工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理免費(fèi)方案咨詢電話：400-699-1558 ，江蘇銘盛環(huán)境24H手機(jī)熱線：158-9646-8025

　　本文對(duì)一種重金屬制粉洗濯廢水資源回收工藝實(shí)行了研討，該廢水污染物組分單一，主要污染物為氨氮。氨氮進(jìn)入水體后會(huì)毀壞正常的水體生態(tài)系統(tǒng)，以至招致魚類等水生物死亡，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境形成不良影響，此外，水體中的亞硝酸鹽還會(huì)危害人體安康。

　　常規(guī)氨氮工業(yè)廢水處理辦法較多，如化學(xué)沉淀法、吹脫法、生物降解法等。由于廢水的來源不同，廢水中污染物的組分及含量存在差別，故不同類型的氨氮廢水，最妥善的處置辦法也不一樣。本研討采用蒸發(fā)結(jié)晶與磷酸銨鎂法組合處置一種重金屬制粉洗濯廢水，探究了該廢水處置的工藝途徑與關(guān)鍵工藝參數(shù)。

　　1、資料與試劑

　　1.1 廢水來源及主要污染物指標(biāo)

　　選取某企業(yè)重金屬制粉洗濯廢水，該制粉工藝是將重金屬溶解后與試劑反響制備出廢品粉，整個(gè)制粉工藝中重金屬的純度為99.99%，其它試劑均為剖析純，最后采用超純水一遍遍地洗濯廢品粉，單批廢品粉的洗濯次數(shù)約為12～15次，每次洗濯后，經(jīng)過離心機(jī)完成固液別離，別離的廢液搜集后處置，洗好的廢品粉經(jīng)過參加超純水進(jìn)入下一次洗濯，當(dāng)洗濯后的廢水電導(dǎo)率低于100μs/cm時(shí)不再實(shí)行洗濯。低濃度氨氮廢水污染物含量成分見表1。

　　由于重金屬深加工制粉工藝中各種原料均為剖析純，洗濯水為超純水，因而從理論上來揣測(cè)該廢水引入雜質(zhì)極少，該廢水污染物相比照較穩(wěn)定，污染物組分比擬單一，主要污染物為氨氮，不含重金屬元素。單批制粉不同洗濯次數(shù)廢水中的氨氮含量為：10～25000mg/L，pH值為7～9。

　　如圖1所示，洗濯廢水中的氨氮含量與洗濯的次數(shù)有關(guān)，廢水中的氨氮含量隨著水洗次數(shù)增加而降落。在單批重金屬深加工制粉產(chǎn)品所產(chǎn)生的廢水中，高濃度氨氮廢水主要在前5批水洗，該階段氨氮含量隨水洗時(shí)間變化很大，高濃度氨氮廢水氨氮含量約10g/L。后期氨氮含量隨水洗時(shí)間降落較緩，低濃度氨氮廢水氨氮含量在100～300mg/L。

　　由于氨氮含量高的廢水，電導(dǎo)率也高，依據(jù)以上特征，本研討以電導(dǎo)率為參照物，將廢水實(shí)行分段處置，將洗水批次中電導(dǎo)率高于9000μs/cm的氨氮廢水實(shí)行混合，得到高濃度氨氮廢水;將高濃度氨氮廢水蒸發(fā)結(jié)晶冷凝水與洗水批次中電導(dǎo)率低于9000μs/cm的氨氮廢水實(shí)行混合，得到低濃度氨氮廢水。

　　1.2 儀器及試劑

　　實(shí)驗(yàn)儀器：PHSJ-8型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)、DBSJ-319型電導(dǎo)率儀(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司);DF-8恒溫水浴鍋磁力攪拌器(上?，斈醿x器設(shè)備有限公司);SJ-5恒溫油浴磁力攪拌器(常州市金壇友聯(lián)儀器研討所);DPP-9050A鼓風(fēng)枯燥箱(上海優(yōu)浦科學(xué)儀器有限公司);AWL-1001-U型超純水發(fā)作機(jī)(臺(tái)灣亞翔集團(tuán));FGR-1029J原子吸收分光光度計(jì)(北京瑞利剖析儀器有限公司);J840A型掃描電鏡(日本電子株式會(huì)社(JEOL));NicoletiS7紅外光譜儀(賽默飛世爾科技有限公司);Bettersie2000激光粒度散布儀(丹東百特儀器有限公司);燒杯、玻璃棒、漏斗等。

　　實(shí)驗(yàn)試劑：硝酸溶液、氯化鎂、磷酸氫二鈉、PAM、納式試劑、酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉。

