申请日2013.10.21
公开(公告)日2014.01.08
IPC分类号B01J23/889; C02F1/58
摘要
本发明是一种氨氮废水的预处理方法，其步骤如下：首先将适量脱氮剂投加于高浓度氨氮废水中，然后用泵输送到脱氮塔的曝气槽中，脱氮塔中填充催化剂，并于pH﹥9、温度10～100℃下用空气压缩机曝气处理;所述的脱氮剂甲基纤维素、乙基纤维素、亚氯酸钠、柠檬酸组成，脱氮剂的加入量为废水重量的万分之一至三。本发明方法不仅适用于无机氨氮废水更适用于有机胺氮废水，本发明方法一次处理可将高浓度氨氮废水TKN去除率大于85%，有机胺氮去除率大于90%，为后续生化处理提供了有力保障。
权利要求书
1.一种氨氮废水的预处理方法，其特征在于，其步骤如下：首先将适量脱氮剂投加于高浓度氨氮废水中，然后用泵输送到脱氮塔的曝气槽中，脱氮塔中填充催化剂，并于pH﹥9、温度10～100℃下用空气压缩机曝气处理;
所述的脱氮剂由以下重量百分比的原料组成：
甲基纤维素25～30%;
乙基纤维素25～30%;
亚氯酸钠20～25%;
柠檬酸20～30%;
脱氮剂的加入量为废水重量的万分之一至三;
所述的催化剂通过如下步骤制备：
(1)将颗粒活性炭或者活性氧化铝用质量浓度为5～50%无机酸溶液浸渍12～48h 后，过滤，去离子水洗至中性;再用质量浓度为5～50%无机碱溶液浸渍12～48h 后，过滤，水洗至中性;放入烘箱中烘干，待用;
(2)配制含有铁、钴、镍、钾、锰离子的盐溶液，其中铁钴镍钾锰摩尔比为1:(1～10): (1～10)：(1～10)：(1～10)，调节溶液的pH 为2～7 ;
(3)将步骤(1)处理得到的活性炭或者活性氧化铝加入步骤(2)配制的溶液中，在20～60℃浸渍12～48h;过滤，分离出浸渍了金属离子的活性炭或者活性氧化铝，烘干得到负载金属活性成分的活性炭或者活性氧化铝，移入箱式电阻炉中，升温至200～600℃，煅烧4～6 h，得到脱氮催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种氨氮废水的预处理方法，其特征在于：浸渍用的无机酸溶液、无机碱溶液的质量浓度均为10～20%。
3.根据权利要求1所述的一种氨氮废水的预处理方法，其特征在于：浸渍用的无机酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液或者硝酸溶液;所述的无机碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者氢氧化钙溶液。
说明书
一种氨氮废水的预处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种氨氮废水的预处理方法。
背景技术
高含氮化工废水如制药厂废水、焦化废水、合成氨工业废水、氮肥废水等，这些企业废水不仅氨氮含量高，C/N比低，毒性大，此类废水一直都是国内较难治理的废水之一。
目前处理氨氮废水的方法主要有物理法、化学法和生物法等。物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉;化学法有离子交换法、空气吹脱、化学沉淀法、折点氯化法、电渗析、电化学处理、催化裂化。由于物理和化学方法存在运行费用高、处理工艺复杂等特点，其应用范围仅限于部分行业和领域。目前大多数处理氨氮废水的脱氮工艺是以生物处理为主或生物处理和物理化学相结合的方法，对于高氨氮废水的处理方法，单靠物理、化学法等常规技术根本不能经济有效的治理目的，存在处理效果差，运行费用高的问题。由于氨氮浓度高(>2000mg/L)对微生物产生很大的毒害作用，根本不能直接进入生化系统，对于该类废水，目前工业中大多采用先吹脱再进行生化处理，由于此类废水中不仅含有无机氨氮还含有很多有机胺，吹脱对于有机胺去除效果很差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有物化处理脱除有机胺氮能力较差的问题，提供一种新的物化处理方法，所要解决的技术问题是有效去除氨氮废水中无机氨氮和有机胺氮。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种高浓度氨氮废水的预处理方法，其特点是，其步骤如下：首先将适量脱氮剂投加于高浓度氨氮废水中，然后用泵输送到脱氮塔的曝气槽中，脱氮塔中填充催化剂，并于pH﹥9、温度10～100℃下用空气压缩机曝气处理;
