當(dāng)污水處理廠硝化系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，出水氨氮超標(biāo)時(shí)，要想快速有效地去除氨氮，只能采用物理化學(xué)手段應(yīng)急！目前常用且有效的物化方法只有破點(diǎn)氯化法和沸石吸附法！市面上很多氨氮去除劑都是次氯酸鹽，就是用斷點(diǎn)氯化的原理！本文詳細(xì)介紹了這兩個(gè)過(guò)程，讓大家對(duì)遇到的問(wèn)題有一個(gè)很好的了解！
一、斷點(diǎn)氯化去除氨氮
斷點(diǎn)氯化的方法是用化合價(jià)的復(fù)合次氯酸鈉（或次氯酸鈉）+1價(jià)氯酸鈣），將水中的氨氮氧化成氮?dú)獾倪^(guò)程。當(dāng)然也可以立即將氯氣通入廢水中，通過(guò)歧化反應(yīng)生成次氯酸，然后將廢水中的NH3-N氧化成N2。
當(dāng)氧化劑加入水中時(shí)，水中的氨氮會(huì)先被氧化成一氯化銨，再進(jìn)一步氧化成二氯胺和三氯化物。三氯化物不穩(wěn)定，會(huì)以氮?dú)獾男问结尫懦鰜?lái)。這是破點(diǎn)氯化法基本原理和過(guò)程的體現(xiàn)，氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣的進(jìn)入超過(guò)這一點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增加。
當(dāng)添加的氧化劑充足時(shí)，水中的氨氮濃度低（但不為零），水中的余氯也低。超過(guò)這個(gè)點(diǎn)后，水中的余氯才剛剛開(kāi)始上升，所以這個(gè)點(diǎn)叫做破點(diǎn)，這個(gè)條件下的氯化叫做破點(diǎn)氯化。但在實(shí)際生產(chǎn)中，斷點(diǎn)氯化法的應(yīng)用往往會(huì)出現(xiàn)斷點(diǎn)和氯化量不易判斷的情況。
1. 氯劑量-余氯曲線
了解氯劑量-余氯曲線是用好斷點(diǎn)氯化法的關(guān)鍵。在水的氯化中，氯的加入量與余氯的關(guān)系如下圖所示。曲線的 x 軸和 y 軸分別表示氯添加量和余氯量，單位為 mg/l。其中，水中的氯添加量可分為需氯量和余氯兩部分。如圖所示：
氯需求量是指殺死細(xì)菌、氧化有機(jī)物和還原物質(zhì)所消耗的部分。
余氯是指為了抑制水中殘留細(xì)菌的重新生長(zhǎng)而需要保持的少量氯。
1 當(dāng)水不含細(xì)菌、有機(jī)物和還原劑時(shí)物質(zhì)等，需氧量為零，加氯量等于余氯量，如圖中虛線L1所示，與坐標(biāo)軸成45度角。
2、當(dāng)水中含有細(xì)菌、有機(jī)物和還原性物質(zhì)，但不以游離氨為主時(shí)，需氧量OA滿足后會(huì)出現(xiàn)余氯。 45度，原因是：
水中有機(jī)物與氯的相互作用速度不同。在余氯測(cè)定中，部分有機(jī)物仍處于與氯發(fā)生相互作用的過(guò)程中。
水中的部分余氯會(huì)自行分解。例如，由于水中某些雜質(zhì)或光的作用，次氯酸會(huì)產(chǎn)生如下催化分解：2HOCl=2HCl+O2。
3、當(dāng)水中的有機(jī)物主要是氨和氮化合物時(shí)，情況就比較復(fù)雜了。
當(dāng)初始需氧量 OA 滿足時(shí)，氯的加入量增加，余氯也增加（曲線的 AH 段），但后者增加得更慢。加氯量超過(guò)H點(diǎn)后，雖然加氯量增加，但余氯量反而減少，如HB段，H點(diǎn)稱為峰值點(diǎn)。此后，隨著加氯量的增加，剩余的氯會(huì)重新列出，如BC段，B點(diǎn)稱為斷點(diǎn)。
a、在曲線的OA部分，表示水中的雜質(zhì)消耗了全部的氯，余氯為零，需氯量為b。此時(shí)，雖然可以殺死部分細(xì)菌，但消毒效果并不可靠。
