氨氮废水的电渗析处理
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1. 1 试验装置 自制电渗析设备 ,其工艺流程见图 1 。
图 1 电渗析工艺流程图
Fig. 1 Electrodialysis process chart
1. 2 电渗析装置原理
电阻 , F 为法拉第常数 , n 为膜对数 ,η为电流效
本电渗析装置由极板 、阴 、阳离子交换膜和隔 率 。就具体工程而言 , 产水 量 Q , 进 、出水 浓度
Electrodialysis Treatment of Ammonia Nitrogen Waste water
YU Guang2ya , YAN G Zhan2she and HU Shi2bin 3
( College of Science , Nort hwest A &F Universit y , Yangling Shaanxi 712100 , China)
electric conductivity
除效果非常显著 ,去除率达 98 %。
表 2 试验系统出水与中型合成氨工业水污染物排放标准比较
Table 2 Comparison bet ween experiment system outflow and medium synthetic
图 3 电压对出水电导率的影响 Fig. 3 The effect of voltage on outflow
electric conductivity
低 ,直至电压降到 55 V 时 ,出水的电导率降到最 低7. 1μs/ cm 。之后不再随电压的升高而降低 。 综合这两个因素的影响 ,本试验的最佳工艺条件 为电渗电压 55 V ,进水量为 24 L/ h 。 2. 2 实际氨氮废水的处理
本主要包括电渗析设备投资费和电渗析装置运行 1. 3. 2 最佳工艺条件的确定 以自来水作为试
过程中的能耗费以及日常维修和操作费三项 。根 验对象 ,通过对电渗析装置不同条件的控制 ,以处
据法拉第定律有 :
理前后水的电导率为指标说明去离子效率的好
Q ( C进 - C出 ) = i A M nη/ F (1)
·333 ·
理氨氮废水的操作参数进行了优化 ,考察了经电 渗析处理后的出水各项质量指标 。该法不仅可高 效地分离废水中的氨氮 ,使处理后废水实现达标 排放 ,而且具有投资少 、运行费用低 、操作方便 、回 收的氨氮可以重复利用 、无二次污染 、在工业废水
处理中推广和应用前景广阔等优点 。
1 材料与方法
P=
RQ
( c进
- c出 ) 2 η2 n2
F2
( 3)
其中 i 为电流密度 , A M 为膜面积 , R 为水的
并分别检测氮肥厂氨氮废水水质指标和处理后出 水水质的各项指标 。氮肥厂废水水质见表 1 。
表 1 氮肥厂废水水质
Table 1 Waste water quality in nitrogenous fertilizer factory
COD / ( mg/ L)
45. 28
色度 (稀释倍数) Sat uration
(dilution multiple)
4
硫化物 / ( mg/ L)
Sulfide
0. 513
·334 ·
西 北 农 业 学 报 17 卷
2 结果与讨论
2. 1 最佳工艺条件 以实验室自来水为样品 ,保持电压 55 V 不
变 ,控制自来水进水流量在一定范围内变化 ,测定 出水的电导率 。绘制进水量与出水电导率曲线 。
图 2 显示 ,流量在 14～24 L/ h 范围内电导率值较 低 ,变化不明显 ,出水水质最好 。之后随着流量的 增大电导率值逐渐变大 ,出水水质变差 ,当进水量 增加至 60 L/ h 时出水水质仍能达到排放要求 。为 了能得到较好的处理效果 ,选择最佳流量 24 L/ h , 此时淡水室出水电导率为 7. 1μs/ cm。 将自来水进水流量控制在 24 L/ h ,改变电渗 析装置的电压 ,测定淡水室出水的电导率 ,其电压 与淡水出水电导率的变化见图 3 。由图 3 可知 , 淡水室出水的电导率随着电压的升高而不断降
随着我国社会经济的高速发展 ,各种污染物 的排放量急剧增加 ,对环境尤其是水体造成了严 重污染 ,水资源的短缺已成为制约我国可持续发 展的重要因素 。许多资料表明 :氨氮 、磷等是我国 地表水的主要污染物 。氨氮废水的超标排放是水 体富营养化的主要原因之一 。另外 ,氨氮还会增 大给水消毒和工业循环水杀菌处理的用氯量 ;对 某些金属 ,特别是对铜具有腐蚀性 ;当污水回用 时 ,再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备 中微生物的繁殖 ,形成生物垢 ,堵塞管道和用水设 备 ,并影响换热效率[122] 。氨氮废水已引起环保领 域和全球范围的重视 ,废水中氨氮的处理新技术
