城市污水回用于循环冷却水的氨氮去除研究

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1、城市污水回用于循环冷却水的氨氮去除研究摘要：伴随着人类社会的发展，水资源短缺的现象日趋严峻，实现对城市生活污水的合理回用成为全社会的共识。本文就城市生活污水再生回用于工业循环冷却用水出发进行了研究，结果表明城市污水回用于循环冷却水时，对二级处理后的污水中的氨氮的去除尤为重要。氨氮去除的方法有多种，由于废水性质上的差异，各有优势与不足，要针对不同性质的废水，对其成分进行分析，然后选择一种或几种方法联合的方式进行处理，才能迗到理想的处理效果。关键词：城市污水；污水回用；循环冷却水；氨氮去除中图分类号：A715文献标识码：A随着人类社会和经济的不断发展，水资源的消耗不断增加

2、，水质污染也日趋严重，水资源短缺问题逐渐成为制约各国经济发展的首要因素。城市生活污水的再生利用已成为世界各国节约和防止水资源污染非常有效的措施。目前，城市用水绝大部分来源于工业用水，而循环冷却水又占工业用水的绝对比重。因此，将城市污水回用于工业循环冷却水系统作为解决各国缺水问题的首选方案。早在20世纪30年代，美国的加利福尼亚州伯班城市发电站［1］，就利用该市的城市二级处理出水作为冷却水；得克萨斯州的阿马赖洛的尼科尔电站和琼斯电站［2］，利用市内的污水处理厂的二级处理出水作为冷却水；南非在20世纪40年代开始将城市污水回用于循环冷却水，其中约翰内斯堡的奥兰多电站、凯尔

3、文A、B电站，都使用经过二级处理的城市污水作循环冷却水的补充水［3］;英国在20世纪50年代，开始将城市污水回用于工业冷却水，其中奥尔德姆、斯托克翁特伦特和科里登三家发电厂使用城市污水。20世纪80年代以来，我国将污水回用列为重要的节水措施［3］，在北京、大连、太原、天津等地相继建立了污水回用示范工程，并开展了污水回用的研究和应用，积累了不少经验。例如，北京京能热电厂利用北京高碑店污水处理厂二级生化处理后的城市污水作为循环冷却水的补水水源；太原钢铁公司利用太原北郊污水处理厂的二级处理出水作为循环冷却水。在城市污水中，特别是经过二级处理后的污水中的氮，90%以上是以氨的

4、形式存在，考虑将其作为电厂循环冷却水时，对氨氮的去除尤为重要［4］。传统观点认为中水回用于循环冷却水时，氨氮在冷却塔中在硝化作用下被降解了，同时氨氮的硝化产生硝酸，降低碱度的同时也能缓解磷酸钙垢的沉积［5］，但在实际运行中发现，氨氣对循环水系统存在很大危害。本文就氨氮对工业循环冷却水的影响以及氨氮的去除方法进行综述，并对相关方面提出自己的见解和建议。1.氨氮对循环水系统的危害1.1氨氮能促进微生物繁殖冷却水在循环的过程中会使水温增加，冷却塔每m3水的空气量可达2000m3,供氧充足，而且冷却塔表面积在100〜350m2/m3,巨大的表面积为生物膜提供了适宜的生长场所，

5、具有很好的细菌生长繁殖条件，易使细菌繁殖相应加快。1.2氨氮对设备及金属管材的腐蚀系统中微生物数量大大增加的同时，微生物产生的粘泥和腐蚀物覆盖在换热器的表面，可降低冷却水的冷却效果，堵塞换热器中冷却水的通道，阻止缓蚀剂和阻垢剂到达金属表面发挥缓蚀和阻垢作用，形成浓差腐蚀电池而引起金属设备的腐蚀。另外，氨氮在循环冷却水系统发生硝化反应产生的大量硝酸造成系统pH值下降，对系统管材主要是铜管和碳钢管造成酸性腐蚀，另外还会造成冷却塔水泥构筑物酸性腐蚀，使其产生沙化现象［6,7］。1.3氨氮降低杀菌效果循环冷却水杀菌普遍使用氯系氧化性杀菌剂，氨是强还原物质，易与氧化性杀菌剂发生

6、反应。加氯后水中的氯通常以次氯酸的形式存在，次氯酸极易与水中的氨进行反应，形成三种氯胺，因而，氨氮对氧化性杀菌剂有分解消耗作用，使杀菌剂无法迗到预期杀菌效果［6］。2.氨氮的去除技术2.1物化法2.1.1折点加氯法废水中含有氨和各种有机氮化物，大多数污水处理厂排水中含有相当量的氮。如果在二级处理中完成了硝化阶段，则氮通常以氨或硝酸盐的形式存在投氯后次氯酸极易与废水中的氨进行反应，在反应中依次形成三种氯胺：NH3+HOC1-*NH2C1（一氯胺）+H20NH2CI+H0C1—NHC12（二氯胺）+H20NHCI2+H0C1-NC13（三氯胺）+H20上述反应与pH值、温

7、度和接触时间有关，也与氨和氯的初始比值有关，大多数情况下，以一氯胺和二氯胺两种形式为主。在含氨水中投入氯的研究中发现，当投氯量迖到氯与氨的摩尔比值1:1时，化合余氯即增加，当摩尔比迗到1.5:1时，（质量比7.6:1）,余氯下降到最低点，此即“折点”。在折点处，基本上全部氧化性的氯都被还原，全部氨都被氧化，进一步加氯就都产生自由余氯。折点加氯可以非常有效地去除水中的氨氮，但是要使氨氮下降到国家标准（0.5mg/L）以内，实验室大概需要7〜10倍于原水氨氮的氯，而在实际生产中由于外界环境等因素的影响，这个比例会更大，这对成本控制和设备维护提出更高的要求