b、曲線AH段，加氯后，氯與氨反應(yīng)，有余氯，有一定的消毒作用，但余氯為復(fù)合物，主要成分為一氯胺。氯和氨的反應(yīng)如下：NH3+HClO=NH2Cl+H2O。
此時(shí)，隨著加氯量的增加，化合氯的比例增加，水中的氨氮逐漸減少。當(dāng)氯的加入量達(dá)到H點(diǎn)時(shí)，水中的氨氣降至零，結(jié)合余氯上升至較高水平。
C、在曲線的HB段，仍有復(fù)合余氯產(chǎn)生，加氯量不斷增加，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：2NH2Cl+HClO=N2↑+H2O+3HCl。
由于反應(yīng)，氯胺被氧化成一些沒(méi)有消毒作用的化合物，余氯含量逐漸減少，最終達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)B。
d、曲線的BC段，超過(guò)斷點(diǎn)B后，無(wú)氯消耗有雜質(zhì)，出現(xiàn)游離余氯，該段消毒效果好。
可以看出，當(dāng)水中含有氨氮時(shí)，加氯-余氯曲線為虛線，此時(shí)對(duì)應(yīng)的加氯方法稱為折線加氯法。
2、氨氮含量與加氯量、加氯點(diǎn)的關(guān)系
一般情況下，當(dāng)pH值在7左右時(shí)，在破點(diǎn)加氯時(shí)，一氯胺、二氯胺和三氯胺的濃度同時(shí)存在。其中，生成的化合余氯主要由一氯胺組成，還有少量二氯胺和三氯胺存在（不影響分析）。因此，在實(shí)踐中，為了簡(jiǎn)化分析計(jì)算，常將化合余氯視為氯胺。
假設(shè)水中雜質(zhì)耗氧量為b（mg/l），即曲線OA段耗氧量為b（mg/l），水中余氯控制目標(biāo)值為（毫克/升）。
如果水中沒(méi)有氨氮，使用游離氯法。當(dāng)加氯點(diǎn)為Y時(shí)（如圖），所需加氯量為y=b+1.35a（mg/l）。
若水中含有c(mg/l)氨氮，則采用斷點(diǎn)氯化法，加氯量應(yīng)根據(jù)情況商定：
1、加氯點(diǎn)控制在AH段Y1時(shí)，所需加氯量y1=b+1.38a（mg/l）。
需要注意的是，為了保證加氯點(diǎn)能控制在AH段的Y1點(diǎn)，水中的氨含量必須滿足條件：c不小于0.33a（mg/l）。
2、加氯點(diǎn)控制在HB段Y2點(diǎn)時(shí)，所需加氯量y2=b+4.18c+1.034*(3.03ca)(mg/l)。
需要注意的是，加氯點(diǎn)控制在HB段的Y2點(diǎn)。在AH段，氨與氯氣發(fā)生反應(yīng)，水中的氨全部被消耗掉。
3、加氯點(diǎn)控制在BC段Y3點(diǎn)時(shí)，所需加氯量y3=b+7.31c+1.35a（mg/l）。
綜上所述，加氯量與水中的雜質(zhì)含量、氨氮含量、余氯控制目標(biāo)值和選擇的加氯點(diǎn)有關(guān)。
在水中雜質(zhì)含量恒定、余氯控制目標(biāo)相同的情況下，水中無(wú)氨氮時(shí)的氯添加量低于有氨氮時(shí)的氯添加量。氮?dú)鈺?huì)引起加氯量的增加，增加量主要取決于加氯點(diǎn)的位置。
如果水中含有氨氮，則斷點(diǎn)用于添加氯。從余氯-氯化量曲線可以看出，對(duì)應(yīng)于相同的余氯值，可能存在三個(gè)不同的加氯點(diǎn)。三個(gè)加氯點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的氯化量變化很大。
實(shí)踐表明，曲線BC段Y3點(diǎn)游離氯消毒加氯量遠(yuǎn)大于AH段和HB段Y1、Y2點(diǎn)復(fù)合氯消毒加氯量。
通常Y3點(diǎn)加氯量可以達(dá)到Y(jié)1點(diǎn)加氯量的2～3倍。 -余氯曲線的AH段，此時(shí)的余氯為化合氯。