接做空白,一般以加過酒石酸鉀鈉+納氏試劑的純水作為空白,測定其空白吸光度,實際水樣的吸光度應扣除空白值。
④ 在做氨氮值分析時,用蒸餾水還是純凈水比較好!
蒸餾水更好,不影響測定,純凈水除水外還含有別的成分微粒。
⑤ 工業廢水如何有效去除氨氮超標
1 高濃度氨氮廢水處理技術
高濃度氨氮廢水是指氨氮質量濃度大於500mg/L
的廢水。伴隨石油、化工、冶金、食品和制葯等工業的發展,以及人民生活水平的不斷提高,工業廢水和城市生活污水中氨氮的含量急劇上升,呈現氨氮污染源多、排放量大,並且排放的濃度增大的特點〔2〕。目前針對高氨氮廢水的處理技術主要使用吹脫法、化學沉澱法等。
1.1 吹脫法
將空氣通入廢水中,使廢水中溶解性氣體和易揮發性溶質由液相轉入氣相,使廢水得到處理的過程稱為吹脫,常見的工藝流程見圖 1。
圖 2 生物脫氮的途徑
用生物法處理含氨氮廢水時,有機碳的相對濃度是考慮的主要因素,維持最佳碳氮比也是生物法成功的關鍵之一。
生物法具有操作簡單、效果穩定、不產生二次污染且經濟的優點,其缺點為佔地面積大,處理效率易受溫度和有毒物質等的影響且對運行管理要求較高。同時,在工業運用中應考慮某些物質對微生物活動和繁殖的抑製作用。此外,高濃度的氨氮對生物法硝化過程具有抑製作用,因此當處理氨氮廢水的初始質量濃度<300
mg/L 時,採用生物法效果較好。
J. Kim 等〔24〕採用小球藻處理美國俄亥俄州辛辛那提磨溪污水處理廠廢水中的氨氮,實驗結果表明,小球藻在經歷24 h 的遲緩期後,在48 h 內氨氮去除率可達50%。
2.3.1 傳統生物硝化反硝化技術
傳統生物硝化反硝化脫氮處理過程包括硝化和反硝化兩個階段。硝化過程是指在好氧條件下,在硝酸鹽和亞硝酸鹽菌的作用下,氨氮可被氧化成硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮;再通過缺氧條件,反硝化菌將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮還原成氮氣,從而達到脫氮的目的。
傳統生物硝化反硝化法中,較成熟的方法有A/O 法、A2/O 法、SBR
序批式處理法、接觸氧化法等。它們具有效果穩定、操作簡單、不產生二次污染、成本較低等優點。但該法也存在一些弊端,如必須補充相應的碳源來配合實現氨氮的脫除,使運行費用增加;碳氮比較小時,需要進行消化液迴流,增加了反應池容積和動力消耗;硝化細菌濃度低,系統投鹼量大等。
楊小俊等〔25〕通過A/O 膜生物反應器處理某煉油廠氣浮池出水中的氨氮,實驗結果表明,當氨氮和COD 容積負荷分別在0.04~0.08、0.30~0.84 kg/(m3·d)時,處理後水中氨氮質量濃度小於5 mg/L。
2.3.2 新型生物脫氮技術
(1)短程硝化反硝化技術。短程硝化反硝化是在同一個反應器中,先在有氧的條件下,利用氨氧化細菌將氨氧化成亞硝酸鹽,阻止亞硝酸鹽進一步氧化,然後直接在缺氧的條件下,以有機物或外加碳源作為電子供體,將亞硝酸鹽進行反硝化生成氮氣。
短程硝化反硝化與傳統生物脫氮相比具有以下優點:對於活性污泥法,可節省25%的供氧量,降低能耗;節省碳源,一定情況下可提高總氮的去除率;提高了反應速率,縮短了反應時間,減少反應器容積。但由於亞硝化細菌和硝化細菌之間關系緊密,每個影響因素的變化都同時影響到兩類細菌,而且各個因素之間也存在著相互影響的關系,這使得短程硝化反硝化的條件難以控制。目前短程硝化反硝化技術仍處在人工配水實驗階段,對此現象的理論解釋還不充分。
(2)同時硝化反硝化技術。當硝化與反硝化在同一個反應器中同時進行時,即為同時硝化反硝化(SND)。廢水中溶解氧受擴散速度限制,在微生物絮體或者生物膜的表面,溶解氧濃度較高,利於好氧硝化菌和氨化菌的生長繁殖,越深入絮體或膜內部,溶解氧濃度越低,形成缺氧區,反硝化細菌占優勢,從而形成同時硝化反硝化過程。
鄒聯沛等〔26〕對膜生物反應器系統中的同時硝化反硝化現象進行了研究,實驗結果表明,當DO 為1mg/L,C/N=30,pH=7.2
