熊紅英

（中國石化勝利油田分公司 技術(shù)檢測(cè)中心，山東 東營(yíng) 257000）

高鹽污水中低質(zhì)量濃度氨氮的物理去除方法

熊紅英

（中國石化勝利油田分公司 技術(shù)檢測(cè)中心，山東 東營(yíng) 257000）

對(duì)高溫高鹽采油污水中氨氮難以通過生化脫氮去除的問題開展加堿曝氣去除試驗(yàn)研究。通過不同水溫、不同p H和曝氣對(duì)比試驗(yàn)，提出在多股污水混合處理的污水廠，高溫、高鹽、高氨氮的污水在與其他污水混合前，利用污水水溫高的特點(diǎn)，先投加石灰乳調(diào)節(jié)污水p H值，通過曝氣除去部分氨氮后，再與其他污水混合進(jìn)行后續(xù)處理的思路，以確保污水中氨氮得到有效去除。

氨氮；石灰；去除；物理方法；曝氣

采油污水中氨氮質(zhì)量濃度一般在15～100 mg／L，由于采油污水的成分復(fù)雜、高溫、高氯離子、可生化性差的特征，依靠生化法脫氮難度相當(dāng)大［1］。過量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，降低水體觀賞價(jià)值，被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會(huì)影響水生物甚至人類的健康。因此，廢水脫氮處理受到人們的廣泛關(guān)注。一般工業(yè)廢水溫度和鹽度均在常規(guī)生物處理的要求范圍，可生化性較高，降低COD和脫氮除磷基本形成一整套較為成熟的處理工藝。而采油污水高溫、高氯離子，對(duì)這類廢水采用常規(guī)的生化工藝時(shí)存在著耐高溫、高鹽，微生物難以培養(yǎng)和繁殖，生物硝化作用不明顯、鈣鎂物質(zhì)易在處理設(shè)備上形成垢層、設(shè)備腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重等難以克服的技術(shù)難題。為確保氨氮的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，必須采取新的脫氮措施。目前，主要的脫氮方法有生物脫氮、折點(diǎn)加氯［2］、氣提吹脫和離子交換法等［3］，但均不適宜于高溫高鹽采油污水處理。筆者根據(jù)某采用“粉煤灰吸附＋氧化塘”工藝污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)條件和采油污水特點(diǎn)，進(jìn)行了“加堿＋曝氣”前期預(yù)處理試驗(yàn)，取得了較好的去除效果。

1 試驗(yàn)

1.1 儀器設(shè)備

本除氮方法試驗(yàn)儀器設(shè)備主要有：金壇宏華SHA－BA水浴恒溫振蕩器、PHSJ－4A酸度計(jì)、銀湖SL－2800型魚缸充氣機(jī)、全玻璃氨氮蒸餾裝置和7230G型分光光度計(jì)。

1.2 試驗(yàn)用水

混合前試驗(yàn)水樣取自該采油污水處理廠進(jìn)口處，氨氮質(zhì)量濃度（ρ氨氮）45～70 mg／L，水溫50～60℃，p H為6.8～7.5之間；混合后水樣取自該污水處理廠采油污水與電廠沖灰水混合后水樣，氨氮質(zhì)量濃度25～40 mg／L，水溫25～40℃，p H值為6.8～7.5之間。

1.3 試驗(yàn)方法

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：在現(xiàn)場(chǎng)采集水樣，用石灰調(diào)節(jié)p H值，分別進(jìn)行曝氣和不曝氣試驗(yàn)，同時(shí)用不調(diào)p H污水進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

室內(nèi)試驗(yàn)：取水樣約4 L，置于5 L燒杯中，分別做調(diào)節(jié)p H值和曝氣試驗(yàn)（曝氣用魚缸用充氣機(jī)），同時(shí)進(jìn)行同一溫度下不調(diào)p H值和曝氣對(duì)比試驗(yàn)。利用水浴恒溫振蕩器調(diào)節(jié)污水溫度。

2 結(jié)果與討論

2.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

在氣溫20℃左右，現(xiàn)場(chǎng)采集約400 L與沖灰水混合后水樣，分別置于5個(gè)500 L敞口塑料桶中，其中不調(diào)p H值，做參照試驗(yàn)；其余4個(gè)分為2組，用石灰調(diào)節(jié)p H 值到9.2和10.2左右［4］，分別進(jìn)行曝氣和不曝氣試驗(yàn)，不加熱情況下，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表1和圖1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)不同p H值下氨氮去除試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

圖1 現(xiàn)場(chǎng)不同p H值下氨氮去除實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在自然條件下，污水水溫較低時(shí)，氨氮去除效率較低，5 d后去除率只有30.6%。在水溫相同情況下，污水p H值高時(shí)，去除率高，其中p H＝9.2時(shí)，不曝氣情況下，5 d后去除率達(dá)到33.1%；p H＝10.16時(shí)，不曝氣情況下，5 d后去除率大到63%，曝氣情況下，去除效果明顯高于不曝氣情況，p H值為9.2和10.16時(shí)，5 d后，曝氣比不曝氣的去除率分別高36%和12.2%。

2.2 室內(nèi)曝氣試驗(yàn)

單獨(dú)采取混合前采油污水和混合后污水，加石灰調(diào)節(jié)p H值到9.0以上，靜置15 min后［5］，取清液進(jìn)行曝氣試驗(yàn)，分別在溫度42和45℃時(shí)，采集不同時(shí)段水樣分析氨氮含量。

