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出水氨氮超標可以使用哪些有效的應急手段(一)

時間:2022-10-11 11:08:29   訪客:791

當污水處理廠硝化系統(tǒng)出現(xiàn)問題,出水氨氮超標時,要想快速有效地去除氨氮,只能采用物理化學手段應急!目前常用且有效的物化方法只有破點氯化法和沸石吸附法!市面上很多氨氮去除劑都是次氯酸鹽,就是用斷點氯化的原理!本文詳細介紹了這兩個過程,讓大家對遇到的問題有一個很好的了解!
一、斷點氯化去除氨氮
斷點氯化的方法是用化合價的復合次氯酸鈉(或次氯酸鈉)+1價氯酸鈣),將水中的氨氮氧化成氮氣的過程。當然也可以立即將氯氣通入廢水中,通過歧化反應生成次氯酸,然后將廢水中的NH3-N氧化成N2。
當氧化劑加入水中時,水中的氨氮會先被氧化成一氯化銨,再進一步氧化成二氯胺和三氯化物。三氯化物不穩(wěn)定,會以氮氣的形式釋放出來。這是破點氯化法基本原理和過程的體現(xiàn),氨的濃度降為零。當氯氣的進入超過這一點時,水中的游離氯就會增加。
當添加的氧化劑充足時,水中的氨氮濃度低(但不為零),水中的余氯也低。超過這個點后,水中的余氯才剛剛開始上升,所以這個點叫做破點,這個條件下的氯化叫做破點氯化。但在實際生產(chǎn)中,斷點氯化法的應用往往會出現(xiàn)斷點和氯化量不易判斷的情況。
1. 氯劑量-余氯曲線
了解氯劑量-余氯曲線是用好斷點氯化法的關鍵。在水的氯化中,氯的加入量與余氯的關系如下圖所示。曲線的 x 軸和 y 軸分別表示氯添加量和余氯量,單位為 mg/l。其中,水中的氯添加量可分為需氯量和余氯兩部分。如圖所示:
氯需求量是指殺死細菌、氧化有機物和還原物質(zhì)所消耗的部分。
余氯是指為了抑制水中殘留細菌的重新生長而需要保持的少量氯。
1 當水不含細菌、有機物和還原劑時物質(zhì)等,需氧量為零,加氯量等于余氯量,如圖中虛線L1所示,與坐標軸成45度角。
2、當水中含有細菌、有機物和還原性物質(zhì),但不以游離氨為主時,需氧量OA滿足后會出現(xiàn)余氯。 45度,原因是:
水中有機物與氯的相互作用速度不同。在余氯測定中,部分有機物仍處于與氯發(fā)生相互作用的過程中。
水中的部分余氯會自行分解。例如,由于水中某些雜質(zhì)或光的作用,次氯酸會產(chǎn)生如下催化分解:2HOCl=2HCl+O2。
3、當水中的有機物主要是氨和氮化合物時,情況就比較復雜了。
當初始需氧量 OA 滿足時,氯的加入量增加,余氯也增加(曲線的 AH 段),但后者增加得更慢。加氯量超過H點后,雖然加氯量增加,但余氯量反而減少,如HB段,H點稱為峰值點。此后,隨著加氯量的增加,剩余的氯會重新列出,如BC段,B點稱為斷點。
a、在曲線的OA部分,表示水中的雜質(zhì)消耗了全部的氯,余氯為零,需氯量為b。此時,雖然可以殺死部分細菌,但消毒效果并不可靠。
b、曲線AH段,加氯后,氯與氨反應,有余氯,有一定的消毒作用,但余氯為復合物,主要成分為一氯胺。氯和氨的反應如下:NH3+HClO=NH2Cl+H2O。
此時,隨著加氯量的增加,化合氯的比例增加,水中的氨氮逐漸減少。當氯的加入量達到H點時,水中的氨氣降至零,結合余氯上升至較高水平。
C、在曲線的HB段,仍有復合余氯產(chǎn)生,加氯量不斷增加,會發(fā)生如下反應:2NH2Cl+HClO=N2↑+H2O+3HCl。
由于反應,氯胺被氧化成一些沒有消毒作用的化合物,余氯含量逐漸減少,最終達到轉折點B。
d、曲線的BC段,超過斷點B后,無氯消耗有雜質(zhì),出現(xiàn)游離余氯,該段消毒效果好。
可以看出,當水中含有氨氮時,加氯-余氯曲線為虛線,此時對應的加氯方法稱為折線加氯法。
2、氨氮含量與加氯量、加氯點的關系
一般情況下,當pH值在7左右時,在破點加氯時,一氯胺、二氯胺和三氯胺的濃度同時存在。其中,生成的化合余氯主要由一氯胺組成,還有少量二氯胺和三氯胺存在(不影響分析)。因此,在實踐中,為了簡化分析計算,常將化合余氯視為氯胺。
假設水中雜質(zhì)耗氧量為b(mg/l),即曲線OA段耗氧量為b(mg/l),水中余氯控制目標值為(毫克/升)。
如果水中沒有氨氮,使用游離氯法。當加氯點為Y時(如圖),所需加氯量為y=b+1.35a(mg/l)。
若水中含有c(mg/l)氨氮,則采用斷點氯化法,加氯量應根據(jù)情況商定:
1、加氯點控制在AH段Y1時,所需加氯量y1=b+1.38a(mg/l)。
需要注意的是,為了保證加氯點能控制在AH段的Y1點,水中的氨含量必須滿足條件:c不小于0.33a(mg/l)。
2、加氯點控制在HB段Y2點時,所需加氯量y2=b+4.18c+1.034*(3.03ca)(mg/l)。
需要注意的是,加氯點控制在HB段的Y2點。在AH段,氨與氯氣發(fā)生反應,水中的氨全部被消耗掉。
3、加氯點控制在BC段Y3點時,所需加氯量y3=b+7.31c+1.35a(mg/l)。
綜上所述,加氯量與水中的雜質(zhì)含量、氨氮含量、余氯控制目標值和選擇的加氯點有關。
在水中雜質(zhì)含量恒定、余氯控制目標相同的情況下,水中無氨氮時的氯添加量低于有氨氮時的氯添加量。氮氣會引起加氯量的增加,增加量主要取決于加氯點的位置。
如果水中含有氨氮,則斷點用于添加氯。從余氯-氯化量曲線可以看出,對應于相同的余氯值,可能存在三個不同的加氯點。三個加氯點分別對應的氯化量變化很大。
實踐表明,曲線BC段Y3點游離氯消毒加氯量遠大于AH段和HB段Y1、Y2點復合氯消毒加氯量。
通常Y3點加氯量可以達到Y1點加氯量的2~3倍。 -余氯曲線的AH段,此時的余氯為化合氯。


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