次氯酸钠处理氨氮的机理
折点加氯法反应如下:
NH4+ + 1.5HOCl→0.5N2+1.5H2O+2.5H+ + 1.5Cl-
在实际处理过程中的处理效果无法达到理论上的处理效果,且当氨氮浓度降低至一定程度时要继续去除氨氮,其药剂投加量会大大增加,处理成本将大大提升,且反应对pH值要求很高,pH控制是折点氯化法的难点;
次氯酸钠配成的溶液成黄绿色,氯气溶于水导致。首先发生分解反应:
NaClO + H2O=NaOH + HClO(可逆)
pH为7时,HClO约占80%,ClO-约占20%,一般来说Cl2、HClO、ClO-均具有氧化能力。当HClO投加尾水中,水中存在氨氮时,在氧化杂质等还原性物质之外,加入水中的氯会与水中的氨氮发生下列反应:
NH₄⁺+HOCl→NH₂Cl+H₂O+H⁺ 一氯胺
NH₂Cl+HOCl→NHCl₂+H₂O 二氯胺
NHCl₂+HOCl→NCl₃+H₂O 三氯胺
上述三个反应,均是可逆反应,跟PH值密切相关,逆反应再次分解成HClO,它们都具有氧化性,但氧化性不及HClO强,但是它们在水中稳定,杀菌的持续时间长。
Cl2、HClO、ClO-称为游离性余氯,NH₂Cl、NHCl₂、NCl₃及其他氯胺化合物称为化合性余氯。两者统称为余氯。
需氯量=加氯量-余氯量
当持续投加次氯酸钠,自由氯将会导致折点反应①,HClO会氧化氯胺,进一步去除氨氮,发生反应如下:
2NH₂Cl+HClO=N2 ↑+3HCl+ H₂O
2NH₄ Cl+ 3HClO= N2 ↑+5HCl+ 3H₂O
次氯酸钠去除氨氮,控制在pH在弱碱性,消耗H+,促进ClO-电离,加快反应向右进行。
从这些方程式可以发现,氯化法除氮的关键是投加适量的NaClO。据上式计算,当NaClO投加量与氨氮的质量比(Cl/N)为3.8时,摩尔比2:3时,污水中的氨氮能够被氧化为N2,而且化合态余氯值最小,因此将该点称为折点。当C1/N比大于3.8时,所投加的氯产生自由余氯;当C1/N比小于 3.8时,除氨效果不佳。
化合余氯被氧化后,期间没有消毒作用。当没有杂质再消耗HClO时,则说明氨氮被除尽,此时的氧化效果才是最好的。尾水经过混凝絮凝、沉淀、过滤后则可采用1.0-1.5mg/L。
过量的HClO见光分解,发生如下反应:
2 HClO = 2 HCl + O2 ↑ 光照
产生的氧气以及氧化氨氮生成的氮气,会附着在活性污泥表面,增大污泥的浮力导致污泥漂浮,通过斜管沉淀池漂浮于水面上(NaClO不能太过量,同时要注意氧化氨氮水池避免强光照)。
NaOH + HCl = NaCl + H2O
2 NaClO ==光照==2 NaCl + O2↑