高浓度氨氮废水处理应用研究

Posted 2023-01-12 水处理

篇首语：如果终止了学习，人就结束了成长的进步。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了高浓度氨氮废水处理应用研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本文介绍了用低污染或无污染清洁钼酸铵生产工艺改造传统工艺，彻底改变了钼酸铵传统工艺的“达标排放"氨氮治理模式，同时在氨氮治理方面开发新工艺、新过程、新装备，达到了环境、经济双重效益。
0.前言
从钼及相关有色冶金行业反馈的信息看，钼酸铵[1～7]生产过程和工艺已经在大量文献中详细叙述，但是有关钼酸铵生产过程中的废水处理、环境治理探讨很少，在钼酸铵生产工艺中的废水成分复杂、所含物质繁多，既有硝酸铵、硝酸铁、钼酸铵无机盐，又有钼酸、硝酸无机酸，除此之外，含有盐组分复杂，易结垢，用石灰等碱源作为碱性添加剂，中和塔内容易产生结垢，降低中和塔的中和效率甚至对设备造成严重应力破坏。
笔者经过系统研究发现，造成中和结构件结垢的原因主要有以下几点：
(1)中和塔为几十年前技术设计、生产的设备，如泡罩塔、筛板塔等，自身结构缺陷造成中和塔抗结垢能力弱；
(2)中和塔运行过程中，阻垢药剂选取不合理或根本没有采用阻垢药剂。
目前，处理含氨废水的方法主要有：汽提回收或高空排放、直接蒸发、离子交换回收、折点加氯氧化或生物硝化。其中离子交换回收方法和折点加氯氧化方法因具有投资大、处理费用高等缺点，因此在工业上很少应用。各种处理氨氮废水方法应用研究表明，汽提法处理高浓度氨水效果明显，可以分别从废水中资源化回收其中的氨和盐，制备高纯浓氨水和盐产品，达到了解决环保问题和提高企业经济效益的目的。金堆城钼业股份有限公司钼酸铵生产过程中产生了大量的氨氮废水，其中氨氮和盐浓度很高，没有办法直接应用生物技术进行处理，而采用蒸发-汽提耦合工艺将其中大部分氨、盐分别回收成为解决氨氮废水的最佳选择，达到了保护环境、回收资源的双重目的。
1.试验
1.1技术路线
依据金堆城钼业股份有限公司钼酸铵生产工艺中的废气、废水技术信息，进而确定了回收金属的优化工艺流程：首先，用酸洗废水吸收含氨废气，调节氨氮废水的pH值；其次，用无机碱进一步调节氨氮废水的pH值，直至氨氮废水pH值为7.0左右；第三，用板框过压滤机将氨氮废水中的形成的固体颗粒或胶体进行固体和液体分离，具体反应方程式见式
(1)、
(2)；最后，固体为重金属的碱类，对环境无危害，进行填埋，而液体进入汽提塔进行氨水分离，氨形成稀氨水，供钼酸铵生产工艺中的氨浸工艺使用，氨在钼酸铵生产工艺过程中闭路循环(除去钼酸铵生成时消耗的氨)，进而促使该工艺具有环保、经济的双重收益。

蒸汽汽提技术回收水中氨的物理化学原理为氨与水分子相对挥发度的差别较大，氨水混合物在精馏塔内进行数十次气液相平衡，氨形成气态形式与液态水分离，同时氨气以氨水或液氨的方式进行回收。工艺流程见图1。

金堆城钼业股份有限公司钼酸铵生产过程中产生的废水经过氨废气中和吸收后的理化指标见表1。

1.2废水预处理
1.2.1废水中和时间考察
中和塔主要提高废水的pH值，以达到后续处理的要求，pH值越高，后续处理经济效益越高，中和塔运行的试验参数见表2。

从表2中数据知，中和塔正常运行过程中每循环约8～10min放料1次废水的pH值在8.0，如果继续提高废水的pH值，现场氨废气溢出达不到环保要求，所以中和塔运行参数定为每8～10min放料1次。
1.2.2絮凝剂考察
絮凝剂(PAM)对重金属沉淀速度、增加沉淀量多少具有很大的影响，本次试验考察絮凝剂对重金属在溶液的残留量影响及确定工艺絮凝剂加入量。在絮凝剂与重金属形成沉淀后，通过加入活性炭吸附重金属进而过滤除去重金属，废水原样和加入絮凝剂沉淀后废水指标见表3。
由表3可知，PAM为0.20%时，溶液中出现大量重金属沉淀，此时溶液中的重金属大部分除去，如Fe、Cu均在50mL/L以下，而Al、Zn、Pb均在10mL/L以下，同时继续增加PAM的用量对溶液中重金属量基本没有影响，因此PAM为0.20是最佳加入量。

经过絮凝剂处理后的废水用活性炭过滤器分离其固液成分，过滤后的废水经过检测分析其指标，具体指标见表4，重金属含量以mg/L计量。
由表4可知，经过活性炭处理后的废水，其重金属含量分别为：Fe为8mg/L左右，Cu在1mg/L以下，Al、Pb、Hg、Cd均在11mg/L，完全达到国家废水排放标准。
1.3预处理废水汽提试验
所谓汽提处理废水，即根据不同温度氨在水中浓度差异进而促使氨和水分离。依据不同温度下氨在水中的溶解度差异和工艺处理废水量的大小，汽提塔工作状况：
(1)正常运行时，塔底温度为105℃左右，塔顶温度为95℃左右；
(2)氨水回流量为0.3～0.5m3/h；
(3)汽提塔最大废水处理量为80～100m3/d。
废水处理的汽提试验采用汽提塔工况：塔顶温度为98℃；塔底温度为105℃；废水处理量为3.5m3/h；蒸汽压力为0.4MPa；蒸汽流量为350m3/h；NaOH溶液加入量为0.2m3/h，废水氨氮含量及汽提后水中氨氮含量见表5。

表5中数据显示，预处理的废水经过汽提塔处理后，氨氮含量有原来的35g/L降低至18mg/L以下，且工艺稳定。
表6为排放废水指标和国家废水排放标准。由国家废水排放标准和经过预处理、汽提的排放废水指标知，废水经过预处理、汽提后达到国家废水排放标准。

3.结论
(1)废水pH值在8.0以上；絮凝剂加入量在0.2%左右。
(2)汽提塔工况：塔底温度为105℃；塔顶温度为98℃；氨水回流量为0.3～0.5m3/h；350%的NaOH溶液加入量为0.2m3/h。
(3)废水经过预处理、汽提工序后，废水氨氮浓度降至18mg/L以下，达到国家废水2级排放标准。
(4)钼酸铵生产工艺与废水处理工艺联合形成一套钼酸铵环保工艺，该工艺达到了氨水回收利用和废水达到国家废水排放标准双重目的，既降低了钼酸铵生产成本，又解决了氨氮废水排放的环保问题。