基于树脂处理焦化厂含氨废水中氨氮技术分析

雷久艺

摘要：众所周知，我国是世界上著名的基建大国，而在基建工程在施工中需要使用大量的钢铁资源，而焦炭是冶炼钢铁的重要原料，基建规模和数量的扩大，使得我国对钢铁的需求也在不断的上升，这也无形中带动了我国焦炭行业的发展。根据相关统计数据显示，截止到2015年，我国的焦炭产量已经高达4.48亿吨，在全国焦炭产量中占到了60%的比重，但是炼焦行业在发展过程中也会产生很多废水，这些焦化废水如果得不到合理的处理，将会给环境带来严重的影响，所以使用合理的技术来降低废水中的氨氮含量是十分关键的，本篇文章主要分析基于树脂处理焦化厂含氨废水中的氨氮技术。

关键词：树脂处理焦化厂;含氨废水;氨氮技术;分析

基建工程的发展，对钢铁资源的需求也在日益上升，钢铁资源需求的增加，也推动了我国焦化厂的发展，但是在焦化厂发展过程中，也会产生大量的含氨废水，这些废水中含有高浓度的氨氮，如果不采取合理的措施来处理这些废水，就会给我国的环境带来严重的威胁。而目前我国在处理这些含氨废水中，一般采用活性污泥法进行处理，但是处理效果并不理想，导致这些废水难以实现标准化的排放，所以改进含氨废水处理工艺是十分关键的。

一、焦化厂含氨废水相关概述

含氨废水是焦化厂生产发展中所产生的废水，同时也是酚氰废水中的重要部分，而且含氨废水还具有水量大以及污染物种类繁多的特征，在焦化厂整个场内，含氨废水的总量达到场内全部废水的50%甚至以上。而含氨废水中，其中氨氮的含量为3000㎎/L，为了能够将含氨废水中的高浓度氨氮成分降低，我国多数炼焦企业往往使用蒸氨法来进行处理，然后将蒸氨后的废水置入生化系统进行进一步的处理。而含氨废水中，氨氮含量高的主要原因就是，废水中存在有机氮和无机氮，其中无机氮有NH3、NH4+，而有机氮有吡啶、喹啉等等[1]。

含氨氮浓度较高的废水，如果没有进行合理的处理就进行排放，很容易导致水体中的氨氮含量上升，从而给社会生产以及人民群众的生活都带来较大的威胁，所以对含氨废水的排放进行严格的控制，并研究有效的技术来处理是十分有必要的。

二、含氨废水的危害

（一）引起水体富营养化

众所周知，植物的生长离不开氨氮，而含氨废水一旦流入到水体，就会导致藻类植物出现疯长的趋势，尤其对于一些封闭水体来说，一旦出现藻类植物快速生长，术中的溶解氧就会逐渐减少，这样一来水中其它生物的生存就会受到很多的威胁，从而出现死亡的情况，而这些死去的尸体也会被其它的微生物所分解，从而加快了溶解氧的消耗，在这样的情况下，水中藻类也会出现死亡，从而水中的氨氮成分也进一步增加，给整个水体生态系统也带来了严重的影响[2]。

（二）危害水生生物

含氨废水中的氨氮也具有很强的毒性，会给水生生物也带来很大的影响。尤其针对渔业养殖水体来说，对水体中游离氨的含量也有明显要求，一旦浓度超过了0.2㎎/L，就会直接影响水生生物的生长。而原因就是分子态氨氮，会被鱼的呼吸作用而吸入体内，从而直接影响了鱼的呼吸功能，导致鱼出现内脏充血从而死亡，即使游离氨浓度不高，也会给鱼的呼吸系统带来威胁。

（三）威胁人体健康

在我国给水工程的建设和发展中，常见的处理工艺是无法去除水中的氨氮成分的，而氨氮没有去除，就会和水中的氯产生反应，生成氯氨。而氯氨释放氯的速度比较缓慢，投氯量还会与水体中的有机物发生反应，从而产生消毒副产物，如三氯甲烷，而这类物质具有很强的致癌性，会直接影响人体的健康;此外，氯氨也会与水中的微生物产生反应，而释放出毒性物质，如亚硝酸盐，长期服用这样的水，很容易引体人体的神经紊乱，甚至是昏迷等情况。

三、离子交换树脂吸附的相关研究

（一）离子交换树脂吸附的机理

离子交换树脂吸附的基本原理，简单来说就是利用树脂活性基团中的活动离子与废水中的具有污染性的离子进行交换，并利用相关的物理性能将水中的污染物质进行去除。但是不同的吸附树脂所具有的活动离子的孔径、价态也有所不同，所以对于废水中的污染物也具有一定的选择吸附性。而焦化废水中，污染物的种类是较为复杂的，而且离子的半径也有所不同，所以树脂吸附处理焦化废水，除了包含化学吸附也含有物理吸附[3]。

而离子交换树脂在水中可以形成扩散层以及固定层，在扩散层中是实现离子的交换后，就是进入到固定层中，而固定层中的离子在获取到新的能量后也会重新进入到扩散层，可見离子交换具有互逆性，而且能够持续发生交换反应。

