氨氮浓度是评价废水污染程度的重要指标,在废水检测中非常常用,其通过检测废水当中的氨氮含量,来评价废水的污染程度和自净情况。在废水当中的氨氮主要是以游离氨和铵盐的形式组成。PH对这两种组分的比例有着比较直接的影响,如果废水的PH值较高,其中游离氨的比例较高,否则就是铵盐的比例较高。废水中氨氮污染物质的主要来源是各种有机废物。这些有机废物的化学稳定性往往不是很高,经过微生物的发酵作用之后,就容易转化成氨。如果这些氨碰到氧之后,就会形成亚硝酸盐、硝酸盐等,成为水体的主要污染物质。当前在水质监测的过程中,对氨氮的检测主要用的是纳氏分光度检测法,其是利用碘化汞和碘化钾与氨进行反应生成淡红棕色的胶态化合物,该化学成分对各种频率光波的吸收能力不同。
二、PH对测定的影响
在实际对样品进行分析的过程中,反应体系当中的酸碱度对氨氮的测定结果有着非常直接的影响。在使用纳氏试剂对污染程度较低废水样品检测的过程中,其PH值的调节主要在絮凝沉淀中进行的。在对样品进行保存的过程中,需要先将样品调到中性,首先取200毫升的水样放入到烧杯中,然后在其中加入2毫升的硫酸锌,通过逐滴加入氢氧化钠的方法,将溶液的PH值调整到10.5左右,硫酸锌会与氢氧化钠直接生成絮状沉淀,可以有效吸附水中的各种悬浮有色物质。如果溶液的PH值过低,容易导致反应不完全现象的发生,生成沉淀物也相对较少,水样中也容易出现较多的小颗粒,在纳氏试剂加入其中之后,就会直接生成白色絮状沉淀物,对氨氮成分测量的度造成直接的影响。此外,氢氧化锌又是一种两性氢氧化物,在酸性和碱性溶液中都可以得到溶解,如果溶液中滴入的氢氧化钠成分过多,就会导致溶液的PH值过高,其中的氢氧化锌就会出现部分溶解的现象,对絮凝效果产生直接的影响,在溶液加入纳氏试剂之后,水样就会变得非常浑浊,导致比色无法正常进行。因此,在滴入氢氧化钠溶液的过程中,一定要避免滴入的速度过快,将溶液的PH值调整到合适的位置,这样才能保证絮凝的效果。
三、纳氏试剂对空白的影响
当前,纳氏试剂的配制方法主要分为两种,A试剂采用的是氯化汞、碘化钾、氢氧化钾来进行配制,B试剂采用的是碘化汞、碘化钾和氢氧化钠来进行配制。由于配制纳氏试剂的碘化汞和氯化汞具有较强的毒性,容易对实验人员的人身安全造成影响。因此,在当前的实际检测过程中,经常会直接购买成品纳氏试剂,瓶底往往不会存在红色沉淀物,溶液的性质也相对比较稳定。试剂A、试剂B、购买试剂往往在空白值上存在较大的差异。经过试剂试验验证,三种试剂都可以达到测定样品的目的,测定结果差异并不是非常明显。在对A试剂使用的过程中,需要认真控制好氯化汞的添加量,一边添加一边搅拌,防止由于溶液提前饱和产生朱红色的沉淀物质,整个检测过程操作环节较多,检测周期较长。B试剂在实际检测的过程中,碘化汞和碘化钾的比例对显色反应的灵敏程度会造成比较大的影响。在这两种试剂使用的过程中,为了避免试剂产生浑浊和沉淀现象的发生,需要等这些溶液完全冷却之后才能将汞盐加入其中。在这些溶液使用一段时间之后,瓶底就会出现朱红色的沉淀物,如果对其移取不当,就会导致显色的吸光度偏高,对测定结果的准确性造成比较大的影响。为了避免这些问题的发生,同时提高测定的效率,可以直接使用购买的纳氏试剂,能够有效避免试剂存放过程中产生的朱红色沉淀物对显色造成较大的影响。
四、干扰因素对测定结果的影响
在实际开展对废水检测的过程中,经常会遇到一些化学成分相对较大的溶液,其污染程度较大,本身也存在着一定的浑浊和色度,在加入某些试剂之后,产生的浑浊和色度又会对测定结果造成不小的影响。针对这些干扰因素,应该认真分析问题产生的原因,并及时采取针对性措施来进行解决。