溫度42℃時(shí)氨氮吹脫試驗(yàn)結(jié)果見圖2，45℃時(shí)結(jié)果見圖3。從圖2和圖3可以看出，加石灰調(diào)節(jié)p H值后，對(duì)氨氮吹脫效果較明顯。42℃時(shí)，經(jīng)2 h曝氣后，混合前采油污水氨氮質(zhì)量濃度從54下降到33.2 mg／L；45℃時(shí)，經(jīng)2 h曝氣后，采油污水氨氮質(zhì)量濃度從53.5下降到33.7 mg／L，氨氮去除率均達(dá)到35%以上，比混合后，氨氮質(zhì)量濃度較低時(shí)去除率要高上一些。45℃時(shí)實(shí)驗(yàn)污水p H值為8.5～9.0，而42℃時(shí)p H值為8.5～9.3，因此在溫度較高的情況下可以減少堿的投加量。

圖2 42℃曝氣實(shí)驗(yàn)氨氮去除效果

圖3 45℃曝氣實(shí)驗(yàn)氨氮去除效果

2.3 水溫的影響

采油污水水溫較高，本試驗(yàn)所用污水水溫在50℃以上，但如與石灰水混合后，則水溫將下降到40℃以下。為了解水溫對(duì)氨氮去除的影響，開展了對(duì)照試驗(yàn)。采取污水廠進(jìn)口水樣，用石灰將p H值調(diào)到9，靜置15 min后，分別取4 L上清水樣，在25、35和45℃恒溫條件下，進(jìn)行曝氣試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在相同p H值情況下，水溫越高，氨氮去除率越高。經(jīng)過6 h后，水溫25℃時(shí)去除率只有5.4%，35℃時(shí)提高到37%，45℃時(shí)達(dá)到62%。

表2 不同水溫下，氨氮去除效果

2.4 不同p H值下氨氮去除效果對(duì)比

從前面試驗(yàn)可以看出，p H值高時(shí)，對(duì)氨氮去除效率明顯提高。為了解p H值對(duì)氨氮去除的影響，開展了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)用水皆為4 L污水處理廠進(jìn)水，用石灰分別將p H值調(diào)節(jié)到9，10，11左右。靜置15 min后，取上清液，在45℃恒溫條件下，進(jìn)行曝氣實(shí)驗(yàn)。同時(shí)取原水進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同p H下對(duì)比試驗(yàn)

從結(jié)果看，p H值高時(shí)，氨氮去除率高。在45℃水溫下，經(jīng)過3 h曝氣，原始p H 值為7.43，9.02，9.99和11.02的污水，氨氮去除率分別為12.8%，48.6%，56.5%和63%。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)際應(yīng)用中建議采用如下工藝流程：在污水處理廠前端或聯(lián)合站調(diào)水口增加氨氮物化去除裝置，利用此時(shí)水溫較高的有利條件，增設(shè)石灰乳投加裝置調(diào)節(jié)污水p H值，利用鼓風(fēng)機(jī)或曝氣機(jī)曝氣和充氧。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，考慮水溫和處理成本，曝氣時(shí)間以2～3 h為宜；處理后污水再與充灰水混合，進(jìn)入下步吸附和生化處理流程。該工藝也適用于其他進(jìn)入綜合污水處理廠高溫、高鹽等難生物脫氮污水的前期預(yù)處理。

3 結(jié) 論

（1）現(xiàn)場(chǎng)不加熱試驗(yàn)表明，采油污水與沖灰水混合后，污水水溫較低，此時(shí)氨氮去除效率較低，5 d后去除率只有30.6%；在水溫相同情況下，污水p H高時(shí)，去除率高；曝氣情況下，去除效果要明顯高于不曝氣情況［6］。

（2）現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)試驗(yàn)表明，p H值高時(shí)，氨氮去除率高，但考慮到成本和后續(xù)生化處理及排放水質(zhì)要求，p H值宜控制到9.5以下，以確保通過曝氣除氨氮和與沖灰水或其它污水混合后，p H值能降到要求范圍［7］。

（3）室內(nèi)試驗(yàn)表明，水溫高時(shí)，采油污水中氨氮物理去除率較高。因此，在通過加堿去除污水中氨氮時(shí)，應(yīng)充分利用污水水溫。

（4）曝氣能明顯提高氨氮去除效率，同時(shí)，在投加難溶的石灰乳時(shí)，通過曝氣能起到充氧和充分?jǐn)嚢枳饔?，減少石灰用量，降低底渣產(chǎn)生量。

［1］ 鐘金松，閔育順，肖賢明.淺談高濃度氨氮廢水處理的可持續(xù)發(fā)展方向［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31（2）：92－94.

［2］ 錢福國，陳天虎，瞿麗.安徽宣城天然斜發(fā)沸石深度處理氨氮廢水研究［J］.非金屬礦，2008，31（2）：62－65.

［3］ 崔樹軍，谷立坤，張建云，等.高氨氮廢水的處理技術(shù)及研究應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.中國給水排水，2010，14（7）：26－29.

［4］ 陳徉，陳英文，彭慧，等.磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮廢水及沉淀劑的回用［J］.化工環(huán)保，2008，28（1）：16－19.

［5］ 黃曉鳴，陳天虎，潘敏，等.錳礦石氧化－磷酸銨鎂沉淀預(yù)處理焦化廢水［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2009，22（6）：713－717.

［6］ 何巖，趙由才，周恭明.高濃度氨氮廢水脫氮技術(shù)研究進(jìn)展［J］.工業(yè)水處理，2008，28（1）：1－4.

［7］ 宋衛(wèi)鋒，駱定法，王孝武，等.折點(diǎn)氯化法處理高NH3－N含鈷廢水試驗(yàn)與工程實(shí)踐［J］.環(huán)境工程，2006，24（5）：12－13.

X703 < class="emphasis_bold">［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］

1673－5935（2012）01－0018－03

2011－12－06

熊紅英（1966－），女，江蘇昆山人，中國石化勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心工程師，主要從事污染治理研究。

［責(zé)任編輯］ 辛艷萍