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河道治理通报:仅靠次氯酸钠就能除氨氮?为“达标”而达标

发表时间:2022-06-26 15:27

2021年4月,中央第一生态环境保护督察组对山西省太原市开展现场督察。督察发现,太原市清徐县在南白石河流域污染治理中标准不高、措施不硬、推进不力,影响河流水质的一些根本性问题长期没有得到解决,稳定消除劣Ⅴ类水体的目标还未达到。

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治污设施简易,为“达标”而达标

清徐县未在雨污分流、截污纳管、提升处理能力上下功夫,反而寻找捷径敷衍应付,为“达标”而达标。2020年10月下旬考核时限迫近时,在监测断面—美锦桥断面上游约300米处建设简易处理设施,将河水抽入该设施,通过添加次氯酸钠化学药剂方式处理后排入河道。山西省地表水环境质量报告显示美锦桥断面2020年年均水质达到Ⅴ类考核要求。督察发现,该处理设施没有生化工段,仅靠加药去除氨氮,且纯靠人工操作,没有准确计量,没有有效控制,时开时停,极不稳定,看似“药到病除”,实则“药停病犯”。调取监测频度更高的水质自动监测站数据发现,2020年7月至2021年3月,有30%以上的天数氨氮浓度较高,水体成为劣Ⅴ类。督察进驻前夕,清徐县开始将该简易设施拆除并改建至上游,但工艺未发生改变。此外,次氯酸钠为强氧化剂,大量加入导致河水pH值升高,会对水生态带来负面影响。

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图1   美锦桥断面上游简易污水处理设施


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次氯酸钠去除氨氮的机理

清徐县看似不合理的处理措施中,其实有高人指点,虽然次氯酸钠除氨氮运行成本高,但是不需要太大的投资成本,次氯酸钠除氨氮是折点加氯法中的一种,在含氨氮的水溶液中加入次氯酸钠后,次氯酸、次氯酸根离子能够与水中的氨反应产生一氯胺(NH2Cl)、二氯胺(NHCl2)和三氯胺(NCl3)。由于NCl3在pH<5.5时才能稳定存在,而且在水中溶解度很低,只有10-7mol/L,所以在天然水溶液中NCl3几乎不存在。相关反应机理可用下列反应式表示:

1)NaCl0+H20—HC10+NaOH
2)NH3+HC10—NH2Cl+H20
3)NH2C1+HC10—NHCl2+H20
4)NHCl2+H20—NOH+2Cl-+2H+
5)NHCl2+NOH-N2+HC10+H++Cl-

总反应式为:
2NH3+3NaClO—N2+3H20+3NaCl

由上可知,只要提供足够的次氯酸钠剂量,水中的氨氮就可以通过一系列反应转化成氮气去除。
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什么是折点加氯法?

折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入含氨氮的废水中,当通入量达到一定值时,废水中所含氯离子的量最少,氨的浓度为零,继续通入氯气,溶液中游离的氯又会增多。该值点就称为折点,游离氯离子的浓度在废水中也最低。这种消除氨氮的方法就称为折点氯化法。

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在折点处,氯被还原,氨氮基本上都被氧化,继续加氯就会产生自由余氯。马金保等针对用铵盐催化氧化法制备四氧化三锰过程中产生的某低浓度氨氮废水,使用折点氯化法去除废水中的氨氮。试验结果表明,在pH=7时,加入NaClO的量为1800(次氯酸钠溶液与氨氮废水的体积比)时,反应时间10min,废水中氨氮的去除率达到98%以上。李婵君等采用折点加氯法处理某含有低浓度氨氮的工业冶炼废水,试验结果表明:当pH=5.5~6.5,Cl2与NH+4的物质的量之比为8.01~8.21时,反应时间30min,废水中氨氮的浓度降至10mg/L以下,达到国家要求的氨氮废水排放标准。黄海明等使用折点氯化法处理某稀土冶炼过程中产生的低浓度氨氮工业废水,试验结果表明:在pH=7,Cl与NH+4物质的量之比为71,反应时间为10~15min时,废液中氨氮的脱除率达到98%。


其实折点加氯是比较常见的氨氮超标的应急手段,与其他方法相比较,该方法具有反应速度快,脱氮效果稳定,去除氨氮效率高等特点。

但由于折点氯化法会产生副产物氯胺、氯代有机物等,造成水体的二次污染,因而常与其他氨氮处理方法联合使用,且脱除效果更好。


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