对于水样本身带有浊度和色度的现象,可以采用絮凝沉淀法来对水样进行预处理,直接取水样的上清液来进行检测。对于那些水样经过预处理之后,还存在浑浊和颜色的现象,可以直接采用蒸馏法来进行预处理,也可以直接采用扣除样品底值的方法来进行测定。
在当前工业废水的测定过程中,其中往往会包含一定的脂肪胺、芳香胺、丙酮、醇类等有机物,这些物质会直接与纳氏试剂产生反应,并生成黄色或者绿色的物质,从而出现显色的效果,导致溶液的吸光度偏高,需要直接采用蒸馏法进行预处理,从而将其中的氨氮直接从水中分离出来。
如果溶液当中存在一定的钙离子、铜离子、镁离子和铁离子等,这些离子在碱性的条件下容易生成沉淀物,需要采用絮凝沉淀法进行预处理,再加入一定比例的酒石酸钾进行金属离子的掩蔽。但是这种方法的掩蔽能力往往是非常有限的,对于钙镁离子浓度较高的水样,在加入酒石酸钾钠之后,经常会看到不少的微细颗粒物质析出,对比色造成较大的影响,吸光度也会高出较多,对测定结果会造成较大影响。针对这种水样,需要让絮凝沉淀的时间适当延长一些,如果采用蒸馏法效果会更好一些。
如果水样中含有较多易挥发性的物质,其往往难以被直接看到,需要对水样进行进一步的研究,并对水样进行针对性的处理。例如,硫化物和纳氏试剂反应就会造成黄色化合物的生成,往往用肉眼难以辨认,对420nm波长范围的光波吸收能力较强,需要将水样置于酸性条件下利用加热法来进行去除。
在甘蔗制糖的过程中,通常包含的程序有提汁、清净、蒸发和结晶成糖等。其中蒸发、结晶成糖的工艺比较固定,而提汁与清净工序则可采用不同的工艺路线与手段。提汁方法有压榨法、渗出法与磨压法,清净工序主要以其使用的澄清剂不同而有不同方法,如亚硫酸法、石灰法、碳酸法、电澄清法和离子交换法等。
2、甘蔗制糖废水产生分析
甘蔗制糖的废水污染主要来源于生产过程中的压榨、过滤、蒸发、成糖工序以及除尘器产生的二次污染除尘水等。,压榨工段榨机冷却水,主要为冷却榨辊传动轴和润滑泵轴颈产生的废水,废水含油量较高,COD含量约为150~300mg/L;第二,洗机、洗罐及洗地板废水,COD含量约为500~6000mg/L;第三,冲灰水及锅炉除尘产生的废水,主要污染物SS浓度为1000~3000mg/L;第四,冷却汽轮机等设备产生的冷却水,此类水水质稳定,水温较高;第五,制炼车间蒸发及煮糖的高温蒸汽经冷却凝结排出的冷凝水,此类水水质稳定,含微量糖分,SS浓度在20mg/L左右,COD含量在200mg/L以下,水温在40~60℃。[1]
3、甘蔗制糖企业废水浓度
对于甘蔗制糖企业来说,其所阐述的废水主要可以包括三个部分。,低浓度有机废水。低浓度有机废水主要包含制炼车间蒸发、冷凝器尾水、真空吸滤机抽真空用水、压榨车间轴承冷却水和动力车间设备冷却水。其在整个糖厂废水总量中占有量约70%,水温通常在40~60℃,如果在企业正常生产情况下,污染物浓度相对较低。然而,如果处于跑糖等情况下,蒸发、煮糖冷凝器排出的冷凝水悬浮物浓度会较低,化学需氧量浓度每升可达几百甚至上万毫克。第二,中浓度有机废水。中浓度有机废水主要包含压榨车间冲洗水、洗滤布水、洗箱洗罐污水以及锅炉湿法排灰、烟囱湿法除尘废水等。这类废水中不但含糖和悬浮物,还包含一些机油,化学需氧量和悬浮物每升可以达到几百到几千毫克,其在总排水量中占20%~30%。第三,高浓度废水。高浓度废水主要是酒精车间所排出的各类废水等,化学需氧量和悬浮物每升可以达到几千至数十万毫克。
4、制糖废水主要生化处理工艺
4.1 活性污泥法