　　2、實(shí)驗(yàn)辦法

　　2.1 表征手腕

　　本研討中對(duì)蒸發(fā)結(jié)晶得到的硝酸銨晶體采用了掃描電鏡(SEM)、紅外光譜剖析(IR)、激光粒度散布儀、晶體成分剖析等。

　　2.2 水質(zhì)剖析辦法

　　氨氮檢測(cè)辦法為納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)。

　　2.3 高濃度氨氮廢水的處置

　　將洗濯廢水批次中電導(dǎo)率高于9000μs/cm的廢水實(shí)行混合，得到高濃度氨氮廢水，pH值為8.59，蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)驗(yàn)經(jīng)過圖2所示的實(shí)驗(yàn)安裝實(shí)行：(1)取200mL廢水置于500mL燒瓶中，參加硝酸調(diào)理pH值;(2)將燒瓶放入恒溫磁力攪拌安裝中，控制攪拌速度與蒸發(fā)結(jié)晶溫度;(3)當(dāng)燒瓶底部呈現(xiàn)大量晶體時(shí)，中止加熱和攪拌。待冷卻后將晶體取出，置于鼓風(fēng)枯燥箱中枯燥，稱取晶體重量，并剖析冷凝回流水中氨氮含量、晶體純度。

　　2.4 低濃度氨氮廢水的處置

　　將高濃度氨氮廢水蒸發(fā)結(jié)晶冷凝水與洗濯廢水批次中電導(dǎo)率低于9000μs/cm的廢水實(shí)行混合，得到低濃度氨氮廢水，pH值為8.03。低濃度氨氮廢水中的氨氮含量超越15mg/L，不契合《污水綜合排放規(guī)范》(GB8978-1996)一級(jí)排放規(guī)范的請(qǐng)求，需經(jīng)過進(jìn)一步處置，降低廢水中的氨氮含量。本研討選擇用磷酸銨鎂法(MAP)來實(shí)行處置，經(jīng)過添加Mg2+以及PO3-4與廢水中的NH4+發(fā)作反響，生成難溶的磷酸銨鎂沉淀，完成廢水中氨氮的資源回收。該過程發(fā)作的反響如下：

　　取200mL低濃度氨氮廢水，參加適量氯化鎂與磷酸氫二鈉，維持一定的Mg、N、P藥劑投加比，經(jīng)過NaOH調(diào)理反響pH值，控制一定的反響時(shí)間，絮凝，沉淀，過濾。

　　3、結(jié)果與討論

　　3.1 高濃度氨氮廢水回收硝酸銨反響特性研討

　　3.1.1 反響pH值對(duì)硝酸銨回收率的影響

　　用硝酸分別將原水的pH值調(diào)理至5、6、7、8，控制溫度90℃，轉(zhuǎn)速300r/min，研討反響pH值對(duì)氨氮回收率的影響。結(jié)果見表2。

　　從表2能夠看出，隨著反響pH值降低，氨氮回收率逐步增加。當(dāng)廢水反響pH值分別為5、6、7、8時(shí)，氨氮的回收率分別為72.33%、87.55%、91.04%、97.02%。pH=5時(shí)，氨氮回收率最大，為97.02%;pH=8時(shí)，氨氮回收率最小，為72.33%。因而，在實(shí)驗(yàn)過程中將pH值調(diào)理至5后實(shí)行蒸發(fā)結(jié)晶。對(duì)白色晶體純度實(shí)行了剖析，晶體的純度均高于硝酸銨剖析純規(guī)則的硝酸銨含量99%。

　　此外，經(jīng)過參加硝酸降低溶液pH值后，能有效降低氨氣逸出，使冷凝回流水中的氨氮含量降低。與此同時(shí)，參加的硝酸能與廢水中的一局部氨水發(fā)作反響，生成硝酸銨，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶后構(gòu)成硝酸銨晶體，可進(jìn)一步進(jìn)步氨氮的回收率。但是，蒸發(fā)結(jié)晶后的冷凝水中還有一定濃度的氨氮，該局部水還不能直接外排，因而需求進(jìn)一步處置。

　　3.1.2 溫度對(duì)硝酸銨回收率的影響

　　用硝酸調(diào)理原水pH值5，調(diào)理轉(zhuǎn)速為300r/min，分別經(jīng)過恒溫水浴鍋磁力攪拌器與恒溫油浴磁力攪拌器調(diào)整溫度80℃、90℃、100℃，110℃，研討蒸發(fā)結(jié)晶溫度對(duì)氨氮回收率的影響。結(jié)果見表3。

