安庆工业污水处理一体化设备废水净化装置

安庆工业污水处理一体化设备废水净化装置

　气化废水是煤气化过程中，特别是洗涤、冷凝与分馆阶段产生的废水。这类废水成分复杂，污染物含量较高，水量大，且含有大量固体悬浮颗粒，有毒有害物质也非常多。因煤种、气化工艺不同，煤化工废水污染物组成差别较大，处理流程也不相同，因此处理难度较高，急需一种高效的方法，降低处理量，使废水回收再利用，降低煤气化过程的水耗。

　　冷冻浓缩是近年来发展迅速的一种浓缩方式，主要是利用固液相平衡原理进行固液分离。冷冻浓缩技术在低温常压下操作，降温至水的冰点以下使水冻结成冰，利用冰与水溶液之间的固液相平衡，溶液冰点比水低的物理特性，使冰优先析出，从而实现固液相分离溶液浓缩的目的。近年来，冷冻浓缩技术逐渐成熟，特别在食品领域得到推广和广泛应用。将冷冻浓缩技术应用于污水处理，一方面可以回收浓缩液中的物质，进行集中处理或回用，可减少废水处理量，减低排放甚至另一方面得到的产水可以循环使用，可减少工业水需求量并减少污水排放量，从而提高工业生产的经济效益，节约水资源。

　　早期的应用过程中，对冰晶生长机理了解较少，且数据积累不足，冷冻浓缩技术的应用受到限制。20世纪70年代，荷兰Eind-hoven大学的THIJSSEN等成功利用奥斯特瓦尔德成熟效应设置了再结晶器制造大冰晶，并建立了冰晶生长与种晶大小及添加量的数学模型，从而使冷冻浓缩技术逐渐被应用于工业化生产。

　　理论上冰的融化热为334.4J/g，仅为汽化潜热的1/7(水的汽化潜热2257J/g)，所以冷冻浓缩需要的能量更低。文玲等对冷冻浓缩污水处理的能耗进行了系统分析和计算，结果表明仅考虑污水处理能耗时，冷冻法比蒸发法节能30.35%，如果釆取预冷，可节能45.7%，如结合预冷和冰蓄冷后，比蒸发法节能62.5%。因此冷冻浓缩技术的能耗优势非常明显。但目前冷冻浓缩技术产生淡水的再利用途径目前还不明确，主要受处理产生的产水水质的影响。

　　尽管有许多研究结果表明，可通过差示扫描量热确定废水玻璃化转变温度，从而推算浓缩工艺最高水回收率。但在冷冻浓缩实际操作过程中，受浓缩液含量、操作条件等多种因素限制，产水实际水质都不相同，但目前冷浓浓缩处理实际废水的的研究报道极少。本研究以煤气化废水为处理对象开展冷冻浓缩技术研究，在不同浓缩倍率时分析处理后的产水水质，从而确定冷冻浓缩在这种复杂工业废水中的应用前景。

　纳氏试剂分光光度法是目前燃煤电厂实验室分析使用最多的氨氮分析手段。此法首先利用的碱性溶液与氨反应生成淡红棕色胶状络合物。在410~425nm波长范围内，该络合物的吸光度与氨氮浓度之间有很好的线性关系，使用分光光度计测得该溶液在特定波段的吸收值，可以换算得到样品溶液中的氨氮浓度。该方法检测下限为0.025mg/L，测定上线为2mg/L。

　　利用纳氏试剂分光光度法分析燃煤电厂的末端废水，具有简单、快捷等优点，但也存在着一定的局限性。使用掩蔽剂的种类、溶液pH值、浊度、温度、显色时长(即反应时长)对测量结果的影响较大;对于高浓度的氨氮废水，需要稀释后再测量;对于高余氯的废水(一些电厂采用折点氯化工艺去除氨氮)，必须在测量前行余氯去除的预处理;纳氏试剂配置过程中会使用剧毒的汞盐，容易损害人体健康并对环境造成二次污染。

