鸟粪石法处理电解锰氨氮废水试验研究
2020-09-23
来源:星星旅游
第3期 黎朝,等:鸟粪石法处理电解锰氨氮废水试验研究 ・l23・ 鸟粪石法处理电解锰氨氮废水试验研究 黎朝 ' ,张静 ’ ,黄江波 ,孙伟 ,黄伟 , ,徐文圻 ,2,。 (1.中国有色桂林矿产地质研究院有限公司,广西桂林 541004;2.广西环境污染控制理论与技术重点实验室, 广西桂林 541004;3.广西环境治理工程技术研究中心,广西桂林 541004) 摘要:本试验采用鸟粪石法处理电解锰氨氮废水,试验的最佳条件是:最佳加药顺序依次是Na2HPO4・12H2O、NaOH溶液、MgSO4・ 7H2O,反应系统恒定pH值为1o,n(PO4 )/n(NH4 )=1.6、n(Mg2 )/n(NH4 )=1.6。在最佳反应条件下,氨氮去除率为93.8%。 利用钾A型分子筛深度处理鸟粪石法预处理后的废水,去除效率为61.9%,残留的氨氮浓度为23.6mg/L,达到《污水综合排放标准》 (GB8978—1996)二级标准相应限值。 关键词:氨氮废水;鸟粪石法;钾A型分子筛 中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1008—021X(2017)03~0123—03 Experimental Study of Treatment of Ammonia——Nitrogen Electrolytic Manganese Wasterwater by Struvite Precipiatiton Li Zhao , ,Zhang Jing , ,Huang Jiangbo ' ,Sun Wei ' ,Huang Wei‘' ,Xu Wenxin , ・。 (1.China Nonferrous Metals(Guilin)Geology and Mining Co.,Ltd.,Guilin 541004,China; 2.Guangxi Key Laboratory of Environmental PoHution Contml Theory and Technology,Guilin 541004,China; 3.Technological Research Center of Guangxi Environment Treatment nd Engianeering,Guilin 541004,China) Abstract:In the work,the factors affecting nitrogen removal from the simulated wastewater by the method were studied with Na2HPO4・12H2O and MgSO4・7H2O as precipitnts.The optaimal technological conditions for the ammonia nitogen warstewater treatment were as obtained oHofws:constant pH value 10,reaction mole ratio n(Mg ):n(NH4 ):n(PO4 一),1.6:1:1.6, reaction time,30min;under the condition of the optimal conditions,the ammonia nitrogen removal rate reached to 93.8%,and residual ammonia nitrogen concentration was 62mg/L.The pretreated wastewater was further cope wih by Moltecular sieve with 60min reaction time,and residual ammonia nitrogen concentration was 23.6mg/L. Key words:ammonia nitogen wastrewater;stmvite;molecular sieve 我国是世界上最大的电解锰生产国,电解锰产量约占世界 (MAP)结晶,然后通过重力沉淀,将MAP从废水中分离。 总产量的98%…。由于电解锰行业的迅猛发展,导致高品位锰 矿耗竭,利用低品位锰矿生产一吨电解锰所排放的渣量为9~ 1h,截止到2014年我国累计产生的锰渣量约为10000万t J。 1材料与方法 1.1 实验仪器和材料 实验室主要仪器:电子天平(舜宇恒平仪器)、台式电极pH 计(METLER TOLEDO FE20)、紫外一可见分光光度计(WTw, 电解锰渣主要含有锰、可溶性盐类及其他固态矿物成分, 锰渣中含的锰的量约占总锰的10%,占干渣重量的1.5%一 4%,并带走45%左右的氨氮 。可见氨氮是电解锰渣中最主 要的污染物之一,也是造成水体富营养化主要原因之一,直接 排放会对鱼类等水生生物有直接的危害。