如水中含无氨氮,采用游离加氯法。当加氯点为Y时(如图所示),所需加氯量y=b 1.35a(mg/l)。
如水中含有c(mg/l)氨氮,采用折点加氯法,加氯量需分情况讨论:
1)当加氯点被控制在AH段的Y1时,所需加氯量y1=b 1.38a(mg/l)。
需要说明的是,为确保加氯点能被控制在AH段的Y1点,水中氨的含量必须满足条件:c不小于0.33a(mg/l)。
2)当加氯点被控制在HB段的Y2点时,所需加氯量y2=b 4.18c 1.034*(3.03c-a)(mg/l)。
需要说明的是,加氯点被控制在HB段的Y2点,在AH段氨与氯气反应,水中的氨全部被消耗掉。
3)当加氯点被控制在BC段的Y3点时,所需加氯量y3=b 7.31c 1.35a(mg/l)。
综上所述,加氯量的大小与水中的杂质含量、氨氮含量、余氯的控制目标值和所选择的加氯点有关。
当水中杂质含量一定,余氯的控制目标相同时,水中无氨氮时的加氯量要比有氨氮时的加氯量低,也就是说氨氮会引起加氯量的增加,增加量主要取决于加氯点的位置。
如果水中含有氨氮,就采用折点加氯,从余氯-加氯量曲线可知,对应同一个余氯值,可能存在三个不同的加氯点,这三个加氯点分别对应的加氯量有很大差别。
实践表明,在曲线BC段Y3点采用游离氯消毒的加氯量,要远远大于在AH和HB段Y1、Y2点采用化合氯消毒的加氯量。
通常Y3点的加氯量可达到Y1点加氯量的2~3倍,为减少加氯量,折点加氯时的加氯点应选择在加氯量-余氯曲线的AH段,此时的余氯是化合氯。
二、沸石吸附法除氨氮
沸石对氨氮的去除以物理吸附作用与离子交换作用为主,其吸附作用具有“快速吸附,缓慢平衡”的特点。
1、吸附作用
在沸石的组成结构中,[SiO4]和[AlO4]以共角顶的形式联成硅铝氧格架,在格架中形成了许多宽阔的孔穴和孔道(占晶体总体积的50%以上),使得天然沸石具有比表面积大(通常在440~1030㎡/g);天然沸石往往孔径均匀,因而可以产生“超孔效应”;在沸石表面所具有的强大色散力作用下,沸石孔穴中分布的阳离子和部分架氧所具有的负电荷相互平衡,使得沸石又具有较强的色散力和静电力作用;加之沸石所特有的分子结构而形成的较大静电引力,使沸石具有相当大的引力场,由以上四种因素的综合作用使得沸石具有很强的吸附性,与其他吸附剂相比,沸石具有吸附量大、高选择性和高效吸附等特点。
2、离子交换作用
离子交换是指沸石晶体内部阳离子与废水中 NH4 进行交换的化学过程:在硅(铝)氧四面体基本单元中,部分氧原子的价键未得到中和,使整个四面体基本单元带有部分的负电荷,为达到电性中和,该四面体基本单元中缺少的正电荷会由附近带正电的金属离子阳离子(如 K 、Na 、Ca2 、Mg2 )来补偿;废水中的 NH4 直径小于沸石的孔穴通道直径,通过沸石的吸附作用容易进入孔穴到达沸石表面,并与沸石晶格中金属离子阳离子发生交换并将其置换下来,而且离子交换后的沸石并不发生结构变化,这使沸石具有离子交换特性。废水中 NH4 与沸石中金属离子阳离子发生交换反应,使废水中 NH4 减少,从而实现沸石对氨氮的去除作用。
3、吸附作用影响因素
1)沸石投加量及沸石粒径对氨氮去除效果的影响
在一定范围内,沸石用量增加,NH4-N 去除率也增加。但并非用量越多去除效果越好,有研究表明:沸石用量在 2g/L 以上时,去除效果并未明显增加,另外再增加沸石用量从经济角度也是不科学的。杨胜科等研究发现:1g 沸石就可以将 200mL 水样中1mg/L NH4 降至0.2mg/L 以下,此时已低于国家饮用水标准,再增加沸石用量,并未显著地提高 NH4 的去除率,相反却使水质产生浑浊,从而影响水体的浑浊度指标,并易使比色测定误差增大,为此针对不同成分的含氨氮水,应将沸石用量控制在一定的范围内。
2)温度对氨氮去除效果的影响
沸石对氨氮的去除效果与废水的温度有着密切关系:随着温
度升高,沸石对氨氮的吸附能力加强,因为温度的升高,使得 NH4 离 子动能增加, 运动频率也随之增加, 运动频率较高的 NH4 离子更容易深入到沸石空穴中而被交换吸附。
3)pH对氨氮去除效果的影响
沸石对氨氮的去除随废水 pH 值的增加而先增大后减小[7]:当溶液偏酸性时,溶液中存在大量的 H ,H 的半径要远小 NH4 的半径, 比 NH4 更容易与沸石上的金属阳离子发生交换,不利于 NH4 的交换;当溶液偏碱性时,OH-与 NH4 发生中和反应,生成 NH3,使得水中氨氮以分子形态存在, NH3不能与沸石进行离子交换,仅吸附现象起作用,氨氮去除能力下降。
参考资料:[1]陈春雾. 折点加氯及其应用[J]. 城镇供水, 2010(4):3.;[1]王文冬, 杨颖显. 沸石对水体中氨氮去除机理及影响因素研究[J]. 科学技术创新, 2013, 000(028):124-124.
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