　　1.2 水杨酸-次氯酸钠分光光度法

　　水杨酸-次氯酸钠分光光度法是由Berthelot在1958年提出，是经典的水体氨氮实验室分析方法。在存在下，铵与次氯酸盐反应生成氯胺，氯胺与水杨酸反应生成蓝绿色络合物，该络合物的色度与氨氮的浓度成正比，使用分光光度计测得该溶液在410~425nm波长范围内的吸收值，可以换算得到样品溶液中的氨氮浓度。该方法检测下限为0.016mg/L，测量上线为1mg/L。

　　与纳氏试剂分光光度法类似，以此法分析燃煤电厂高氨氮浓度样品仍然需要行稀释操作。对于金属离子过多的废水(例如脱硫废水)，需要进行预蒸馏。此外，水样pH对测试结果有较大的影响，需要严格控制水样的pH至11.6~11.7;显色时长不宜过长或过短，15~20min是最佳显色时间范围。

　　1.3 次溴酸盐氧化法

　　在碱性介质中，次溴酸盐能够将氨氮化为亚硝酸盐，然后以重氮-偶氮分光光度法测定亚硝酸盐氮的总量，扣除原有亚硝酸盐氮的浓度，即可测得水体中氨氮浓度。其测量上限为0.45mg/L。

　　该方法反应灵敏，反应时间短，操作过程中不需要使用剧毒物质。水样中原有的亚硝酸盐会导致测量结果偏高，但是燃煤电厂末端废水中亚硝酸盐含量非常少，由此带来的氨氮浓度测量偏差也几乎可以忽略。与此同时，燃煤电厂末端废水中较高的有机质也会消耗次溴酸钠，导致测得的结果偏高。由于次溴酸钠溶液每次使用均需要现配，试剂准备较为繁琐，这也限制了该方法在电厂氨氮检测的应用。

　安庆工业污水处理一体化设备废水净化装置

　　氨气敏电极是一种复合电极，由内电极、气敏膜和塑料外壳组成。其中氨气敏膜只允许氨气通过，水分子和其他离子均不允许通过;内电极包括以pH玻璃电极为指示电极，以银-氯化银为参比电极。当水样中的pH在11以上时，铵盐转化为氨分子扩散通过气敏膜进入电极液，使电极电位发生变化。当溶液离子强度、酸度、性质及电极参数恒定条件下，pH玻璃电极测得的溶液电位值与氨浓度符合能斯特方程，即可确定样品中氨氮的含量。该方法的氨氮测量范围为0.02~1000mg/L，检出限能达到0.02mg/L。

　　该方法操作简单，需进行预处理，测量范围大、精度高、周期短，测量过程不会产生二次污染，不受水样的浊度和色度干扰，运行成本低廉。美中不足，氨气敏电极中的气敏膜容易损坏，导致电极寿命较短、更换频率较高，增加了设备成本。总体而言，氨气敏电极法既能用于在线监测，也能用于实验室分析，非常适合燃煤电厂的实际需求。

　　离子选择性电极是一种带有敏感膜并且能够对铵离子有选择性响应的电极。这种电极置于样品溶液中，离子浓度变化会在敏感膜内外产生一定的电位差，通过能斯特方程可以转换得到铵离子浓度。

　　离子选择性电极法测量氨氮具有精确度高、灵敏度高、测试速度快、操作简单的优点，同时也有无法应用于微量样品的检测、维护困难、操作复杂、费用高昂等缺点，因此目前在实验室使用较多，还没有全面推广。据吴柯琪等的最新研究结果，用新型的固态离子选择性电极替换传统的填充液式离子选择性电极，使得该氨氮检测方法具有更高的选择性、低检测下限、检测方便、不易损坏的优点，有潜力被用于电厂末端废水氨氮分析。

　　王维德等建立了吹脱-电导法测定水中氨氮的方法。将水样pH调节至碱性并加热至90℃使NH4+变成NH3，逸出的氨分子被稀硫酸吸收。一定浓度范围内，吹脱的氨气浓度与吸收液电导率变化线性相关，可根据电导率测得水样中的氨氮浓度。该方法测量上限可达50mg/L，检出限为0.1mg/L。

　　该方法理论可行，但在实际应用中发现有较大的检测误差，以吹脱-电导法原理研制的氨氮自动分析仪测定氨标准溶液，相对误差可达28%。不符合当下燃煤电厂对末端废水氨氮浓度检测的需求，几乎不具有实际应用前景。