（二）离子交换树脂的特点和应用

2.1离子交换树脂的物理结构

按照骨架以及吸附处理物质的差异，离子交换树脂也可以分为两大类型，即凝胶型以及大孔型。其中凝胶型树脂的高分子骨架遇水就会发生膨胀，从而形成显微孔，在这样的情况下能够有效的吸附直径小的无机离子，但是对于直径超过5nm的大分子物质不具有吸附能力。

大孔型树脂是指在树脂聚合反应期间，融入致孔剂，让树脂形成较大的孔隙，而孔隙的大小和数量是可以控制的，这就无形中强化了树脂的吸附能力，能够将废水中的大分子有机物进行去除。

2.2离子交换树脂的交换容量

交换容量简单来说就是判断离子交换树脂性能以及交换能力的指标，交换容量可以分为以下三类：第一，总交换容量。就是指在良好的条件下，单位质量的树脂能够交换的离子的总量;第二，工作交换容量。就是指在特定条件下，树脂的吸附能力和交换能力;第三，再生交换容量。是指吸附饱和后的树脂，经过再生液的处理，去重新吸附的离子的总量，是对树脂再生性能的一大体现[4]。

2.3离子交换树脂的再生

离子交换树脂的再生简单来说就是借助再生剂中的离子，将完成吸附工作树脂中的离子进行更换，让树脂来逐渐的恢复吸附能力，提升树脂的重复使用能力，经过再生后，若是树脂交换容量高，则表示树脂再生能力比较强。而树脂的再生能力与再生剂的种类、用量以及再生条件等因素有很大的关系。

树脂的再生方式主要有顺流以及逆流两种，其中顺流再生，简单来说就是结合吸附的流向，在一定条件下将再生剂放入树脂吸附装置，并随着再生剂的加入，按照上下层顺序，依次完成再生，但是再生液在下流的过程中，底部树脂难以实现吱声，若想保证都得到再生，就需要增加再生剂的使用量。

也正是由于顺流再生有一定的不足存在，所以逆流再生也逐渐被研发出发。所谓逆流再生，就是将再生剂接入交换器的底部，与废水流入的方向是相反地，这样能够有效的实现树脂的再生，能够也不会消耗较多的再生剂，具有很大的可行性[5]。

2.4离子交换树脂的应用领域

离子交换树脂在很多领域中都有广泛的应用，在水处理、食品工业、石化行业、环保行业等领域均有比较广泛的应用。例如在水处理中，通过应用树脂离子交换，能够有效的将水中的钙离子和镁离子去除，还能减少水中的含盐量;而在石化行业中，离子交换树脂可以当做催化剂进行使用。

而经过研究和大量的实践，在众多树脂中筛选出三种具有良好吸附性能的树脂，使用三种树脂对焦化废水进行混合处理，能够有效的将废水中的氨氮浓度进行控制并降低，处理有效性高达93%，而应用树脂吸附的最佳条件为：混合树脂投加量0.1㎎/L;吸附时间为16小时，温度为25℃。使用离子交换树脂吸附技术，不仅能够有效的弥补传统处理技术的不足，还能有效的提升处理的效率，也能减少处理的成本，可以实现有效处理废水的目的。但是在实践中也出现了一定的不足，为了能够达到排放标准，就可以发挥出焦化厂生化处理系统的作用，对吸附后的水进行再次处理，保证废水处理能够达到相应的排放标准[6]。

四、结束语

综上所述，随着社会需求的增加，我国的焦炭行业也得到了迅速的发展，但是在其生产和发展中也产生了大量的含氨废水，这些含氨廢水若是得不到有效的处理就进行排放，很容易给环境以及水源带来严重的污染。一般来说，焦化厂针对含氨废水，所使用的处理措施一般是蒸氨处理技术，但是这项处理技术不仅成本高，而且处理的效率也比较低，为了能够将含氨废水中的氨氯进行有效的去除，就可以使用离子交换树脂吸附技术，该技术不仅操作简单，而且成本比较低，有很高的废水处理效率，但是该技术也有一定的不足存在，也就是说这项技术仍旧有较大的发展和研发空间。

参考文献：

[1]郑巧巧，张一敏，黄晶，等. T-42树脂对沉钒废水中氨氮的动态吸附及解吸研究[J]. 金属矿山，2019，（7）：189-193.

[2]杨帆，刘欢，张东波，等. 微电解-芬顿法预处理废水技术在邯钢焦化厂的应用实践[J]. 山西化工，2019，39（3）：149-150.

[3]孟媚，张程. 煤气化工艺中高氨氮废水处理方法的研究[J]. 石油石化物资采购，2019（5）：29-29.

[4]张洪彬. 高级氧化法处理合成氨工序高氨氮废水的研究[J]. 自然科学，2019，7（5）：382-386.

[5]姜黎安，隋倩雯，徐东耀，等. 部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理低氨氮废水研究进展[J]. 环境工程，2019，37（1）：64-69.

[6]张鹏，刘兴誉，贾媛媛，等. 关于含氨氮废水处理技术研究进展[J]. 山东工业技术，2019，（3）：35-35.