微波技术处理焦化废水中的氨氮研究_林莉

微波技术处理焦化废水中的氨氮研究林莉,袁松虎,李泰平,陆晓华*(华中科技大学环境科学研究所,武汉430074)摘要:分别以中等浓度氨氮的焦化生化处理外排水和含高浓度氨氮的焦化蒸氨废水为处理对象,采用微波技术进行脱氮处理研究。结果表明:对于初始浓度为331mg/L的生化外排水,当pH值11时,微波处理3min后氨氮浓度降为6mg/L;对于初始浓度为1350mg/L的高浓度蒸氨废水,当pH值为11时,微波处理5min后氨氮浓度降至54mg/L。该研究为中高浓度氨氮废水处理提供了新思路。关键词:微波;氨氮;焦化废水中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1003-6504(2006)08-0075-02目前我国焦化生产行业排放的废水中含有高浓度氨氮,现有生化水处理技术处理后的水难以达标排放,成为焦化废水处理中的难题之一。传统的氨氮治理方法如蒸氨法、A/O生物脱氮法、折点加氯法、离子交换法等[1],不能高效、经济、稳定的处理氨氮废水。由于微波技术具有快速高效、操作简单、省时节能、易实现工业化等特点,近几年在环保领域的应用研究也得到广泛关注,如土壤中多氯联苯的降解[2],气体中NOX、H2S等气体[3-4]和溶液中有机污染物的消除[5-6]等。本文首次将微波技术应用于废水脱氮处理的研究中,着重研究了微波处理高浓度氨氮废水的工艺条件,为废水脱氮处理提供了新的技术思路。1实验部分1.1废水的来源与水质本实验所用水样来自武汉钢铁集团公司焦化公司。目前焦化公司的废水采用强化脱酚活性污泥法,该生化系统处理的外排水NH3-N浓度为331mg/L;焦化公司的蒸氨废水原水pH为9,NH3-N浓度为1350mg/L。1.2仪器与试剂LG微波炉,700W;pH计:pHS-25型,上海雷磁仪器厂;WT-1便携式氨氮分析仪,武汉沃特环保有限公司;MnO2,分析纯,国药集团化学试剂有限公司。1.3实验方法取100mL废水于500mL烧杯中,用硫酸和氢氧化钠溶液调节废水的pH值。取一定量MnO2于烧杯中[7],搅拌1min。用微波辐照后冷却至室温,补加蒸馏水至100mL。采用纳氏试剂光度法测定氨氮浓度。2结果与讨论2.1pH值对生化外排水微波脱氮效果的影响以武钢焦化公司污水处理厂氨氮浓度为331mg/L的生化外排水为处理对象。加入MnO250g,微波700W处理3min,考察pH值对氨氮处理效果的影响。结果如图1。结果表明,随初始pH值升高,NH3-N去除率迅速上升;当初始pH值达到11时,NH3-N去除率达到98%以上。可见pH值是影响脱氮效果的重要因素。水中氨氮的形态分布系数:!NH3=[OH-]/[OH-]+Kb-NH3。不同pH条件下,水中氨氮的形态分布系数计算结果如表1。可见,当pH值为11时,水中的游离氨占总氨氮的98%以上,微波辐射的结果表明,当pH=11时,水中氨氮值从初始的331mg/L降至6mg/L。废水中NO2-和NO3-的浓度检测结果证明,微波处理前后水中NO2-和NO3-的浓度基本没有变化,由此推知微波作用的机理主要是通过微波的热效应将氨氮挥发出去。微波加热具有快速高效的特点,在MnO2存在的情况下微波可以很短时间内将废水加热到较高温度,因此微波脱氮可以达到快速脱氮的效果。表1不同pH条件下NH3的分布系数2.2微波对含高浓度氨氮的蒸氨废水的脱氮效果焦化公司的高浓度蒸氨废水成分复杂,氨氮浓度高。目前一般采用蒸氨工艺,调节原水的pH值为11,蒸出的氨循环使用,运行成本很高,且出水氨氮仍达400mg/L左右,该废水直接进入生化系统,是生化系统中高浓度氨氮的主要来源。实验采用微波技术对高基金项目:武钢焦化公司生化外排水COD达标治理技术研究(QR/D0290401004)作者简介:林莉(1983-),女,硕士,研究方向为水污染控制,(电子信箱)artemis066@163.com。pH值357911NH3分布系数5.56×10-75.56×10-55.53×10-30.3570.982微波技术处理焦化废水中的氨氮研究林莉,等75DOI:10.19672/j.cnki.1003-6504.2006.08.031第29卷第8期2006年8月环境科学与技术浓度蒸氨废水进行处理,并研究了处理的工艺条件。2.2.1微波作用时间对蒸氨废水脱氮效果的影响取浓度为1350mg/L的蒸氨废水,调节pH为11,加入MnO250g,微波700W分别辐照3min、4min、5min、6min、7min、8min。结果如图2所示。可见,随着微波辐射时间的延长,NH3-N去除率不断上升,当微波时间达到5min时,NH3-N去除率达到96%,废水中的氨氮浓度降低到54mg/L。继续延长微波辐射时间,处理效果略有提高,但变化不明显。考虑经济因素,选定5min为最佳处理