申请日2013.09.09
公开(公告)日2013.12.25
IPC分类号C02F101/16; C02F9/04
摘要
一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法，采用两步处理废水中的高氯酸铵，第一步采用电解法处理高氯酸根离子，第二步采用吹脱+膜渗透法降低废水的氨氮浓度，最终将废水处理到标准排放要求。本发明通过在废水中通入电压和电流，在阳极与溶液界面处发生氧化反应，在阴极与溶液界面处发生还原反应，进而去除废水中的高氯酸根离子。采用吹脱+膜渗透法降低废水的氨氮浓度，首先采用空气对废水中的氨氮进行吹脱，吹脱后的废水进入膜渗透处理器进一步脱除氨氮，最终将含高氯酸铵废水处理到达标排放。本发明通过几种方法结合脱除水中的高氯酸根离子和氨根离子，最终使高氯酸根的浓度降为0.1mg/L以下，氨氮浓度降到5mg/L以下。
权利要求书
1.一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法，其特征在于，具体过程是：
步骤1，调节pH值;在高氯酸铵废水中加入质量浓度为10%的NaOH溶液，将所述 高氯酸铵废水的pH值调至12.5;
步骤2，空气吹脱;将pH值为12.5的高氯酸铵废水以1～2m3/h的流速泵入吹脱塔 进行吹脱;在向吹脱塔泵入高氯酸铵废水的同时向吹脱塔通入空气，空气的流量为 1.32～1.6m3/s，通过空气将高氯酸铵废水中的铵根离子转化为氨气，并使所述的 氨气从所述高氯酸铵废水中吹脱;
步骤3，膜渗透;吹脱后的高氯酸铵废水以1.2～1.5m3/h直接进入膜渗透处理器进 行膜渗透;得到经过铵根离子脱出的高氯酸铵废水;
步骤4，pH值回调;在所述经过铵根离子脱出的高氯酸铵废水中加入质量浓度为 10%的硫酸溶液将废水的pH值调节至中性;得到氨氮浓度为3.6～4.8mg/L的高氯 酸铵废水。
2.如权利要求1所述一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法，其特征在 于，所述氢氧化钠溶液中，氢氧化钠与水的比例按氢氧化钠的质量/(水的质量+ 氢氧化钠的质量)=10%确定。
3.如权利要求1所述一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法，其特征在 于，所述硫酸溶液中，硫酸与水的比例按(98%×硫酸的体积)/(水的体积+硫 酸的体积)=10%确定。
说明书
一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法
技术领域
本发明涉及废水环保处理领域，具体是一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处 理方法。
背景技术
国内固体发动机装药厂在清理粉碎高氯酸铵设备时产生一定量的废水，同时，国 内对于大型中能退役或报废固体发动机的处理主要采用远距离高压水射流，该方法高 效快速，对发动机壳体损伤较小，利于环保。但是高压水射流清理推进剂药柱后，会 产生大量废水，由于推进剂药柱中含60%～70%的高氯酸铵，而高氯酸铵在水中的溶解 度极高，故水中由于含大量的氨根导致氨氮浓度过高而无法达标排放。
处理高浓度氨氮废水比较常用的方法有化学沉淀法、离子交换法、空气吹脱法、 生物脱氮法、高级氧化法等，对于极高浓度的氨氮废水，空气吹脱法可去除90%以上 的氨氮。
王有乐、翟钧等人采用超声波吹脱技术处理高浓度氨氮废水，与传统吹脱技术相 比，氨氮浓度的去除率增加了17%～164%，但是其缺点是不能连续处理。
杨晓奕、蒋展鹏等人研究了膜法处理浓度2000～3000mg/L的高浓度氨氮废水,氨 氮去除率可在85%以上，但是出水的氨氮浓度为32.5～38.2mg/L，不能彻底处理到排 放标准。
