安慶工業(yè)污水處理一體化設(shè)備廢水凈化裝置

　氣化廢水是煤氣化過(guò)程中，特別是洗滌、冷凝與分館階段產(chǎn)生的廢水。這類廢水成分復(fù)雜，污染物含量較高，水量大，且含有大量固體懸浮顆粒，有毒有害物質(zhì)也非常多。因煤種、氣化工藝不同，煤化工廢水污染物組成差別較大，處理流程也不相同，因此處理難度較高，急需一種高效的方法，降低處理量，使廢水回收再利用，降低煤氣化過(guò)程的水耗。

　　冷凍濃縮是近年來(lái)發(fā)展迅速的一種濃縮方式，主要是利用固液相平衡原理進(jìn)行固液分離。冷凍濃縮技術(shù)在低溫常壓下操作，降溫至水的冰點(diǎn)以下使水凍結(jié)成冰，利用冰與水溶液之間的固液相平衡，溶液冰點(diǎn)比水低的物理特性，使冰優(yōu)先析出，從而實(shí)現(xiàn)固液相分離溶液濃縮的目的。近年來(lái)，冷凍濃縮技術(shù)逐漸成熟，特別在食品領(lǐng)域得到推廣和廣泛應(yīng)用。將冷凍濃縮技術(shù)應(yīng)用于污水處理，一方面可以回收濃縮液中的物質(zhì)，進(jìn)行集中處理或回用，可減少?gòu)U水處理量，減低排放甚至另一方面得到的產(chǎn)水可以循環(huán)使用，可減少工業(yè)水需求量并減少污水排放量，從而提高工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約水資源。

　　早期的應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)冰晶生長(zhǎng)機(jī)理了解較少，且數(shù)據(jù)積累不足，冷凍濃縮技術(shù)的應(yīng)用受到限制。20世紀(jì)70年代，荷蘭Eind-hoven大學(xué)的THIJSSEN等成功利用奧斯特瓦爾德成熟效應(yīng)設(shè)置了再結(jié)晶器制造大冰晶，并建立了冰晶生長(zhǎng)與種晶大小及添加量的數(shù)學(xué)模型，從而使冷凍濃縮技術(shù)逐漸被應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

　　理論上冰的融化熱為334.4J/g，僅為汽化潛熱的1/7(水的汽化潛熱2257J/g)，所以冷凍濃縮需要的能量更低。文玲等對(duì)冷凍濃縮污水處理的能耗進(jìn)行了系統(tǒng)分析和計(jì)算，結(jié)果表明僅考慮污水處理能耗時(shí)，冷凍法比蒸發(fā)法節(jié)能30.35%，如果釆取預(yù)冷，可節(jié)能45.7%，如結(jié)合預(yù)冷和冰蓄冷后，比蒸發(fā)法節(jié)能62.5%。因此冷凍濃縮技術(shù)的能耗優(yōu)勢(shì)非常明顯。但目前冷凍濃縮技術(shù)產(chǎn)生淡水的再利用途徑目前還不明確，主要受處理產(chǎn)生的產(chǎn)水水質(zhì)的影響。

　　盡管有許多研究結(jié)果表明，可通過(guò)差示掃描量熱確定廢水玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而推算濃縮工藝水回收率。但在冷凍濃縮實(shí)際操作過(guò)程中，受濃縮液含量、操作條件等多種因素限制，產(chǎn)水實(shí)際水質(zhì)都不相同，但目前冷濃濃縮處理實(shí)際廢水的的研究報(bào)道極少。本研究以煤氣化廢水為處理對(duì)象開展冷凍濃縮技術(shù)研究，在不同濃縮倍率時(shí)分析處理后的產(chǎn)水水質(zhì)，從而確定冷凍濃縮在這種復(fù)雜工業(yè)廢水中的應(yīng)用前景。

　納氏試劑分光光度法是目前燃煤電廠實(shí)驗(yàn)室分析使用最多的氨氮分析手段。此法首先利用的堿性溶液與氨反應(yīng)生成淡紅棕色膠狀絡(luò)合物。在410~425nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，該絡(luò)合物的吸光度與氨氮濃度之間有很好的線性關(guān)系，使用分光光度計(jì)測(cè)得該溶液在特定波段的吸收值，可以換算得到樣品溶液中的氨氮濃度。該方法檢測(cè)下限為0.025mg/L，測(cè)定上線為2mg/L。

　　利用納氏試劑分光光度法分析燃煤電廠的末端廢水，具有簡(jiǎn)單、快捷等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一定的局限性。使用掩蔽劑的種類、溶液pH值、濁度、溫度、顯色時(shí)長(zhǎng)(即反應(yīng)時(shí)長(zhǎng))對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大;對(duì)于高濃度的氨氮廢水，需要稀釋后再測(cè)量;對(duì)于高余氯的廢水(一些電廠采用折點(diǎn)氯化工藝去除氨氮)，必須在測(cè)量前行余氯去除的預(yù)處理;納氏試劑配置過(guò)程中會(huì)使用劇毒的汞鹽，容易損害人體健康并對(duì)環(huán)境造成二次污染。

　　1.2 水楊酸-次氯酸鈉分光光度法

　　水楊酸-次氯酸鈉分光光度法是由Berthelot在1958年提出，是經(jīng)典的水體氨氮實(shí)驗(yàn)室分析方法。在存在下，銨與次氯酸鹽反應(yīng)生成氯胺，氯胺與水楊酸反應(yīng)生成藍(lán)綠色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的色度與氨氮的濃度成正比，使用分光光度計(jì)測(cè)得該溶液在410~425nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收值，可以換算得到樣品溶液中的氨氮濃度。該方法檢測(cè)下限為0.016mg/L，測(cè)量上線為1mg/L。