系统淡水出水各项指标与合成氨工业水污染
排放标准[7] 比较见表 2 。由表 2 可知 ,经该电渗
图 2 流量对出水电导率的影响 Fig. 2 The effect of flow rate on outflow
析装置处理后的氨氮废水不仅可以达到排放标 准 ,而且可以满足回用要求 。尤其是对氨氮的去
Abstract : The paper explored ammo nia nit rogen wastewater t reat ment by t he applicatio n of elect ro di2 alysis and optimizatio n research was co nducted wit h regard to technology p rocess. The following tech2 nological parameter s are o btained t hro ugh laboratory st udy : elect rodialysis voltage was 55V ; intake flow was 24 L/ h. Inflow co nductivit y of ammo nia nit ro gen wastewater was 2 920μs/ cm ; ammo nia ni2 t rogen co ncent ratio n was 534. 59 mg/ L . The percentages of high salinit y water and f reshwater in dis2 charge chamber was 19 % and 81 % respectively. The respective elect ric co nductivit y of high salinit y water and f reshwater was 14 000μs/ cm and 11. 8μs/ cm ; t he co ntent s of ammo nia and nit rogen was 2 700 mg/ L and 13 mg/ L respectively. The wastewater , t hro ugh elect rodialysis t reat ment , will not o n2 ly reach t he discharge standard , but al so meet t he requirement of recycle. Key words : A mmo nia nit rogen wastewater ; Elect rodialysis ; Elect ric co nductivit y
本研究采用电渗析法处理氨氮废水 ,对其处
3收稿日期 :2007211205 修回日期 :2008201203 作者简介 :余光亚 (1979 - ) ,男 ,四川通江人 ,从事环境管理和废水处理研究 。
3 通讯作者 :呼世斌 ,男 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事清洁生产工艺及废水处理研究 。
3 期 余光亚等 :氨氮废水的根据欧姆定律 ,电渗析每立方米水直流能耗为
1. 3. 3 实际氨氮废水的电渗析处理 试验以陕
P = R ( i A M ) 2 / Q (2) 将 (1) 式带入 (2) 式有
西某氮肥厂氨氮出水为研究对象 ,按照自来水实 验确定的最佳工艺条件用电渗析装置处理废水 ,
将陕西某氮肥厂采得的氨氮出水经过滤预处
理后 ,控制电渗析装置的电压为 55 V ,进水流量 为 24 L/ h 。系统出水分浓水和淡水 ,其中浓水占 19 % ,淡水占 81 %。浓水的电导率为 14 000 μs/ cm ,氨氮含量为 2 700 mg/ L ; 淡水的电导率为 11. 8μs/ cm ,氨氮含量为 13 mg/ L 。
板组成 。在直流电场的作用下 ,电解质溶液中的 C进 、C出 均属定值 。由 (3) 式可知 ,可供设计者选
离子选择性地通过离子交换膜 ,从而使含盐废水 择的变量仅为操作电流密度 i 和膜对数 n 。若膜
得以净化 。当氨氮废水通入该装置时 ,在直流电 对数增加 ,操作电流密度减小 ,单位产水量能耗就
研究一直是各国学者研究的热门课题 。脱氨方法 有很多 ,目前 ,在工业上应用的主要有生物脱氮 法 、吹脱法 、折点加氯法 、离子交换法等[3] 。生物 脱氮法适用于处理含有机物的低氨氮浓度废水 , 该法技术可靠 ,处理效果好 ,主要应用于含氨化工 废水和生活污水的处理[4] 。折点加氯法和离子交 换法适用于不含有机物的低浓度氨氮的废水处 理 。对于高浓度无机氨氮废水 ,如氮肥厂废水等 , 目前 ,工业应用较多采用吹脱法 ,但脱氨率仅为 70 % ,无法达到国家排放标准 ,且投资大 ,低温时 效率低 ,二次污染严重[5 ] 。