本研究采用两步降低废水中的氨氮浓度，第一步采用空气吹脱法降低氨氮浓度， 第二步采用膜渗透法将废水的氨氮浓度处理到排放标准。
发明内容
为克服现有技术中存在的不能达到排放标准的不足，本发明提出了一种降低含高 氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法。
本发明的具体过程是：
步骤1，调节pH值;在高氯酸铵废水中加入质量浓度为10%的NaOH溶液，将所述 高氯酸铵废水的pH值调至12.5;
步骤2，空气吹脱;将pH值为12.5的高氯酸铵废水以1～2m3/h的流速泵入吹脱 塔进行吹脱;在向吹脱塔泵入高氯酸铵废水的同时向吹脱塔通入空气，空气的流量为 1.32～1.6m3/s，通过空气将高氯酸铵废水中的铵根离子转化为氨气，并使所述的氨气 从所述高氯酸铵废水中吹脱;
步骤3，膜渗透;吹脱后的高氯酸铵废水以1.2～1.5m3/h直接进入膜渗透处理器 进行膜渗透;得到经过铵根离子脱出的高氯酸铵废水;
步骤4，pH值回调;在所述经过铵根离子脱出的高氯酸铵废水中加入质量浓度为 10%的硫酸溶液将废水的pH值调节至中性;得到氨氮浓度为3.6～4.8mg/L的高氯酸铵 废水。
所述氢氧化钠溶液中，氢氧化钠与水的比例按氢氧化钠的质量/(水的质量+氢氧 化钠的质量)=10%确定。
所述硫酸溶液中，硫酸与水的比例按(98%×硫酸的体积)/(水的体积+硫酸的 体积)=10%确定。
固体推进剂生产中产生大量含高氯酸铵废水，该废水由于含对水质有污染的氨根 离子而不能直接排放，故本发明旨在降低含高氯酸铵废水的氨氮浓度。
为实现上述发明目的，本发明采用吹脱+膜渗透法降低废水的氨氮浓度，首先采用 空气对废水中的氨氮进行吹脱，吹脱后的废水进入膜渗透处理器进一步脱除氨氮，最 终处理到达标排放。
本发明具有如下特点：
吹脱法的原理是利用废水中所含的氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间 存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮等挥发性物质不断地由液相 转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。氨氮吹脱的原理可用下列方程式 表示：
膜渗透的原理是以压力为驱动力，提高水的压力来克服渗透压，使水穿过功能性 的半透膜而除盐净化。
本发明通过这两种方法结合脱除水中的氨根离子，最终使氨氮浓度降到5mg/L以 下。
具体实施方式
实施例一
本实施例是一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法。
本实施例的废水水质：氨氮浓度为556mg/L。具体过程是：
步骤1，pH值的调节。将含高氯酸铵废水泵入pH值调节池，加入质量浓度为 10%NaOH溶液，将所述高氯酸铵废水的pH值调至12.5。
10%NaOH溶液的配制：先在容积为100L的白色PE桶内加入自来水约70L，再加入 NaOH固体7.94kg，待完全溶解后得到10%NaOH溶液。
步骤2，空气吹脱。将pH值为12.5的高氯酸铵废水以2m3/h的流速泵入吹脱塔进 行吹脱。吹脱塔塔内装聚丙烯鲍尔环填料，在向吹脱塔泵入高氯酸铵废水的同时向吹 脱塔通入空气，空气的流量为1.32m/s，通过空气将高氯酸铵废水中的铵根离子转化 为氨气，并使所述的氨气从所述高氯酸铵废水中吹脱。
步骤3，膜渗透。吹脱完后的高氯酸铵废水以1.5m3/h直接进入膜渗透处理器进行 膜渗透。所述膜渗透处理器中的膜采用FRP1054系列。得到经过铵根离子的脱出的高 氯酸铵废水。
步骤4，pH值回调。将得到的经过铵根离子脱出的高氯酸铵废水泵入pH值回调池 中，在所述高氯酸铵废水中加入质量浓度为10%的硫酸溶液将废水的pH值调节至中性。 得到氨氮浓度为4mg/L的高氯酸铵废水。
