劉國(guó)旗，任志勇，李歡，郅歡歡，王紅梅，張靜，白延利，孟俊杰

（1.蘭州金川貴金屬材料股份有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.國(guó)家鎳鈷新材料工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730000）

隨著工業(yè)化水平和程度的提高，冶金、石油、制藥、化學(xué)等工業(yè)規(guī)模與產(chǎn)量的快速擴(kuò)大和提升，使得工業(yè)廢水的排放量不斷增大，廢水中氨氮含量急劇攀升，給工業(yè)廢水治理和水資源環(huán)境保護(hù)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。氨（NH3）中的N原子具有孤電子對(duì)，具有良好配位能力，極易與過(guò)渡金屬（Fe、Co、Cu、Ni）或貴金屬金屬（Pt、Pd、Ru、Rh）形成配位化合物，化工領(lǐng)域中，氨配位的金屬化合物具有十分重要的地位[1]。通過(guò)對(duì)公司所提供的工業(yè)廢水進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示，該廢水中氨氮含量為800mg/L-1200mg/L。目前園區(qū)污水處理廠(chǎng)生化處理池所能接受的氨氮濃度≤300mg/L，已經(jīng)超出了園區(qū)制定的排放標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)高濃度氨氮廢水的處理，則當(dāng)前使用頻次較高且行之有效地方法主要有吹脫法、濕式催化氧化法、化學(xué)沉淀法等。吹脫法、對(duì)操作過(guò)程要求嚴(yán)格，而且吹脫法將氨吹到大氣中，造成二次污染；濕式催化氧化法的催化劑價(jià)格昂貴。

化學(xué)沉淀法，又稱(chēng)磷酸銨鎂沉淀法。該方法的主要原理是通過(guò)向含有高含量氨氮的工業(yè)廢水中投入M和P的試劑，與廢水中的氨氮元素和磷元素發(fā)生反應(yīng)，以磷酸銨鎂沉淀物方式析出，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)污水中氮、磷的有效回收?；瘜W(xué)沉淀法在能源緊張的今天，受到了人們普遍的關(guān)注。我們采用化學(xué)沉淀法，加入M和P的試劑，設(shè)計(jì)了適合工業(yè)生產(chǎn)的最佳實(shí)驗(yàn)方案，使治理后的工業(yè)廢水能夠達(dá)到園區(qū)廢水處理廠(chǎng)生物法進(jìn)一步處理的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與主要儀器設(shè)備

實(shí)驗(yàn)原材料包括：氨氮工業(yè)廢水（蘭州金川貴金屬材料股份有限公司）、沉淀劑M（鎂鹽）、沉淀劑P（磷酸鹽）、氫氧化鈉（工業(yè)堿）等。

主要儀器設(shè)備包括：反應(yīng)釜、溶解罐、過(guò)濾設(shè)備、工業(yè)泵、水浴鍋、燒杯、磁力攪拌器、pH數(shù)字測(cè)定儀等。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與工藝流程

量取氨氮廢水5L，加入10L的反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)pH值到9-10之間，再將已經(jīng)完全溶解的沉淀劑M溶液全部加入至反應(yīng)釜中，調(diào)節(jié)pH值在9-10之間，將完全溶解的沉淀劑P溶液緩慢加入反應(yīng)釜中，控制加入時(shí)間速度為15-20mL/min之間。最后再次調(diào)節(jié)pH值到9-10之間，攪拌30min，靜置沉降4h之后過(guò)濾，得到的沉淀進(jìn)行回收，廢水排放至園區(qū)廢水廠(chǎng)。

2 結(jié)果與討論

2.1 藥劑加入量對(duì)氨氮處理效果的影響

廢水中NH3-N的處理結(jié)果與沉淀劑M、P的加入量成正比例關(guān)系，藥劑加入越多，處理效果越好。當(dāng)摩爾比為1.0：1.0：1.1的情況下，廢水中氨氮濃度達(dá)到280mg/L，已滿(mǎn)足工業(yè)園區(qū)廢水廠(chǎng)生物法處理對(duì)公司的排放要求，所以最終選取1.0：1.0：1.1作為本工藝的優(yōu)選比例。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)氨氮處理效果的影響

在固定沉淀劑的加入量NH3-N：M： P =1.0：1.0：1.1的條件下，不同反應(yīng)時(shí)間氨氮處理效果不同。反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，處理效果越好，在40min以后時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響就變得不是很大，已滿(mǎn)足園區(qū)廢水廠(chǎng)對(duì)公司的排放要求。

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)氨氮處理效果的影響

在固定沉淀劑的加入量NH3-N：M： P =1.0：1.0：1.1，反應(yīng)時(shí)間t=40min的條件下，用不同溫度的水浴鍋對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，最終測(cè)出反應(yīng)后水樣中的氨氮含量如圖1所示。溫度在10-50℃時(shí)該工藝對(duì)氨氮具有很好的處理效果，已滿(mǎn)足園區(qū)廢水廠(chǎng)對(duì)公司的排放要求。

圖1 反應(yīng)溫度對(duì)氨氮處理效果的影響

2.4 反應(yīng)pH值對(duì)氨氮處理效果的影響

在固定沉淀劑的加入量NH3-N：M： P =1.0：1.0：1.1，溫度T=30℃，反應(yīng)時(shí)間t=40min的條件下，調(diào)節(jié)不同的體系pH值。pH=8-10的范圍內(nèi)，處理效果最明顯，過(guò)低過(guò)過(guò)高都會(huì)生成其他雜質(zhì)而消耗藥劑，所以最終確定反應(yīng)的pH值為8.5。

2.5 不同氨氮初始濃度的處理效果

在固定沉淀劑的加入量NH3-N：M： P =1.0：1.0：1.1，溫度T=30℃，體系pH=8.5，反應(yīng)時(shí)間t=40min的條件下，不同氨氮初始濃度的處理效果不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，即使初始濃度不同，均可以將氨氮含量降低到300mg/L以下，說(shuō)明次工藝的實(shí)用性非常強(qiáng)。

表1 工業(yè)化處理試驗(yàn)結(jié)果

2.6 工業(yè)化處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果

工業(yè)化處理?xiàng)l件：（1）沉淀劑加入比例NH3-N：M：P =1.0：1.0：1.1 ；（2）反應(yīng)溫度T=30℃ ；（3）最佳反應(yīng)pH=8.5（4）反應(yīng)時(shí)間t=40分鐘。

工業(yè)化處理結(jié)果如表1，其中日廢水處理量70-200噸，廢水初始pH=5.6-9.5之間，初始NH3-N值在700-1500 mg/L之間，處理后的NH3-N值降低至300mg/L以下，滿(mǎn)足工業(yè)園區(qū)廢水處理廠(chǎng)生物法處理的排放要求。

3 結(jié)論

通過(guò)設(shè)置單因素控制實(shí)驗(yàn)，考察了沉淀劑加入量、溫度、時(shí)間、pH值對(duì)氨氮處理效果影響，最佳實(shí)驗(yàn)條件如下：（1）沉淀劑加入比例NH3-N：M：P =1.0：1.0：1.1；（2）反應(yīng)溫度T=30℃ ；（3）最佳反應(yīng)pH=8.5（4）反應(yīng)時(shí)間t=40分鐘。