和 O H - ( Cl ∃ 、SO4 2 - 等) 经 回 收 后 又 可 重 复 利 用。
对数 ,使设备投资费和电渗析运行中的能耗达到 最佳状态[6] 。本试验采用的电渗析装置膜对数已
1. 3 试验方法
经确定 ,为 120 对 。因此仅从操作电压和流量上
1. 3. 1 电渗析装置设计 废水电渗析处理的成 来确定最佳的工艺参数 。
场作用下 , 阳离子 N H4 + 通过阳膜 ,阴离子 O H - 会降低 。膜对数增加 ,必然会引起设备投资费用
(Cl ∃ 、SO4 2 - 等) 通过阴膜即可产生定位迁移 ,结 增加 。反之 ,投资费减少 ,能耗上升 。因此 ,在实
果使含氨废水得到净化 ,进入迁移浓缩室 N H4 + 际设计工作中 ,应选择适当的操作电流密度和膜
西 北 农 业 学 报 2008 ,17 (3) :3322335 A ct a A g ricult urae B oreali2occi dent alis S i nica
3
氨氮废水的电渗析处理
余光亚 , 杨战社 , 呼世斌 3
(西北农林科技大学理学院 ,陕西杨凌 712100)
摘 要 : 采用电渗析法处理氨氮废水 ,并对工艺中的条件进行了优化研究 ,在实验室条件下得到工艺参数为 电渗析电压 55 V ,进水流量 24 L/ h 。氨氮废水进水电导率为 2 920 μs/ cm ,氨氮浓度为 534. 59 mg/ L 。出水 室浓水和淡水各占 19 %和 81 %。浓水和淡水的电导率分别为 14 000μs/ cm 和 11. 8μs/ cm ;氨氮含量分别为 2 700 mg/ L 和 13 mg/ L 。该电渗析装置处理后的氨氮废水不仅可以达到排放标准 ,而且可以满足回用要求 。 关键词 : 氨氮废水 ;电渗析 ;电导率 中图分类号 : X824 文献标识码 : A 文章编号 :100421389 (2008) 0320332204
电导率
/ (μs/ cm)
pH
Elect ric conductivit y
2920
9. 7
氨氮
挥发酚
悬浮物
/ ( mg/ L)
/ ( mg/ L)
/ ( mg/ L)
Ammonia nit rogen Volatile p henol Suspended matter
534. 59
0. 22
106. 7
图 1 电渗析工艺流程图
Fig. 1 Electrodialysis process chart
1. 2 电渗析装置原理
电阻 , F 为法拉第常数 , n 为膜对数 ,η为电流效
本电渗析装置由极板 、阴 、阳离子交换膜和隔 率 。就具体工程而言 , 产水 量 Q , 进 、出水 浓度
Electrodialysis Treatment of Ammonia Nitrogen Waste water
YU Guang2ya , YAN G Zhan2she and HU Shi2bin 3
( College of Science , Nort hwest A &F Universit y , Yangling Shaanxi 712100 , China)
electric conductivity
除效果非常显著 ,去除率达 98 %。
表 2 试验系统出水与中型合成氨工业水污染物排放标准比较
Table 2 Comparison bet ween experiment system outflow and medium synthetic
图 3 电压对出水电导率的影响 Fig. 3 The effect of voltage on outflow
electric conductivity
低 ,直至电压降到 55 V 时 ,出水的电导率降到最 低7. 1μs/ cm 。之后不再随电压的升高而降低 。 综合这两个因素的影响 ,本试验的最佳工艺条件 为电渗电压 55 V ,进水量为 24 L/ h 。 2. 2 实际氨氮废水的处理
本主要包括电渗析设备投资费和电渗析装置运行 1. 3. 2 最佳工艺条件的确定 以自来水作为试
过程中的能耗费以及日常维修和操作费三项 。根 验对象 ,通过对电渗析装置不同条件的控制 ,以处
据法拉第定律有 :
理前后水的电导率为指标说明去离子效率的好
Q ( C进 - C出 ) = i A M nη/ F (1)
·333 ·
理氨氮废水的操作参数进行了优化 ,考察了经电 渗析处理后的出水各项质量指标 。该法不仅可高 效地分离废水中的氨氮 ,使处理后废水实现达标 排放 ,而且具有投资少 、运行费用低 、操作方便 、回 收的氨氮可以重复利用 、无二次污染 、在工业废水
