安慶工業(yè)污水處理一體化設備廢水凈化裝置

　氣化廢水是煤氣化過程中，特別是洗滌、冷凝與分館階段產生的廢水。這類廢水成分復雜，污染物含量較高，水量大，且含有大量固體懸浮顆粒，有毒有害物質也非常多。因煤種、氣化工藝不同，煤化工廢水污染物組成差別較大，處理流程也不相同，因此處理難度較高，急需一種高效的方法，降低處理量，使廢水回收再利用，降低煤氣化過程的水耗。

　　冷凍濃縮是近年來發(fā)展迅速的一種濃縮方式，主要是利用固液相平衡原理進行固液分離。冷凍濃縮技術在低溫常壓下操作，降溫至水的冰點以下使水凍結成冰，利用冰與水溶液之間的固液相平衡，溶液冰點比水低的物理特性，使冰優(yōu)先析出，從而實現固液相分離溶液濃縮的目的。近年來，冷凍濃縮技術逐漸成熟，特別在食品領域得到推廣和廣泛應用。將冷凍濃縮技術應用于污水處理，一方面可以回收濃縮液中的物質，進行集中處理或回用，可減少廢水處理量，減低排放甚至另一方面得到的產水可以循環(huán)使用，可減少工業(yè)水需求量并減少污水排放量，從而提高工業(yè)生產的經濟效益，節(jié)約水資源。

　　早期的應用過程中，對冰晶生長機理了解較少，且數據積累不足，冷凍濃縮技術的應用受到限制。20世紀70年代，荷蘭Eind-hoven大學的THIJSSEN等成功利用奧斯特瓦爾德成熟效應設置了再結晶器制造大冰晶，并建立了冰晶生長與種晶大小及添加量的數學模型，從而使冷凍濃縮技術逐漸被應用于工業(yè)化生產。

　　理論上冰的融化熱為334.4J/g，僅為汽化潛熱的1/7(水的汽化潛熱2257J/g)，所以冷凍濃縮需要的能量更低。文玲等對冷凍濃縮污水處理的能耗進行了系統(tǒng)分析和計算，結果表明僅考慮污水處理能耗時，冷凍法比蒸發(fā)法節(jié)能30.35%，如果釆取預冷，可節(jié)能45.7%，如結合預冷和冰蓄冷后，比蒸發(fā)法節(jié)能62.5%。因此冷凍濃縮技術的能耗優(yōu)勢非常明顯。但目前冷凍濃縮技術產生淡水的再利用途徑目前還不明確，主要受處理產生的產水水質的影響。

　　盡管有許多研究結果表明，可通過差示掃描量熱確定廢水玻璃化轉變溫度，從而推算濃縮工藝水回收率。但在冷凍濃縮實際操作過程中，受濃縮液含量、操作條件等多種因素限制，產水實際水質都不相同，但目前冷濃濃縮處理實際廢水的的研究報道極少。本研究以煤氣化廢水為處理對象開展冷凍濃縮技術研究，在不同濃縮倍率時分析處理后的產水水質，從而確定冷凍濃縮在這種復雜工業(yè)廢水中的應用前景。

　納氏試劑分光光度法是目前燃煤電廠實驗室分析使用最多的氨氮分析手段。此法首先利用的堿性溶液與氨反應生成淡紅棕色膠狀絡合物。在410~425nm波長范圍內，該絡合物的吸光度與氨氮濃度之間有很好的線性關系，使用分光光度計測得該溶液在特定波段的吸收值，可以換算得到樣品溶液中的氨氮濃度。該方法檢測下限為0.025mg/L，測定上線為2mg/L。

　　利用納氏試劑分光光度法分析燃煤電廠的末端廢水，具有簡單、快捷等優(yōu)點，但也存在著一定的局限性。使用掩蔽劑的種類、溶液pH值、濁度、溫度、顯色時長(即反應時長)對測量結果的影響較大;對于高濃度的氨氮廢水，需要稀釋后再測量;對于高余氯的廢水(一些電廠采用折點氯化工藝去除氨氮)，必須在測量前行余氯去除的預處理;納氏試劑配置過程中會使用劇毒的汞鹽，容易損害人體健康并對環(huán)境造成二次污染。