　　從表3能夠看出，隨著溶液蒸發(fā)結(jié)晶溫度的升高，硝酸銨的回收率開端變化不大，到110℃逐步降落。當(dāng)蒸發(fā)結(jié)晶溫度為80℃時(shí)，氨氮回收率到達(dá)最大，為97.04%;當(dāng)蒸發(fā)結(jié)晶溫度為110℃時(shí)，氨氮回收率最小，為93.01%。剖析緣由，主要是硝酸銨結(jié)晶后固體硝酸銨在110℃時(shí)發(fā)作熱合成，生成氣態(tài)的HNO3和NH3，招致硝酸銨的回收率降落。

　　此外，蒸發(fā)結(jié)晶溫度為110℃時(shí)，由于結(jié)晶后固體硝酸銨發(fā)作熱合成，招致硝酸銨晶體純度降落，蒸發(fā)結(jié)晶冷凝水中氨氮含量升高，不利于后續(xù)處置。綜合思索能耗等指標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)過程中調(diào)理蒸發(fā)結(jié)晶溫度80℃。

　　3.1.3 攪拌速度對(duì)硝酸銨晶體粒度的影響

　　用硝酸調(diào)理原水pH值5，控制溫度80℃，轉(zhuǎn)速分別為200r/min、300r/min、400r/min，研討蒸發(fā)結(jié)晶攪拌速度對(duì)硝酸銨晶體粒度的影響。結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速控制為400r/min時(shí)，蒸發(fā)結(jié)晶生成的硝酸銨晶體粒度最小，且散布不平均;轉(zhuǎn)速控制為200r/min時(shí)，蒸發(fā)結(jié)晶生成的硝酸銨晶體粒度最好，散布較平均。但轉(zhuǎn)速200r/min與轉(zhuǎn)速300r/min時(shí)，蒸發(fā)結(jié)晶生成的硝酸銨晶體粒度散布狀況與粒徑大小相近，由于轉(zhuǎn)速的增加有利于進(jìn)步結(jié)晶速率，故在實(shí)驗(yàn)過程中控制蒸發(fā)結(jié)晶轉(zhuǎn)速300r/min。

　　3.1.4 結(jié)晶產(chǎn)物的檢測(cè)與表征

　　蒸發(fā)結(jié)晶后硝酸銨晶體的相關(guān)檢測(cè)與表征見表4和圖4、圖5所示。由表4可知，蒸發(fā)結(jié)晶得到的產(chǎn)品純度十分高，經(jīng)檢測(cè)的項(xiàng)目都達(dá)標(biāo)。從圖4能夠看出，蒸發(fā)結(jié)晶得到的硝酸銨和購置的剖析純硝酸銨紅外圖譜分歧。其中，769cm-1處是O-H面外彎曲吸收峰，1398cm-1處是N-O非對(duì)稱伸縮峰，3126cm-1處為C-H伸縮振動(dòng)峰。

　　圖5顯現(xiàn)，經(jīng)過掃描電鏡在30kV電壓，放大50倍下看到硝酸銨晶體外表狀況，硝酸銨晶體外表粗糙，外形不規(guī)則。剖析緣由，主要是由于硝酸銨存在熱力學(xué)多晶現(xiàn)象，構(gòu)成硝酸銨分子的NH4+以及NO-3在靜電的作用下作為離子對(duì)互相締合，離子對(duì)之間進(jìn)一步互相作用構(gòu)成離子群，最終成為晶核。

　　3.2 低濃度氨氮廢水回收氨氮反響特性研討

　　3.2.1 反響pH值對(duì)氨氮去除率的影響

　　經(jīng)過參加適量NaOH，將廢水的反響pH值分別調(diào)整為8、9、10、11，控制反響時(shí)間為120min，wMg∶wN∶wP比為1.2∶1∶1.2，結(jié)果見表5。

　　反響pH值在磷酸銨鎂法去除氨氮中起著關(guān)鍵性作用，見表5，廢水中氨氮去除率隨反響pH值升高而逐步增加，當(dāng)pH=9時(shí)，氨氮去除率到達(dá)93.75%。但是反響pH值繼續(xù)升高時(shí)，廢水中氨氮去除率呈現(xiàn)降落。這是由于隨著廢水pH值的增加，生成的磷酸銨鎂沉淀物的溶解度逐漸降低，但當(dāng)pH值大于10時(shí)，廢水將生成比磷酸銨鎂溶解度更低的磷酸鎂，影響了廢水中氨氮的去除率。故肯定反響pH值為9。