　　與納氏試劑分光光度法類似，以此法分析燃煤電廠高氨氮濃度樣品仍然需要行稀釋操作。對(duì)于金屬離子過(guò)多的廢水(例如脫硫廢水)，需要進(jìn)行預(yù)蒸餾。此外，水樣pH對(duì)測(cè)試結(jié)果有較大的影響，需要嚴(yán)格控制水樣的pH至11.6~11.7;顯色時(shí)長(zhǎng)不宜過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，15~20min是顯色時(shí)間范圍。

　　1.3 次溴酸鹽氧化法

　　在堿性介質(zhì)中，次溴酸鹽能夠?qū)钡癁閬喯跛猁}，然后以重氮-偶氮分光光度法測(cè)定亞硝酸鹽氮的總量，扣除原有亞硝酸鹽氮的濃度，即可測(cè)得水體中氨氮濃度。其測(cè)量上限為0.45mg/L。

　　該方法反應(yīng)靈敏，反應(yīng)時(shí)間短，操作過(guò)程中不需要使用劇毒物質(zhì)。水樣中原有的亞硝酸鹽會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏高，但是燃煤電廠末端廢水中亞硝酸鹽含量非常少，由此帶來(lái)的氨氮濃度測(cè)量偏差也幾乎可以忽略。與此同時(shí)，燃煤電廠末端廢水中較高的有機(jī)質(zhì)也會(huì)消耗次溴酸鈉，導(dǎo)致測(cè)得的結(jié)果偏高。由于次溴酸鈉溶液每次使用均需要現(xiàn)配，試劑準(zhǔn)備較為繁瑣，這也限制了該方法在電廠氨氮檢測(cè)的應(yīng)用。

　安慶工業(yè)污水處理一體化設(shè)備廢水凈化裝置

　　氨氣敏電極是一種復(fù)合電極，由內(nèi)電極、氣敏膜和塑料外殼組成。其中氨氣敏膜只允許氨氣通過(guò)，水分子和其他離子均不允許通過(guò);內(nèi)電極包括以pH玻璃電極為指示電極，以銀-氯化銀為參比電極。當(dāng)水樣中的pH在11以上時(shí)，銨鹽轉(zhuǎn)化為氨分子擴(kuò)散通過(guò)氣敏膜進(jìn)入電極液，使電極電位發(fā)生變化。當(dāng)溶液離子強(qiáng)度、酸度、性質(zhì)及電極參數(shù)恒定條件下，pH玻璃電極測(cè)得的溶液電位值與氨濃度符合能斯特方程，即可確定樣品中氨氮的含量。該方法的氨氮測(cè)量范圍為0.02~1000mg/L，檢出限能達(dá)到0.02mg/L。

　　該方法操作簡(jiǎn)單，需進(jìn)行預(yù)處理，測(cè)量范圍大、精度高、周期短，測(cè)量過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生二次污染，不受水樣的濁度和色度干擾，運(yùn)行成本低廉。美中不足，氨氣敏電極中的氣敏膜容易損壞，導(dǎo)致電極壽命較短、更換頻率較高，增加了設(shè)備成本?？傮w而言，氨氣敏電極法既能用于在線監(jiān)測(cè)，也能用于實(shí)驗(yàn)室分析，非常適合燃煤電廠的實(shí)際需求。

　　離子選擇性電極是一種帶有敏感膜并且能夠?qū)︿@離子有選擇性響應(yīng)的電極。這種電極置于樣品溶液中，離子濃度變化會(huì)在敏感膜內(nèi)外產(chǎn)生一定的電位差，通過(guò)能斯特方程可以轉(zhuǎn)換得到銨離子濃度。

　　離子選擇性電極法測(cè)量氨氮具有精確度高、靈敏度高、測(cè)試速度快、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有無(wú)法應(yīng)用于微量樣品的檢測(cè)、維護(hù)困難、操作復(fù)雜、費(fèi)用高昂等缺點(diǎn)，因此目前在實(shí)驗(yàn)室使用較多，還沒有全面推廣。據(jù)吳柯琪等的研究結(jié)果，用新型的固態(tài)離子選擇性電極替換傳統(tǒng)的填充液式離子選擇性電極，使得該氨氮檢測(cè)方法具有更高的選擇性、低檢測(cè)下限、檢測(cè)方便、不易損壞的優(yōu)點(diǎn)，有潛力被用于電廠末端廢水氨氮分析。

　　王維德等建立了吹脫-電導(dǎo)法測(cè)定水中氨氮的方法。將水樣pH調(diào)節(jié)至堿性并加熱至90℃使NH4+變成NH3，逸出的氨分子被稀硫酸吸收。一定濃度范圍內(nèi)，吹脫的氨氣濃度與吸收液電導(dǎo)率變化線性相關(guān)，可根據(jù)電導(dǎo)率測(cè)得水樣中的氨氮濃度。該方法測(cè)量上限可達(dá)50mg/L，檢出限為0.1mg/L。

　　該方法理論可行，但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)有較大的檢測(cè)誤差，以吹脫-電導(dǎo)法原理研制的氨氮自動(dòng)分析儀測(cè)定氨標(biāo)準(zhǔn)溶液，相對(duì)誤差可達(dá)28%。不符合當(dāng)下燃煤電廠對(duì)末端廢水氨氮濃度檢測(cè)的需求，幾乎不具有實(shí)際應(yīng)用前景。