　　1.2 水楊酸-次氯酸鈉分光光度法

　　水楊酸-次氯酸鈉分光光度法是由Berthelot在1958年提出，是經典的水體氨氮實驗室分析方法。在存在下，銨與次氯酸鹽反應生成氯胺，氯胺與水楊酸反應生成藍綠色絡合物，該絡合物的色度與氨氮的濃度成正比，使用分光光度計測得該溶液在410~425nm波長范圍內的吸收值，可以換算得到樣品溶液中的氨氮濃度。該方法檢測下限為0.016mg/L，測量上線為1mg/L。

　　與納氏試劑分光光度法類似，以此法分析燃煤電廠高氨氮濃度樣品仍然需要行稀釋操作。對于金屬離子過多的廢水(例如脫硫廢水)，需要進行預蒸餾。此外，水樣pH對測試結果有較大的影響，需要嚴格控制水樣的pH至11.6~11.7;顯色時長不宜過長或過短，15~20min是顯色時間范圍。

　　1.3 次溴酸鹽氧化法

　　在堿性介質中，次溴酸鹽能夠將氨氮化為亞硝酸鹽，然后以重氮-偶氮分光光度法測定亞硝酸鹽氮的總量，扣除原有亞硝酸鹽氮的濃度，即可測得水體中氨氮濃度。其測量上限為0.45mg/L。

　　該方法反應靈敏，反應時間短，操作過程中不需要使用劇毒物質。水樣中原有的亞硝酸鹽會導致測量結果偏高，但是燃煤電廠末端廢水中亞硝酸鹽含量非常少，由此帶來的氨氮濃度測量偏差也幾乎可以忽略。與此同時，燃煤電廠末端廢水中較高的有機質也會消耗次溴酸鈉，導致測得的結果偏高。由于次溴酸鈉溶液每次使用均需要現配，試劑準備較為繁瑣，這也限制了該方法在電廠氨氮檢測的應用。

　安慶工業(yè)污水處理一體化設備廢水凈化裝置

　　氨氣敏電極是一種復合電極，由內電極、氣敏膜和塑料外殼組成。其中氨氣敏膜只允許氨氣通過，水分子和其他離子均不允許通過;內電極包括以pH玻璃電極為指示電極，以銀-氯化銀為參比電極。當水樣中的pH在11以上時，銨鹽轉化為氨分子擴散通過氣敏膜進入電極液，使電極電位發(fā)生變化。當溶液離子強度、酸度、性質及電極參數恒定條件下，pH玻璃電極測得的溶液電位值與氨濃度符合能斯特方程，即可確定樣品中氨氮的含量。該方法的氨氮測量范圍為0.02~1000mg/L，檢出限能達到0.02mg/L。

　　該方法操作簡單，需進行預處理，測量范圍大、精度高、周期短，測量過程不會產生二次污染，不受水樣的濁度和色度干擾，運行成本低廉。美中不足，氨氣敏電極中的氣敏膜容易損壞，導致電極壽命較短、更換頻率較高，增加了設備成本。總體而言，氨氣敏電極法既能用于在線監(jiān)測，也能用于實驗室分析，非常適合燃煤電廠的實際需求。

　　離子選擇性電極是一種帶有敏感膜并且能夠對銨離子有選擇性響應的電極。這種電極置于樣品溶液中，離子濃度變化會在敏感膜內外產生一定的電位差，通過能斯特方程可以轉換得到銨離子濃度。

　　離子選擇性電極法測量氨氮具有精確度高、靈敏度高、測試速度快、操作簡單的優(yōu)點，同時也有無法應用于微量樣品的檢測、維護困難、操作復雜、費用高昂等缺點，因此目前在實驗室使用較多，還沒有全面推廣。據吳柯琪等的研究結果，用新型的固態(tài)離子選擇性電極替換傳統(tǒng)的填充液式離子選擇性電極，使得該氨氮檢測方法具有更高的選擇性、低檢測下限、檢測方便、不易損壞的優(yōu)點，有潛力被用于電廠末端廢水氨氮分析。

　　王維德等建立了吹脫-電導法測定水中氨氮的方法。將水樣pH調節(jié)至堿性并加熱至90℃使NH4+變成NH3，逸出的氨分子被稀硫酸吸收。一定濃度范圍內，吹脫的氨氣濃度與吸收液電導率變化線性相關，可根據電導率測得水樣中的氨氮濃度。該方法測量上限可達50mg/L，檢出限為0.1mg/L。

　　該方法理論可行，但在實際應用中發(fā)現有較大的檢測誤差，以吹脫-電導法原理研制的氨氮自動分析儀測定氨標準溶液，相對誤差可達28%。不符合當下燃煤電廠對末端廢水氨氮濃度檢測的需求，幾乎不具有實際應用前景。