10%的硫酸溶液的配制：先在容积为40L的白色PE桶内加入自来水约32L，再将 加入98%的工业级浓硫酸2.4L缓缓倒入PE桶内，充分搅拌后得到约10%的稀硫酸溶液。
测试结果表明，所述高氯酸铵废水中氨氮浓度达到排放标准。
实施例二：
本实施例是一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法。
本实施例的废水水质：氨氮浓度为119.2mg/L。具体过程是：
步骤1，调节pH值。将含高氯酸铵废水泵入pH值调节池，加入质量浓度为10%NaOH 溶液，将所述高氯酸铵废水的pH值调至13。
步骤2，空气吹脱。将pH值为13的高氯酸铵废水以1.5m3/h的流速泵入吹脱塔进 行吹脱。吹脱塔塔内装有4.38米高的聚丙烯鲍尔环填料，在向吹脱塔泵入高氯酸铵废 水的同时向吹脱塔通入空气，空气的流量为1.38m/s，通过空气将高氯酸铵废水中的 铵根离子转化为氨气，并使所述的氨气从所述高氯酸铵废水中吹脱。
步骤3，膜渗透。吹脱完后的高氯酸铵废水以1.3m3/h直接进入膜渗透处理器进行 膜渗透。所述膜渗透处理器中的膜采用FRP1054系列。得到经过铵根离子的脱出的高 氯酸铵废水。
步骤4，pH值回调。将得到的经过铵根离子的脱出的高氯酸铵废水泵入pH值回调 池中，在所述高氯酸铵废水中加入质量浓度为10%的硫酸溶液将废水的pH值调节至中 性。得到氨氮浓度为3.6mg/L的高氯酸铵废水。
测试结果表明，所述高氯酸铵废水中的氨氮浓度达到排放标准。
实施例三：
本实施例是一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法。
本实施例的废水水质：氨氮浓度为1101.9mg/L。具体过程是：
步骤1，调节pH值。将含高氯酸铵的废水泵入pH值调节池，加入质量浓度为 10%NaOH溶液，将所述高氯酸铵废水的pH值调至13。
步骤2，空气吹脱。将pH值为13的高氯酸铵废水以1.4m3/h的流速泵入吹脱塔进 行吹脱。吹脱塔塔内装有4.38米高的聚丙烯鲍尔环填料，在向吹脱塔泵入高氯酸铵废 水的同时向吹脱塔通入空气，空气的流量为1.35m/s，通过空气将高氯酸铵废水中的 铵根离子转化为氨气，并使所述的氨气从所述高氯酸铵废水中吹脱。
步骤3，膜渗透。吹脱完后的高氯酸铵废水以1.4m3/h直接进入膜渗透处理器进行 膜渗透。所述膜渗透处理器中的膜采用FRP1054系列。得到经过铵根离子的脱出的高 氯酸铵废水。
步骤4，pH值回调。将得到的经过铵根离子的脱出的高氯酸铵废水泵入pH值回调 池中，在所述高氯酸铵废水中加入质量浓度为10%的硫酸溶液将废水的pH值调节至中 性。得到氨氮浓度为3.8mg/L的高氯酸铵废水。
测试结果表明，所述高氯酸铵废水中的氨氮浓度达到排放标准。
实施例四：
本实施例是一种降低含高氯酸铵废水中氨氮浓度的处理方法。
本实施例的废水水质：氨氮浓度为5555mg/L。具体过程是：
步骤1，调节pH值。将含高氯酸铵的废水泵入pH值调节池，加入质量浓度为 10%NaOH溶液，将所述高氯酸铵废水的pH值调至13.5。
步骤2，空气吹脱。将pH值为13.5的高氯酸铵废水以1m3/h的流速泵入吹脱塔进 行吹脱。吹脱塔塔内装有4.38米高的聚丙烯鲍尔环填料，在向吹脱塔泵入高氯酸铵废 水的同时向吹脱塔通入空气，空气的流量为1.6m/s，通过空气将高氯酸铵废水中的铵 根离子转化为氨气，并使所述的氨气从所述高氯酸铵废水中吹脱。
步骤3，膜渗透。吹脱完后的高氯酸铵废水以1.2m3/h直接进入膜渗透处理器进行 膜渗透。所述膜渗透处理器中的膜采用FRP1054系列。得到经过铵根离子的脱出的高 氯酸铵废水。
步骤4，pH值回调。将得到的经过铵根离子的脱出的高氯酸铵废水泵入pH值回调 池中，在所述高氯酸铵废水中加入质量浓度为10%的硫酸溶液将废水的pH值调节至中 性。得到氨氮浓度为4.8mg/L的高氯酸铵废水。
测试结果表明，所述高氯酸铵废水中的氨氮浓度达到排放标准。