我国“十二五”期间 已将氨氮纳入总量控制指标,因此研究行业废渣、废水中氨氮 污染高效治理技术迫在眉睫。本试验采用鸟粪石法处理安全 处置电解锰渣时的中间废水,使处理后的废水可回用于锰渣安 Photolab 6600 uv—vis)、六联搅拌器(江苏金坛市佳美仪器制造 有限公司)。 实验主要试剂:NH4NO3、MgSO4・7H2O、Na2HPO4・ 12H O、NaOH、KI(分析纯,生产商为西陇化工股份有限公司)、 HgI(贵州市铜仁化学试剂厂)等。 废水水质:本次试验废水取自电解锰渣安全处置过程中间 废水,经测定废水中氨氮浓度为1000 mg/L。 全处置环节。鸟粪石结晶沉淀法就是向含有NH 的废水中投 加Mg“和PO ,使之生成难溶的复盐MgNH PO ・6H O 收稿日期:2016—12—20 1.2 实验方法 基金项目:广西环境污染控制理论与技术重点实验室(任务书编号:16—380—09);金属选冶固体废弃物堆场渗漏对地下水控 制技术与示范(桂科重14124001—3) 作者简介:黎朝(1987一),男,广西桂林人,硕士研究生学历,中级工程师,从事氨氮废水、重金属废水处理应用研究。 ・124・ 山东化工 SHAND0NG CHEMICAL INDUSTRY ・2017年第46卷 1.2.1加药顺序对氨氮去除率的影响试验内容 7H:0。各反应时间为30min,反应过程滴加NaOH溶液,使反 取4个洁净的烧杯,依次编号为1…2 3 4,分别加入100 mL 含1000 mg/L的氨氮废水和一定量的Na2HPO4・12H20、MgSO4 ・应体系的pH值维持在10;充分反应30min后静置,取上清液样 测定氨氮含量。 1.2.4分子筛吸附试验内容 7H20、NaOH溶液(用于调节pH值至10)。1号反应瓶的加 药顺序依次是Na2HPO4・12H20、MgSO4・7H20、NaOH溶液;2 号反应瓶的加药顺序是依次NaOH溶液、MgSO ・7H20、 取1个洁净的烧杯,加入100 mL含1000 ms/L的氨氮废水 和先加入一定量的Na:HPO ・12H 0,然后加入NaOH溶液调 节pH值至l0,最后加入一定量的MgSO ・7H:0;调节并保持 ∞ ∞∞∞∞∞ 0 各反应瓶中的反应整个过程中pH值为10,反应30min后过滤, 馨较链 黛 Na2HPO4・12H20;3号反应瓶的加药顺序是依次MgSO ・ 7H20、Na2HPO4・12H20、NaOH溶液;4号反应瓶的加药顺序依 次是Na2HPO4・12H2O、NaOH溶液、MgSO4・7H20。各反应时 测定滤液的氨氮浓度;然后向滤液中加入2 g钾A型分子筛,反 间为30min,充分反应30min后静置,取上清液样测定氨氮 应60rain后静置,取上清液测氨氮浓度。 含量。 1.3 检测方法 1.2.2反应过程中pH值对氨氮去除效率的影响 采用玻璃电极法测pH值、纳氏试剂分光光度法测氨氮。 取4个洁净的烧杯,依次编号为1、2、3、4,分别加入100mL 2结果与分析 含1000mg/L的氨氮废水和先加入一定量的Na2HPO ・12H:0, 2.1 加药顺序对氨氮去除率的影响 然后加入NaOH溶液调节pH值至10,最后加入一定量的 氨氮浓度1000 mg/L,反应温度为25℃,初始pH值为10, MgSO ・7H20;反应过程中不调节1、2号反应瓶中的pH值,但 保持n(PO )/n(NH )=1.6,n(Mg )/n(NH )=1.6,搅 通过滴加NaOH溶液保持调节3、4号反应瓶中pH值为10。 拌反应30min,静置30min,结果如图1所示。 1.2.3最佳反应条件试验内容 由图1可见,1号反应瓶氨氮去除效率为53.4%,2号反应 最佳反应条件试验分为两组,一组是探讨Mg/N最佳物质 瓶氨氮去除效率为59.9%,3号反应瓶氨氮去除效率为63.1%, 的量比值,另一组探讨P/N最佳物质的量比值。每组试验取6 4号反应瓶氨氮去除效率为65.9%。 个洁净的烧杯,依次编号为1、2、3、4、5、6,分别加入100mL含 因此药剂投加的最佳顺序为4号反应瓶投加顺序,即为加 1000mg/L的氨氮废水和先加入一定量的Na2HPO ・12H20,然 药顺序依次是Na2HPO4・12H20、NaOH溶液、MgSO4・7H20。 后加入NaOH溶液调节pH值至10,最后加入一定量的MgSO 1 2 3 4 反应瓶序号 图1 加药顺序对氨氮去除效率的影响 2.2初始pH值与恒定pH值对氨氮去除效率的影响 由图2可见,初始pH值为10的1、2号反应瓶氨氮去除效 氨氮浓度1000 mg/L,反应温度为25 ̄C,n(PO )/n 率仅分别为63%、65%,但3、4号反应瓶氨氮去除效率则分别 (NH )=1.6,n(Mg )/n(NH )=1.6,搅拌反应30min,静 达到了93.7%、93.8%。因此可知维持反应体系pH值对氨氮 置30rain,结果如图2所示。 去除效率是显著的。 