　　3.2.2 反響時(shí)間對(duì)氨氮去除率的影響

　　調(diào)理溶液的反響pH值為9，實(shí)驗(yàn)維持wMg∶wN∶wP藥劑投加比為1.2∶1∶1.2，改動(dòng)實(shí)驗(yàn)反響時(shí)間分別為30min，60min，90min和120min，結(jié)果見表6。

　　從表6能夠看出，隨著反響時(shí)間延長，氨氮去除率逐步進(jìn)步。當(dāng)反響時(shí)間為120min時(shí)，氨氮去除率到達(dá)94.29%，故肯定反響時(shí)間為120min。

　　3.2.3 wMg∶wN∶wP比對(duì)氨氮去除率的影響

　　將廢水的反響pH值調(diào)理至9，控制反響時(shí)間為120min，調(diào)整wMg∶wN∶wP比分別為1∶1∶1，1.2∶1∶1.2，1.5∶1∶1.5，結(jié)果見表7。

　　從表7中能夠看出，隨著wMg∶wN∶wP比的增加，氨氮去除率也逐漸提升，當(dāng)wMg∶wN∶wP=1.5∶1∶1.5時(shí)，氨氮去除率到達(dá)94.53%。當(dāng)wMg∶wN∶wP=1.2∶1∶1.2時(shí)，氨氮去除率為93.46%，將wMg∶wN∶wP比值從1.2∶1∶1.2增加到1.5∶1∶1.5，氨氮去除率略有提升，但提升幅度較小。綜合思索藥劑投加本錢，控制wMg∶wN∶wP比值為1.2∶1∶1.2。

　　4、工藝流程

　　經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)最終肯定的重金屬制粉洗濯廢水資源回收工藝流程如圖6所示，將洗水批次中電導(dǎo)率高于9000μs/cm的廢水實(shí)行混合，得到高濃度氨氮廢水。經(jīng)過參加硝酸，調(diào)理高濃度氨氮廢水pH值為5，將調(diào)酸后的廢水置于恒溫水浴鍋磁力攪拌器上調(diào)理溫度80℃，轉(zhuǎn)速300r/min實(shí)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到的剖析純硝酸銨作為產(chǎn)品。將高濃度氨氮廢水蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生的冷凝水與洗濯廢水批次中電導(dǎo)率低于9000μs/cm的氨氮廢水實(shí)行混合，得到低濃度氨氮廢水。在低濃度氨氮廢水中參加氯化鎂與磷酸氫二鈉，控制wMg∶wN∶wP比為1.2∶1∶1.2，然后參加適量NaOH調(diào)理pH值為9，反響120min，絮凝、沉淀得到的磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀作為產(chǎn)品，過濾后的濾液中氨氮含量低于15mg/L，則直接回用，若低濃度氨氮廢水氨氮濃度較高，一段處置無法完成凈化水中的氨氮含量達(dá)標(biāo)，則將濾液經(jīng)過二段磷酸銨鎂法深度處置，確保凈化水中的氨氮含量低于排放規(guī)范。

　　5、工藝的適用性與經(jīng)濟(jì)性

　　5.1 工業(yè)應(yīng)用本錢剖析

　　5.1.1 恒溫蒸發(fā)結(jié)晶高濃度氨氮廢水運(yùn)轉(zhuǎn)本錢剖析

　　高濃度氨氮廢水可經(jīng)過恒溫蒸發(fā)結(jié)晶制備出剖析純硝酸銨晶體。在工業(yè)中，可采用MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝，該工藝不但蒸發(fā)結(jié)晶本錢不高，且整個(gè)過程是恒溫蒸發(fā)結(jié)晶。采用剖析純硝酸將氨氮廢水調(diào)酸至pH=5，進(jìn)入MVR三效蒸發(fā)結(jié)晶。每噸高濃度氨氮廢水蒸發(fā)結(jié)晶后能夠產(chǎn)出約20kg剖析純硝酸銨，剖析純硝酸銨按售價(jià)22000元/t計(jì)算，扣除高濃度氨氮廢水管理本錢，可盈利348.15元。蒸發(fā)結(jié)晶工藝段本錢剖析見表8。

　　5.1.2 磷酸銨鎂法(MAP)處置低濃度氨氮廢水運(yùn)轉(zhuǎn)本錢剖析

　　選擇最佳工藝，處置不同低濃度廢水，當(dāng)氨氮濃度低于200mg/L時(shí)，只需實(shí)行一段化學(xué)沉淀工藝即可完成廢水達(dá)標(biāo)排放;當(dāng)氨氮濃度較高時(shí)，需實(shí)行兩段工藝流程才干使氨氮廢水達(dá)標(biāo)排放?；瘜W(xué)沉淀法處置低濃度氨氮廢水本錢隨氨氮濃度變化而變化，應(yīng)用該法處置幾種不同濃度氨氮廢水的本錢見表9，鳥糞石外售的收入疏忽不計(jì)。

