TMP高浓度氨氮废水资源化处理工艺研究_朱兆友

开发应用2009,Vol.26No.10化学与生物工程Chemistry&Bioengineering76收稿日期:2009-06-12作者简介:朱兆友(1961-),男,江苏洪泽人,副教授,硕士生导师,研究方向:清洁化工工艺。TMP高浓度氨氮废水资源化处理工艺研究朱兆友,杨文玉,王龙龙(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)摘要:采用特殊汽提技术对TMP高浓度氨氮废水进行了处理,探讨了pH值、蒸汽量、废水温度对氨氮去除率的影响及回流比对塔顶氨含量的影响。确定最佳工艺条件如下:pH值为11,蒸汽量为90g·kg-1,废水温度为70℃,回流比为1.8。此时氨氮去除率为99.5%,出水的氨氮含量≤25mg·L-1,塔顶氨含量可达到17%。该处理工艺在有效治理废水的同时,实现了资源回收利用,具有很好的工业应用前景。关键词:TMP;氨氮废水;汽提;废水处理中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1672-5425(2009)10-0076-03目前,氨氮已成为城市地表水的主要污染物之一。水体中氮含量超标时,将引起水体富营养化,水体中藻类及微生物大量繁殖,严重时将导致鱼类大量死亡。随着废水中氨氮含量逐渐成为重点监控指标,氨氮废水的处理,特别是高浓度氨氮废水的处理已成为环境技术重要的研究方向。目前,工业上处理氨氮废水的方法主要有汽提法[1～4]、离子交换法[5]、折点加氯法、化学沉淀法[6]等,但由于处理成本及技术等问题,要实现工业化还有一定困难。因此,开发高效合理的高浓度氨氮废水处理技术具有重要的现实意义。某制药厂TMP生产过程中产生的高NH3-N废水排放量约60m3·h-1、pH值为8.0～8.2、NH3-N含量高达5000mg·L-1以上。针对该TMP高浓度氨氮废水的组成特性,作者在此采用汽提工艺对其进行了资源化处理,拟为工业化设计提供依据。1实验1.1试剂与仪器四硼酸钠、邻苯二甲酸氢钾、氯化钾,均为分析纯。DL2003型氨氮测定仪;PH510型台式酸度计。1.2装置(图1)1.3方法以促析剂处理后的TMP高浓度氨氮废水作为汽提实验装置的进水。打开蒸汽发生器,待塔顶温度达到95℃以上时,打开进料阀门,保持全回流状态一段时间后,调节至设定的回流比,采出一定量的馏分。待柱顶温度稳定后,测定塔釜出水的氨氮含量。图1汽提实验装置图Fig.1Thesettingdiagramofstrippingexperiment1.4分析与检测用氨氮测定仪测定废水氨氮值;用酸度计测定溶液的pH值。2结果与讨论2.1pH值对废水氨氮去除效果的影响在蒸汽量(根据蒸汽发生器加热功率换算,单位为g蒸汽/kg废水,用g·kg-1表示)为90g·kg-1、废水温度为70℃、回流比为1.8的条件下,考察废水pH值对氨氮去除率的影响,结果见图2。从图2可以看出,随着pH值的升高,氨氮去除率先增大而后趋于平缓。当pH值为11时,氨氮去除率为99.5%;当pH值大于11时,氨氮去除率提高不显著。因此,选择适宜的pH值为11。水中的氨氮,大多以氨离子(NH+4)和游离氨(NH3)保持平衡的状态而存在,其电离平衡关系式为:NH3+H2ONH+4+OH-,在碱性条件下,废水朱兆友等:TMP高浓度氨氮废水资源化处理工艺研究/2009年第10期77图2pH值对氨氮去除率的影响Fig.2TheeffectofpHvalueonremovalrateofNH3-N中的氨氮主要以游离氨(NH3)的状态存在,可用高温水蒸气带出氨氮废水中的氨,通过充分的气液传质过程,废水中溶解的游离氨穿过气液界面,向气相转移,从而达到脱除氨氮的目的。2.2蒸汽量对废水氨氮去除效果的影响在pH值为11、废水温度为70℃、回流比为1.8的条件下,考察蒸汽量对氨氮去除率的影响,结果见图3。图3蒸汽量对氨氮去除率的影响Fig.3TheeffectofsteamamountonremovalrateofNH3-N从图3可以看出,随着蒸汽量的增加,氨氮去除率不断提高。当蒸汽量为90g·kg-1时,氨氮去除率为99.5%;当蒸汽量大于90g·kg-1时,氨氮去除率提高不显著。因此,选择适宜的蒸汽量为90g·kg-1。2.3废水温度对氨氮去除效果的影响在蒸汽量为90g·kg-1、废水pH值为11、回流比为1.8的条件下,考察废水温度对氨氮去除率的影响,结果见图4。从图4可以看出,当废水温度低于70℃时,随着废水温度的升高,氨氮去除率也不断提高;当废水温度为70℃时,氨氮去除率达到99.5%;当废水温度超过70℃后,氨氮去除率提高不明显。因此,选择适宜的废水温度为70℃。2.4回流比对塔顶氨含量的影响在蒸汽量为90g·kg-1、废水温度为70℃、pH值图4废水温度对氨氮去除率的影响Fig.4Theeffectofwa