l 2 3 4 反应瓶序号 图2 反应过程pH值对氨氮去除效率的影响 第3期 黎朝,等:鸟粪石法处理电解锰氨氮废水试验研究 ・125・ 2.3 最佳试验条件探讨 2.3.1 Mg:N物质的量比的影响 85.5%,随着n(Mg2 )/n(NH )比值的增大,氨氮去除率随之 提高,当n(Mg2 )/n(NH )比值为1.6时,氨氮去除率为 93.8%,再增加磷酸盐的投加量,氨氮去除率增幅很小,因此综 合考虑废水处理成本,n(Mg2 )/n(NH )=1.6为最佳物质的 量比。 氨氮浓度1000 mg/L,反应温度为25℃,反应过程pH值恒 定为10,保持n(P04 )/n(NH4 )=1.6,改变n(Mg2 ):n (NH4 ),搅拌反应30min,静置30min,结果如图3所示。 由图3可见,当n(Mg2 )/n(NH )为1时,氨氮去除率为 ;;! 舌;8暑% 娩∞他 錾 I曙i Mg/H ̄[7质的量比值 图3 氨氮去除率随Mg/N物质的量比值变化趋势图 2.3.2 N:P物质的量比的影响 率为83.6%,随着n(PO )/n(NH )比值的增大,氨氮去除 氨氮浓度1000 mg/L,反应温度为25%,反应过程pH值恒 率随之提高,当n(PO )/n(NH )比值为1.6时,氨氮去除 定为10,保持n(Mg2 )/n(NH )=1.6,改变n(PO ):n 率为93.2%,再增加磷酸盐的投加量,氨氮去除率增幅很小,因 (NH ),搅拌反应30min,静置30min,结果如图4所示。 此综合考虑废水处理成本,n(PO 一)/n(NH )=1.6为最佳 由图4可见,当n(PO4 )/n(NH )为1.3时,氨氮去除 物质的量比。 瓣 较 篮 稍 l嗳 域 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 i.9 P/H物质的量比值 图4氨氮去除率随P/N物质的量比值变化趋势图 由上述实验可知,综合考虑药剂成本以及氨氮去除效率, 处理后废水中氨氮浓度为62 mg/L;利用分子筛进一步吸附氨 当n(PO )/n(NH )=1.6、n(Mg“)/n(NH )=1.6时, 氮,氨氮浓度降至23.6 mg/L,氨氮吸附效率为。 反应过程中pH值恒定保持约为1o时,氨氮去除效率最高,达 3 结论 到93.8%,剩余氨氮浓度为62 mg/L。 以Na2HPO4・12H 0、MgSO ・7H20作为沉淀剂,最佳加 2.4分子筛吸附净化 药顺序依次是Na2HPO ・12H:0、NaOH溶液、MgSO4.7H:O。 氨氮浓度1000 mg/L,反应温度为25 ̄C,pH值为1O,保持n 综合考虑氨氮去除效率和药剂成本,确定的最佳反应条件是: (Mg2 )/n(NH4 )=1.6,n(PO4 )/n(NH4 )=1.6,搅拌反应 反应系统恒定pH值10,n(PO4 )/n(NH )=1.6、n(Mg2 )/ 60min,静置30rain,氨氮去除效果见表1。 n(NH )=1.6。在以上条件下,氨氮去除效率达到93.8%,剩 表1分子筛吸附净化试验结果 余氨氮浓度为62 mg/L,没有达到《污水综合排放标准》 (GB8978—1996)二级标准相关限值要求(25 mr,/L);利用分子 筛深度处理鸟粪石法预处理后的尾水,处理后氨氮浓度为23.6 mg/L,吸附效率为61.9%,废水残留氨氮浓度达到《污水综合 排放标准》(GB8978—1996)二级标准相应限值。 从表1可知,在最佳条件下采用鸟粪石法处理氨氮废水, (下转第129页) 第3期 刘畅,等:碳源自供给潜流人工湿地中反硝化基因与碳氮比的关系 ・129・ microcosms[J].Water research,1998,32(3):677—684. denitif ̄ing genes in subsurface—flow constructed wetlands [3]Lin Y F,Jing S R,Wang T W,et 1a.Effects of maerophytes and [J].Bioresource Technology,2014,157:341—345. external carbon sources on nitrate removal from groundwater in [11]Chen Y,Wen Y,Zhou Q,et a1.Effects of plant biomass on constructed wetlands[J].Environmentla Pollution,2002,1 19 nitrogen transformation in subsurface—batch constructed (3):413—420. wetlnads:a stable isotope and mass bManee assessment[J]. 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