　　5.2 工業(yè)應(yīng)用適用性與經(jīng)濟(jì)性剖析

　　在工業(yè)應(yīng)用中，可根據(jù)單批制粉在每次洗濯后的廢水電導(dǎo)率切換廢水走向，分別進(jìn)入高濃度氨氮廢水罐或低濃度氨氮廢水罐，完成上下濃度氨氮廢水的別離。高濃度氨氮廢水配套恒溫蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，采用剖析純硝酸將氨氮廢水調(diào)酸至pH=5，經(jīng)過MVR三效蒸發(fā)結(jié)晶，一效加熱器的蒸汽壓力≤0.25MPa，一、二、三效蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度分別為100～110℃、85～95℃、65～75℃，一、二、三效的蒸發(fā)器的真空度分別為-0.02～0MPa、-0.05～-0.06MPa、-0.08～-0.09MPa。產(chǎn)出剖析純硝酸銨作為產(chǎn)品外賣，蒸發(fā)結(jié)晶冷凝液則引入低濃度氨氮廢水罐中集中處置。低濃度氨氮廢水配套一套藥劑投加反響系統(tǒng)，即可完成氨氮的深度去除。

　　在工業(yè)應(yīng)用中采用吹脫法、催化氧化法不只投資高、運(yùn)營本錢高，而且無法有效回收廢水中的氨氮資源。從表8與表9能夠看出，采用蒸發(fā)結(jié)晶結(jié)合磷酸銨鎂法(MAP)處置該廢水不但不會(huì)賠本還會(huì)盈利，每噸廢水處置完成盈利327.8～342.5元。本研討提供的重金屬制粉洗濯廢水中氨氮資源回收辦法，工藝簡單、能有效地回收廢水中的硝酸銨，回收的硝酸銨廢品為剖析純，硝酸銨廢品售賣后能大大抵消廢水處置本錢，產(chǎn)出鳥糞石可作為肥料外賣，最終產(chǎn)出的淡水可回用，無二次污染產(chǎn)生，使廢水處置完成零排放。相對(duì)傳統(tǒng)氨氮廢水處置辦法，本辦法具有更優(yōu)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

　　6、結(jié)論

　　1、依據(jù)選取的重金屬制粉洗濯廢水的特性，將廢水分為二類，第一類是將洗水批次中電導(dǎo)率高于9000μs/cm的氨氮廢水實(shí)行混合，得到高濃度氨氮廢水;第二類是將高濃度氨氮廢水蒸發(fā)結(jié)晶冷凝水與洗水批次中電導(dǎo)率低于9000μs/cm的氨氮廢水實(shí)行混合，得到低濃度氨氮廢水。

　　2、針對(duì)這兩種廢水，應(yīng)用不同的辦法處置，第一類廢水采用蒸發(fā)結(jié)晶法，經(jīng)過參加硝酸調(diào)理高濃度氨氮廢水的pH值為5，設(shè)置溫度為80℃，調(diào)整轉(zhuǎn)速為300r/min實(shí)行蒸發(fā)結(jié)晶，資源化回收廢水中的硝酸銨晶體，回收率到達(dá)97.04%;第二類廢水采用磷酸銨鎂法資源化回收廢水中的氨氮，當(dāng)pH值為9，反響時(shí)間為120min，wMg∶wN∶wP比為1.2∶1∶1.2時(shí)，磷酸銨鎂的回收率到達(dá)94.53%，產(chǎn)出的凈化水中的氨氮含量低于15mg/L，契合《污水綜合排放規(guī)范》(GB8978-1996)一級(jí)排放規(guī)范的請(qǐng)求。若低濃度氨氮廢水氨氮濃渡過高，一段處置無法完成氨氮達(dá)標(biāo)，則將濾液經(jīng)過二段磷酸銨鎂法深度處置，確保凈化水中的氨氮含量低于排放規(guī)范。

　　3、構(gòu)成了一套完好的重金屬制粉洗濯廢水資源回收工藝，能有效地回收廢水中的氨氮。對(duì)回收的白色硝酸銨晶體純度實(shí)行了剖析，晶體的純度均高于硝酸銨剖析純規(guī)則的硝酸銨含量99%。剖析純硝酸銨與磷酸銨鎂外售后得到的經(jīng)濟(jì)效益抵消廢水管理本錢外還能產(chǎn)生一定的盈利。