农药行业废水脱氨氮研究

郑 超，仰建新，羊一舟，蒋一明

（浙江禾田化工有限公司，浙江 杭州 310023）

0 前言

农药合成所需原料往往包括有机溶剂、含N、P、S等有机反应物，同时生产工艺中很多需要水洗去除杂质，两者结合之下将会产生大量废水，且COD、氨氮（表现为有机氮）等含量高，给废水处置带来了极大难题，尤其在目前环保监管趋严的形势下，成为制约产能扩大的关键因素。考虑到氨氮对废水可生化性的影响，首先需要预处理去除氨氮。吹脱法是比较普遍的预处理方式，然而由于农药废水氨氮（有机氮）很多为小分子有机胺类，具备一定溶解性，实际效果不是很理想。本文采用膜法脱氨为主的方式，首先去除废水中的氨氮，从而保障预处理后的废水可以顺利进入生化装置，最终达标处置废水。

膜脱氨工艺属于吹脱法，采用传质速度理论和气液平衡理论。在气液两相系统中，溶质气体在气相中的分压与该气体在液相中的浓度成正比。当该组分的气相分压低于其溶液中该组分浓度对应的气相平衡分压时，就会发生溶质组分从液相向气相的传质。传质速度取决于组分平衡分压和气相分压的差值。脱气膜中装有大量的中空纤维可以扩大气液界面的面积，从而使脱气速度加快。液相中的待脱除气体组分通过膜后进入膜的另一侧，通过吸收液进行吸附或脱除，达到分离的目的。膜脱氨工艺优点明显，首先膜脱气系统大大增加了气液接触面，气液分离路径最短，可以有效保证气液分离效果。其次，膜脱气系统提供了一个封闭的运行环境，不会将其它污染物带入系统，出水水质有很好的保证。再者整个工艺模块化设计安装方便，占地面积小，易于扩容[1-2]。脱气示例如图1所示。

图1 亨利定律:P1=H1·X1

1 试验准备

本次试验的膜法脱氨成套试验设备具体包括原水泵、原水水箱（配加热装置）、过滤器、脱氨膜元件、硫酸水箱、在线仪表（温度、压力、pH）、配套管路和阀门等。所用到的检测仪器为氨氮快速测定仪（纳氏试剂分光光度法）。所用到的药剂包括：浓硫酸（98%）、液碱（30%）等，氨氮检测所用到的药剂为氨氮检测仪配套自带。其中试验所采用脱气膜的材料目前主要使用聚丙烯高分子聚合物材料，经特殊处理后的疏水脱气膜丝封装在膜壳中组成膜脱气组件。

本次试验废水为公司生产中产生的废水，由于工艺、原料以及对废水处置的影响，主要分为两种，分别为含硫废水与非含硫废水。

2 试验内容及结论

试验废水经过过滤处理后即进入膜脱氨系统，具体流程如图2。根据废水含硫与否，先后进行试验1和试验2。

图2 脱氨试验工艺流程框图

2.1 试验1，非含硫废水的脱氨

试验条件：出酸pH＜2，出水压力0.1 MPa，进酸压力0.07 MPa，进水水温40℃，运行流量200 L/h，运行水量200 L。试验结果见表1。

表2膜对含硫废水的脱氨效果

结果分析：该膜对非含硫废水具有非常好的脱除氨氮效果，废水不会对膜的性能有影响，且脱出极限也没有问题。本身废水呈强碱性，加碱费用较低。

2.2 试验2，含硫废水的脱氨

试验条件：出酸pH＜2，出水压力0.1 MPa，进酸压力0.07 MPa，进水水温40℃，运行流量200 L/h，运行水量200 L。试验结果见表2。

3 结果分析

（1）膜对含硫废水的脱除氨氮效果不是很理想。但结合总氮来看的话，处理效果还是很好的，经分析应该是废水中的硫和纳氏试剂反应，影响了氨氮的化验结果。其中硫脲废水加碱量很大，处理成本较高。

表1 膜对非含硫废水的脱氨效果

（2）根据试验结果，脱氨膜性能良好，尤其对于非含硫废水中氨氮去除技术上可行，可靠性好，运行方便，可以根据不同浓度的进水和不同的出水氨氮要求设计出合理的膜元件排列，整体占地面积和空间与同规模其他脱氨技术相比有很大的优势。另外目前电解法除氨氮在技术上不断得到突破，尤其是能耗极大下降这一点为该法的工业化普及奠定了良好的基础。