现阶段,废水生物处理技术中应用较为广泛的一种方法就是活性污泥法。活性污泥法是在人工充氧条件下,对污水和各种微生物群体进行连续混合培养,形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用,分解去除污水中的有机污染物,实现对废水的净化。该工艺可以根据具体情况,灵活调整污水处理程度的高低,进水负荷升高时,可通过提高污泥回流比的方法予以解决,但存在对水质、水量变化适应性较低,脱氮除磷效果不理想,易产生污泥膨胀等问题。
4.2 生物膜法
生物膜法主要是通过依附在某些固体介质表面的微生物对有机污水进行处理。该工艺具有污染负荷高,抗冲击负荷强,无污泥膨胀等优点。但存在建设投资大,启动周期长,反应器内生物量较难控制等问题。糖厂的生产具有季节性的特点,每年只是生产4~6个月左右,所以启动周期长的工艺不是很适合。
4.3 生物膜/活性污泥联合工艺
生物膜/活性污泥联合工艺,主要是将活性污泥法与生物膜法结合在一起的一种污水生物处理技术。这种工艺不但可以实现对高负荷的膜处理工艺进行有效的利用,有效节约占地面积与基建投资,同时还可以通过对活性污泥法的利用来保障出水稳定。但是投资比较大,从综合角度考虑不是很适用于糖厂的污水处理。
5、甘蔗制糖废水回收利用
5.1 用于循环冷却水
在甘蔗制糖行业中,用于循环冷却水的水池大多数情况下,是在一个封闭的环境下使用的,它的主要功能就是冷却设备、蒸发和煮糖系统抽真空等,确保生产具有一定的持续性与稳定性。循环水池内配套的冷却系统,对冷却水冷却过程及冷却水自身散热过程会出现冷却水损耗的问题,需要在其中添加新鲜冷水来进行补充,以满足生产需要。经过生化处理后的废水可以直接用回到循环冷却水池,作为生产过程中冷却水损耗的补充。循环水池内的冷却水循环使用会使污染物浓度增加,使用生化处理后的废水可以稀释池内冷却水,循环水池内溢出的冷却水再排入生化系统处理。
5.2 用于锅炉冲灰水
现阶段,很多甘蔗厂对于锅炉除尘冲灰水都是进行闭合式循环利用的。对于锅炉来说,其所产生的烟气温度非常高,烟气在除尘器除尘的过程中会将冲灰水分带走,同时打捞灰渣也会将部分水分带走,因此锅炉冲灰水在循环利用的过程中有很多都产生了损耗,只有通过补充水才能保证整个灰水循环系统的用水平衡。有一些糖厂为减轻企业的排污压力,利用洗罐水作为锅炉除尘损耗补充水,但因洗罐水含有一定的糖分,长期的循环回用会使冲灰水黏度越来越大,造成灰水分离器反洗困难、滤料顶罐等,从而影响到灰水处理系统的正常运行。将生化处理之后的废水用于锅炉冲灰水池,可以实时补充锅炉冲灰水池在使用过程中产生的损耗,在一定程度上减少工业废水的排放量及污染物排放。[3]
5.3 用于生化系统调节池或曝气池
对于生化系统调节池来说,其主要作用是调节废水水质,解决来自生产不规律引发的水质不稳定的问题。在正常生产过程中,通常进入废水生化处理系统的水质都处在系统设计范围中,能够开展正常处理。但是,假如发现车间物料溢出等跑糖问题,抑或是由于设备故障停榨而开展局部洗机,高浓度的废水直接进入生化系统会给生化系统带来很大的冲击,极易引起污泥膨胀,污泥沉降困难,甚至造成整个生化系统瘫痪。将经过生化处理后的废水用于调节池或曝气池,提高进入曝气池处理的废水的pH值及降低废水浓度、水温,调整进水负荷,保证曝气池内的污泥负荷相对稳定,能促进整个生化处理系统稳定运行。
5.4 用于卫生清洁用水
在正常运行的过程中,废水生化处理系统经常需要在曝气池中补充含氮的营养盐,以确保微生物能正常生长。通常来说,甘蔗制糖企业在补充氮源时都是采用投入尿素的方法。冲洗厕所的污水中含有比较高的氨氮,把经过生化处理后的废水当做厕所冲洗水,将冲洗厕所产生的污水排进生化池系统处理,可以提高进入生化处理系统进水氨氮含量,不仅可以处理冲洗厕所产生的污水,减少新鲜水用量,也可以适当减少生化系统含氮营养物的补充,减少尿素投放量,从而在源头上控制新鲜水用量,同时降低了生化处理系统的废水治理成本。