申请日2014.04.28
公开(公告)日2014.07.30
IPC分类号C02F101/16; C02F1/461
摘要
本发明公开了一种利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，具体实施步骤如下：对一定粒径的活性炭与普通铁粉进行预处理，活化;调节含氮废水的初始pH值为4~6，往反应容器内通氮气除氧;向含氮废水中依次加入活性炭、铁粉。其中，Fe的投加量为20~40g/L，Fe/C的质量比为2~5，含氮废水(折合为N含量)初始浓度为50~200mg/L，反应时间为10~120min。本发明的优势在于利用铁炭微电解原理处理含氮废水，解决了零价铁法对低pH的强烈需求，实现了中性条件下对硝酸盐氮的去除，使得废水的硝酸盐氮去除率可达70%以上;特别的铁、炭之间自发形成原电池，不需要额外能耗且价格低廉，设备简单，操作方便，对环境无二次污染。
权利要求书
1.一种利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将活性炭经水洗、干燥;将普通铁粉经5%盐酸活化、真空干燥，备用;
2)调节含氮废水的初始pH值，并向反应容器内通氮气除氧;
3)向含氮废水中依次加入活性炭和铁粉，旋转混合反应;其中铁粉的投加量为20~40g/L，Fe/C的质量比为2~5，含氮废水的折合为氮含量的初始浓度为50~200mg /L，反应时间为10~120min。
2.根据权利要求1所述的利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中，调节含氮废水的初始pH值为4~6。
3.根据权利要求1所述的利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中，通氮气除氧的时间为10~30min。
4.根据权利要求3所述的利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中，通氮气除氧的时间为15min。
5.根据权利要求1所述的利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中，铁粉的投加量为40g/L。
6.根据权利要求1所述的利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中，Fe/C的质量比为3。
说明书
一种利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法
技术领域
本发明涉及一种含氮废水的脱氮处理工艺，尤其涉及一种利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法。
背景技术
从20世纪60年代以来，随着工农业生产的迅速发展，大量含氮化肥的使用以及工业中含氮废水的不达标排放等，造成水体中硝酸盐氮污染日趋严重。水中过量硝酸盐氮的存在会对人体健康构成严重威胁，被摄入人体后，在肠胃中可被还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐会引起人体高铁血蛋白症，并诱发癌症，对婴幼儿的危害更甚。因此，寻找一种经济实用的技术去除水中硝酸盐氮具有重要意义。
目前处理含氮废水的方法主要有生物脱氮、吸附、离子交换、反渗透和化学还原等。生物脱氮是目前应用最广泛的处理方法，但存在维护要求高，有机物过量和溶解性微生物产生等缺点。相比于生物脱氮，化学还原拥有反应过程快，无二次污染和容易控制等优点。目前，零价铁还原硝酸盐因其价格低廉且易于控制而受到广泛关注。但是，零价铁法存在的主要问题是处理效果与溶液pH非常相关，其反应必须在强酸性条件下才能进行，大大提高处理成本。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，其利用铁、炭之间自发形成原电池还原硝酸盐氮。在近中性pH条件下处理含氮废水时，硝酸盐氮的去除效率明显提高。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，包括以下步骤：
1)将活性炭经水洗、干燥;将普通铁粉经5%盐酸活化、真空干燥，备用;
2)调节含氮废水的初始pH值，并向反应容器内通氮气除氧;
3)向含氮废水中依次加入活性炭和铁粉，旋转混合反应;其中铁粉的投加量为20~40g/L，Fe/C的质量比为2~5，含氮废水的折合为氮含量的初始浓度为50~200mg /L，反应时间为10~120min。
进一步地，所述步骤2)中，调节含氮废水的初始pH值为4~6。
进一步地，所述步骤2)中，通氮气除氧的时间为10~30min。
进一步地，所述步骤2)中，通氮气除氧的时间为15min(除氧效果最优)。
进一步地，所述步骤3)中，铁粉的投加量为40g/L(去除效果最佳)。
进一步地，所述步骤3)中，Fe/C的质量比为3(形成的有效原电池数量最多)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
解决了零价铁法对低pH的强烈需求，实现了中性条件下对硝酸盐氮的去除，提高去除效率。特别的铁、炭之间自发形成原电池，不需要额外能耗且价格低廉，设备简单，操作方便，对环境无二次污染。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例作进一步的说明。
实施例1
一种利用铁炭复合剂处理含氮废水的方法，包括以下步骤：
a. 将活性炭经水洗、干燥;将普通铁粉经5%盐酸活化、真空干燥，备用;
b. 配制体积为2L初始浓度为50mg/L(折合为N含量)的含氮废水入顶空瓶中，采用15%盐酸和10%氢氧化钠溶液调节初始pH值为4，通氮气除氧15min，压力0.2MPa;
c. 将步骤a所得的活性炭和铁粉依次加入到步骤b的顶空瓶中，其中，Fe投加量为40g/L，Fe/C的质量比为3，后将顶空瓶密封，放置于旋转混合器中反应;
d. 隔一定时间取样5mL，稀释20倍，用0.22μm PVDF过滤膜过滤，分别测定NO3-， NO2- 和 NH4+。
处理后的含氮废水中硝酸盐氮去除率高达80%以上，达到污水排放标准。
实施例2
本实例与实例1不同的是溶液初始pH值为5，处理过后，硝酸盐氮的去除率为80%左右。
实施例3
本实例与实例1不同的是溶液初始pH值为6，处理过后，硝酸盐氮的去除率为70%左右。
从以上实施例得知，铁炭微电解实现了中性条件下对硝酸盐氮的去除，显著提高去除效率。