時,COD、NH4+-N、TN 去除率分別為96%、95%、92%,並發現在一定的范圍內,升高或降低反應器內DO 濃度後,TN 去除率都會下降。
同時硝化反硝化法節省反應器,縮短了反應時間,且能耗低、投資省。但目前對於同步硝化反硝化的研究尚處於實驗室階段,其作用機理及動力學模型需做進一步的研究,其工業化運用尚難實現。
(3)厭氧氨氧化技術。厭氧氨氧化是指在缺氧或厭氧條件下,微生物以NH4+ 為電子受體,以NO2- 或NO3- 為電子供體進行的NH4+、NO2- 或NO3- 轉化成N2的過程〔27〕。
何岩等〔28〕研究了SHARON
工藝與厭氧氨氧化工藝聯用技術處理「中老齡」垃圾滲濾液的效果,實驗結果表明,厭氧氨氧化反應器可在具有硝化活性的污泥中實現啟動;
在進水氨氮和亞硝酸氮質量濃度不超過250 mg/L 的條件下,氨氮和亞硝酸氮的去除率分別可達到80%和90%。目前,SHARON
與厭氧氨氧化聯合工藝的研究仍處於實驗室階段,還需要進一步調整和優化工藝條件,以提高聯合工藝去除實際高氨氮廢水中的總氮的效能。
厭氧氨氧化技術可以大幅度地降低硝化反應的充氧能耗,免去反硝化反應的外源電子供體,可節省傳統硝化反硝化過程中所需的中和試劑,產生的污泥量少。但目前為止,其反應機理、參與菌種和各項操作參數均不明確。
2.4 膜技術
2.4.1 反滲透技術
反滲透技術是在高於溶液滲透壓的壓力作用下,藉助於半透膜對溶質的選擇截留作用,將溶質與溶劑分離的技術,具有能耗低、無污染、工藝先進、操作維護簡便等優點。
利用反滲透技術處理氨氮廢水的過程中,設備給予足夠的壓力,水通過選擇性膜析出,可用作工業純水,而膜另一側氨氮溶液的濃度則相應增高,成為可以被再次處理和利用的濃縮液。在實際操作中,施加的反滲透壓力與溶液的濃度成正比,隨著氨氮濃度的升高,反滲透裝置所需的能耗就越高,而效率卻是在下降〔29〕。
徐永平等〔30〕以兗礦魯南化肥廠碳酸鉀生產車間含NH4Cl 的廢水為研究對象,利用反滲透法對NH4Cl
廢水的處理過程進行了研究,實驗裝置採用反滲透膜(NTR-70SWCS4)過濾機。結果表明,在用反滲透膜技術處理氨氮廢水的過程中,氯化銨質量濃度適宜在60
g/L 以下,在該濃度條件下,設備脫氨氮效率較高,一般大於97%,各項技術指標合格,可以用於實際生產操作。
2.4.2 電滲析法
電滲析是在外加直流電場的作用下,利用離子交換膜的選擇透過性,使離子從電解質溶液中分離出來的過程。電滲析法可高效地分離廢水中的氨氮,並且該方法前期投入小,能量和葯劑消耗低,操作簡單,水的利用率高,無二次污染副產物。
唐艷等〔31〕採用自製電滲析設備對進水電導率為2 920 μS/cm,氨氮質量濃度為534.59 mg/L
的氨氮廢水進行處理,通過實驗得到在電滲析電壓為55 V,進水流量為24 L/h
這一最佳工藝參數條件下,可對實驗用水有效脫氮的結論,出水氨氮質量濃度為13 mg/L。
3 不同濃度工業含氨氮廢水的處理方法比較
不同氨氮廢水處理方法優缺點比較見表 4。
通過對以上幾種不同方法的論述,可以看出目前針對工業廢水中高濃度氨氮的處理方法主要使用物理化學方法做預處理,再選擇其他方法進行後續處理,雖能取得較好的處理效果,但仍存在結垢、二次污染的問題。對低濃度的氨氮廢水較常用的方法為化學法和傳統生物法,其中化學法的一些處理技術還不成熟,未在實際生產中應用,因此還無法滿足工業對低濃度氨氮廢水深度處理的要求;
生物法能較好地解決二次污染問題,且能達到工業對低濃度氨氮廢水深度處理的要求,但目前對微生物的選種和馴化還不完全成熟。
⑥ 怎麼去除廢水氨氮用哪種氨氮去除劑
主要包括:生化法、絮凝沉澱法、吸附法、離子交換法、臭氧氧化法、膜分離技術等,實際應版用時權,都是多種處理方法相互配合,以達到最佳的處理效果,同時可以最大限度的節約處理成本。
在廢水絮凝沉澱工序中,使用的多是希潔氨氮去除劑;而在污泥脫水處理中要根據水質情況進行選型。