所述的脱氮剂由以下重量百分比的原料组成：
甲基纤维素25～30%;
乙基纤维素25～30%;
亚氯酸钠20～25%;
柠檬酸20～30%;
脱氮剂的加入量为废水重量的万分之一至三;
所述的催化剂通过如下步骤制备：
(1)将颗粒活性炭或者活性氧化铝用质量浓度为5～50%无机酸溶液浸渍12～48h 后，过滤，去离子水洗至中性;再用质量浓度为5～50%无机碱溶液浸渍12～48h 后，过滤，水洗至中性;放入烘箱中烘干，待用;
(2)配制含有铁、钴、镍、钾、锰离子的盐溶液，其中铁钴镍钾锰摩尔比为1:(1～10): (1～10)：(1～10)：(1～10)，调节溶液的pH 为2～7 ;
(3)将步骤(1)处理得到的活性炭或者活性氧化铝加入步骤(2)配制的溶液中，在20～60℃浸渍12～48h;过滤，分离出浸渍了金属离子的活性炭或者活性氧化铝，烘干得到负载金属活性成分的活性炭或者活性氧化铝，移入箱式电阻炉中，升温至200～600℃，煅烧4～6 h，得到脱氮催化剂。
本发明所述的高浓度氨氮废水的预处理方法技术方案中：浸渍用的无机酸溶液、无机碱溶液的质量浓度均优选为10～20%。
本发明所述的一种高浓度氨氮废水的预处理方法技术方案中：浸渍用的无机酸溶液可以为任何一种无机酸溶液，优选硫酸溶液、盐酸溶液或者硝酸溶液;所述的无机碱溶液可以为任何一种无机碱溶液，优选氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者氢氧化钙溶液。
本发明方法是使用化学和物理相结合的方法进行预处理，所谓化学的方法是添加催化剂和脱氮剂将有机胺氮转化成无机氨氮，所谓物理的方法就是用鼓风机或压缩空气曝气吹脱无机氨氮。
本发明方法中，分离过程是可以在常规的脱氮装置中进行的。脱氮装置可为立式的脱氮塔也可以设计出卧式的脱氮槽，底部设曝气，分离溢出的氨气自顶部引入多级吸收塔回收氨。
与现有技术相比，本发明方法设计合理，它是一种物化处理方法，本发明方法不仅适用于无机氨氮废水更适用于有机胺氮废水，它可以有效去除氨氮废水中无机氨氮和有机胺氮。本发明方法可以适用于对任何浓度的氨氮废水进行处理，特别适合于对浓度在1000mg/L的高浓度氨氮废水进行处理。本发明方法一次处理可将高浓度氨氮废水TKN去除率大于85%，有机胺氮去除率大于90%，为后续生化处理提供了有力保障。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种氨氮废水的预处理方法，其步骤如下：首先将适量脱氮剂投加于高浓度氨氮废水中，然后用泵输送到脱氮塔的曝气槽中，脱氮塔中填充催化剂，并于pH﹥9、温度10～100℃下用空气压缩机曝气处理;
所述的脱氮剂由以下重量百分比的原料组成：
甲基纤维素25%;
乙基纤维素25%;
亚氯酸钠25%;
柠檬酸25%;
脱氮剂的加入量为废水重量的万分之一;
所述的催化剂通过如下步骤制备：
(1)将颗粒活性炭或者活性氧化铝用质量浓度为5%无机酸溶液浸渍12～48h 后，过滤，去离子水洗至中性;再用质量浓度为50%无机碱溶液浸渍12～48h 后，过滤，水洗至中性;放入烘箱中烘干，待用;
(2)配制含有铁、钴、镍、钾、锰离子的盐溶液，其中铁钴镍钾锰摩尔比为1: 1：1：1：1，调节溶液的pH 为2 ;
(3)将步骤(1)处理得到的活性炭或者活性氧化铝加入步骤(2)配制的溶液中，在20℃浸渍12～48h;过滤，分离出浸渍了金属离子的活性炭或者活性氧化铝，烘干得到负载金属活性成分的活性炭或者活性氧化铝，移入箱式电阻炉中，升温至200℃，煅烧4～6 h，得到脱氮催化剂。
实施例2，一种氨氮废水的预处理方法，其步骤如下：首先将适量脱氮剂投加于高浓度氨氮废水中，然后用泵输送到脱氮塔的曝气槽中，脱氮塔中填充催化剂，并于pH﹥9、温度10～100℃下用空气压缩机曝气处理;
所述的脱氮剂由以下重量百分比的原料组成：
甲基纤维素30%;
乙基纤维素30%;
亚氯酸钠20%;
柠檬酸20%;
脱氮剂的加入量为废水重量的万分之三;
所述的催化剂通过如下步骤制备：
(1)将颗粒活性炭或者活性氧化铝用质量浓度为50%无机酸溶液浸渍12～48h 后，过滤，去离子水洗至中性;再用质量浓度为5%无机碱溶液浸渍12～48h 后，过滤，水洗至中性;放入烘箱中烘干，待用;
(2)配制含有铁、钴、镍、钾、锰离子的盐溶液，其中铁钴镍钾锰摩尔比为1：10：10：10：10，调节溶液的pH 为7 ;