处理中推广和应用前景广阔等优点 。
1 材料与方法
P=
RQ
( c进
- c出 ) 2 η2 n2
F2
( 3)
其中 i 为电流密度 , A M 为膜面积 , R 为水的
并分别检测氮肥厂氨氮废水水质指标和处理后出 水水质的各项指标 。氮肥厂废水水质见表 1 。
表 1 氮肥厂废水水质
Table 1 Waste water quality in nitrogenous fertilizer factory
COD / ( mg/ L)
45. 28
色度 (稀释倍数) Sat uration
(dilution multiple)
4
硫化物 / ( mg/ L)
Sulfide
0. 513
·334 ·
西 北 农 业 学 报 17 卷
2 结果与讨论
2. 1 最佳工艺条件 以实验室自来水为样品 ,保持电压 55 V 不
变 ,控制自来水进水流量在一定范围内变化 ,测定 出水的电导率 。绘制进水量与出水电导率曲线 。
图 2 显示 ,流量在 14～24 L/ h 范围内电导率值较 低 ,变化不明显 ,出水水质最好 。之后随着流量的 增大电导率值逐渐变大 ,出水水质变差 ,当进水量 增加至 60 L/ h 时出水水质仍能达到排放要求 。为 了能得到较好的处理效果 ,选择最佳流量 24 L/ h , 此时淡水室出水电导率为 7. 1μs/ cm。 将自来水进水流量控制在 24 L/ h ,改变电渗 析装置的电压 ,测定淡水室出水的电导率 ,其电压 与淡水出水电导率的变化见图 3 。由图 3 可知 , 淡水室出水的电导率随着电压的升高而不断降
随着我国社会经济的高速发展 ,各种污染物 的排放量急剧增加 ,对环境尤其是水体造成了严 重污染 ,水资源的短缺已成为制约我国可持续发 展的重要因素 。许多资料表明 :氨氮 、磷等是我国 地表水的主要污染物 。氨氮废水的超标排放是水 体富营养化的主要原因之一 。另外 ,氨氮还会增 大给水消毒和工业循环水杀菌处理的用氯量 ;对 某些金属 ,特别是对铜具有腐蚀性 ;当污水回用 时 ,再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备 中微生物的繁殖 ,形成生物垢 ,堵塞管道和用水设 备 ,并影响换热效率[122] 。氨氮废水已引起环保领 域和全球范围的重视 ,废水中氨氮的处理新技术
系统淡水出水各项指标与合成氨工业水污染
排放标准[7] 比较见表 2 。由表 2 可知 ,经该电渗
图 2 流量对出水电导率的影响 Fig. 2 The effect of flow rate on outflow
析装置处理后的氨氮废水不仅可以达到排放标 准 ,而且可以满足回用要求 。尤其是对氨氮的去
Abstract : The paper explored ammo nia nit rogen wastewater t reat ment by t he applicatio n of elect ro di2 alysis and optimizatio n research was co nducted wit h regard to technology p rocess. The following tech2 nological parameter s are o btained t hro ugh laboratory st udy : elect rodialysis voltage was 55V ; intake flow was 24 L/ h. Inflow co nductivit y of ammo nia nit ro gen wastewater was 2 920μs/ cm ; ammo nia ni2 t rogen co ncent ratio n was 534. 59 mg/ L . The percentages of high salinit y water and f reshwater in dis2 charge chamber was 19 % and 81 % respectively. The respective elect ric co nductivit y of high salinit y water and f reshwater was 14 000μs/ cm and 11. 8μs/ cm ; t he co ntent s of ammo nia and nit rogen was 2 700 mg/ L and 13 mg/ L respectively. The wastewater , t hro ugh elect rodialysis t reat ment , will not o n2 ly reach t he discharge standard , but al so meet t he requirement of recycle. Key words : A mmo nia nit rogen wastewater ; Elect rodialysis ; Elect ric co nductivit y