(3)将步骤(1)处理得到的活性炭或者活性氧化铝加入步骤(2)配制的溶液中，在60℃浸渍12～48h;过滤，分离出浸渍了金属离子的活性炭或者活性氧化铝，烘干得到负载金属活性成分的活性炭或者活性氧化铝，移入箱式电阻炉中，升温至600℃，煅烧4～6 h，得到脱氮催化剂。
实施例3，一种氨氮废水的预处理方法，其步骤如下：首先将适量脱氮剂投加于高浓度氨氮废水中，然后用泵输送到脱氮塔的曝气槽中，脱氮塔中填充催化剂，并于pH﹥9、温度10～100℃下用空气压缩机曝气处理;
所述的脱氮剂由以下重量百分比的原料组成：
甲基纤维素25%;
乙基纤维素25%;
亚氯酸钠20%;
柠檬酸30%;
脱氮剂的加入量为废水重量的万分之二;
所述的催化剂通过如下步骤制备：
(1)将颗粒活性炭或者活性氧化铝用质量浓度为15%无机酸溶液浸渍12～48h 后，过滤，去离子水洗至中性;再用质量浓度为25%无机碱溶液浸渍12～48h 后，过滤，水洗至中性;放入烘箱中烘干，待用;
(2)配制含有铁、钴、镍、钾、锰离子的盐溶液，其中铁钴镍钾锰摩尔比为1:5：5：5：5，调节溶液的pH 为5;
(3)将步骤(1)处理得到的活性炭或者活性氧化铝加入步骤(2)配制的溶液中，在40℃浸渍12～48h;过滤，分离出浸渍了金属离子的活性炭或者活性氧化铝，烘干得到负载金属活性成分的活性炭或者活性氧化铝，移入箱式电阻炉中，升温至400℃，煅烧4～6 h，得到脱氮催化剂。
实施例4，一种氨氮废水的预处理方法，其步骤如下：首先将适量脱氮剂投加于高浓度氨氮废水中，然后用泵输送到脱氮塔的曝气槽中，脱氮塔中填充催化剂，并于pH﹥9、温度25℃下用空气压缩机曝气处理;
所述的脱氮剂由以下重量百分比的原料组成：
甲基纤维素28%;
乙基纤维素28%;
亚氯酸钠22%;
柠檬酸22%;
脱氮剂的加入量为废水重量的万分之二;
所述的催化剂通过如下步骤制备：
(1)将颗粒活性炭或者活性氧化铝用质量浓度为10%无机酸溶液浸渍24h 后，过滤，去离子水洗至中性;再用质量浓度为10%无机碱溶液浸渍24h 后，过滤，水洗至中性;放入烘箱中烘干，待用;
(2)配制含有铁、钴、镍、钾、锰离子的盐溶液，其中铁钴镍钾锰摩尔比为1:3: 5：3：5，调节溶液的pH 为4 ;
(3)将步骤(1)处理得到的活性炭或者活性氧化铝加入步骤(2)配制的溶液中，在30℃浸渍24h;过滤，分离出浸渍了金属离子的活性炭或者活性氧化铝，烘干得到负载金属活性成分的活性炭或者活性氧化铝，移入箱式电阻炉中，升温至450℃，煅烧5 h，得到脱氮催化剂。
实施例5，实施例1或2或3所述的一种氨氮废水的预处理方法中：浸渍用的无机酸溶液为硫酸溶液、盐酸溶液或者硝酸溶液;所述的无机碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或者氢氧化钙溶液。
实施例6，一种氨氮废水的预处理方法实验，其步骤如下：
1、脱氮剂的制备
以质量计，取甲基纤维素25份，乙基纤维素30份，亚氯酸钠25份，柠檬酸20份，或者依次取30份、30份、20份、20份，或者依次取25份、25份、25份、25份，或者依次取25份、25份、20份、30份，混合搅拌均匀即得脱氮剂。
2、催化剂的制备
(1)将颗粒活性炭或者活性氧化铝用10wt%无机酸溶液浸渍24h 后，过滤，去离子水洗至中性;
(2)将步骤(1) 处理过的活性炭或者活性氧化铝，用10wt%无机碱溶液浸渍24h 后，过滤，去离子水洗至中性;放入烘箱中烘干，待用;
(3)配制含有铁、钴、镍、钾、锰离子的盐溶液，其中铁钴镍钾锰摩尔比为1:1：1：1：1，调节溶液的pH为2;
(4) 将活性炭或者活性氧化铝加入步骤(3)配制的溶液中，在20℃浸渍24h ;
(5)过滤，分离出浸渍了金属离子的活性炭或者活性氧化铝，烘干;
(6)将负载活性成分的活性炭或者性氧化铝移入箱式电阻炉中，升温至400℃，煅烧4-6 h，得到所需的脱氮催化剂。
3、高浓度氨氮废水的处理
现以脱氮塔为例，非限定实施例叙述如下：
将废水调节池中凯氏氮浓度为5000mg/L以上的废水加碱调pH值9.5-10，按吨水100-300克的剂量加入脱氮剂，为方便操作可将脱氮剂配制成一定浓度的溶液用计量泵加入。将曝气池的废水升温到60℃左右，同时启动鼓风机，鼓风机用于曝气，曝气3-4小时后，即可自排水口将废水排放至其它处理设施，塔顶排放的氨气引入多级吸收塔回收，经过处理后废水TKN去除率大于85%，有机胺氮去除率大于90%。