本研究采用电渗析法处理氨氮废水 ,对其处
3收稿日期 :2007211205 修回日期 :2008201203 作者简介 :余光亚 (1979 - ) ,男 ,四川通江人 ,从事环境管理和废水处理研究 。
3 通讯作者 :呼世斌 ,男 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事清洁生产工艺及废水处理研究 。
3 期 余光亚等 :氨氮废水的根据欧姆定律 ,电渗析每立方米水直流能耗为
1. 3. 3 实际氨氮废水的电渗析处理 试验以陕
P = R ( i A M ) 2 / Q (2) 将 (1) 式带入 (2) 式有
西某氮肥厂氨氮出水为研究对象 ,按照自来水实 验确定的最佳工艺条件用电渗析装置处理废水 ,
将陕西某氮肥厂采得的氨氮出水经过滤预处
理后 ,控制电渗析装置的电压为 55 V ,进水流量 为 24 L/ h 。系统出水分浓水和淡水 ,其中浓水占 19 % ,淡水占 81 %。浓水的电导率为 14 000 μs/ cm ,氨氮含量为 2 700 mg/ L ; 淡水的电导率为 11. 8μs/ cm ,氨氮含量为 13 mg/ L 。
板组成 。在直流电场的作用下 ,电解质溶液中的 C进 、C出 均属定值 。由 (3) 式可知 ,可供设计者选
离子选择性地通过离子交换膜 ,从而使含盐废水 择的变量仅为操作电流密度 i 和膜对数 n 。若膜
得以净化 。当氨氮废水通入该装置时 ,在直流电 对数增加 ,操作电流密度减小 ,单位产水量能耗就
研究一直是各国学者研究的热门课题 。脱氨方法 有很多 ,目前 ,在工业上应用的主要有生物脱氮 法 、吹脱法 、折点加氯法 、离子交换法等[3] 。生物 脱氮法适用于处理含有机物的低氨氮浓度废水 , 该法技术可靠 ,处理效果好 ,主要应用于含氨化工 废水和生活污水的处理[4] 。折点加氯法和离子交 换法适用于不含有机物的低浓度氨氮的废水处 理 。对于高浓度无机氨氮废水 ,如氮肥厂废水等 , 目前 ,工业应用较多采用吹脱法 ,但脱氨率仅为 70 % ,无法达到国家排放标准 ,且投资大 ,低温时 效率低 ,二次污染严重[5 ] 。
和 O H - ( Cl ∃ 、SO4 2 - 等) 经 回 收 后 又 可 重 复 利 用。
对数 ,使设备投资费和电渗析运行中的能耗达到 最佳状态[6] 。本试验采用的电渗析装置膜对数已
1. 3 试验方法
经确定 ,为 120 对 。因此仅从操作电压和流量上
1. 3. 1 电渗析装置设计 废水电渗析处理的成 来确定最佳的工艺参数 。
场作用下 , 阳离子 N H4 + 通过阳膜 ,阴离子 O H - 会降低 。膜对数增加 ,必然会引起设备投资费用
(Cl ∃ 、SO4 2 - 等) 通过阴膜即可产生定位迁移 ,结 增加 。反之 ,投资费减少 ,能耗上升 。因此 ,在实
果使含氨废水得到净化 ,进入迁移浓缩室 N H4 + 际设计工作中 ,应选择适当的操作电流密度和膜
西 北 农 业 学 报 2008 ,17 (3) :3322335 A ct a A g ricult urae B oreali2occi dent alis S i nica
3
氨氮废水的电渗析处理
余光亚 , 杨战社 , 呼世斌 3
(西北农林科技大学理学院 ,陕西杨凌 712100)
摘 要 : 采用电渗析法处理氨氮废水 ,并对工艺中的条件进行了优化研究 ,在实验室条件下得到工艺参数为 电渗析电压 55 V ,进水流量 24 L/ h 。氨氮废水进水电导率为 2 920 μs/ cm ,氨氮浓度为 534. 59 mg/ L 。出水 室浓水和淡水各占 19 %和 81 %。浓水和淡水的电导率分别为 14 000μs/ cm 和 11. 8μs/ cm ;氨氮含量分别为 2 700 mg/ L 和 13 mg/ L 。该电渗析装置处理后的氨氮废水不仅可以达到排放标准 ,而且可以满足回用要求 。 关键词 : 氨氮废水 ;电渗析 ;电导率 中图分类号 : X824 文献标识码 : A 文章编号 :100421389 (2008) 0320332204
电导率
/ (μs/ cm)
pH
Elect ric conductivit y
2920
9. 7
氨氮
挥发酚
悬浮物
/ ( mg/ L)
/ ( mg/ L)
/ ( mg/ L)
Ammonia nit rogen Volatile p henol Suspended matter
534. 59
0. 22
106. 7