CN109809621A

CN109809621A - 一种含氨氮污水的处理方法

Info

Publication number: CN109809621A
Application number: CN201910169403.1A
Authority: CN
Inventors: 章亦兵; 戴荣继; 杨长有
Original assignee: Beijing Research Institute Of Water Environment Science And Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Taihe Jieyuan Science & Technology Development Co ltd
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2019-05-28
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: CN109809621B

Abstract

本申请提供一种污水中氨氮的处理方法，对高浓度氨氮污水采用梯度磁场活化与吹脱工艺原位联合技术处理，将高浓度氨氮污水处理成低浓度氨氮污水，提高了梯度磁场活化技术的利用率，同时增强了吹脱工艺的效果，提高了氨氮去除率，进一步，对低浓度氨氮污水采用梯度磁场活化与折点氯化工艺原位联合技术进行深度处理，将低浓度氨氮污水处理为符合氨氮排放标准的污水，提高了梯度磁场活化技术的利用率，同时增强了折点氯化工艺的效果，提高了氨氮去除率。

Description

一种含氨氮污水的处理方法

技术领域

本申请涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种含氨氮污水的处理方法。

背景技术

随着我国工业化与城市化进程不断加快，随之产生的环境污染问题也日益严重，环境污染导致水环境不断恶化，严重影响我国水资源的安全。其中，氨氮是引起水体富营养化和环境污染的重要因素，易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖，自来水处理厂运行困难，造成饮用水异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。另外，氨氮还会使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程中增大用氯量；对某些金属(铜)具有腐蚀性；当污水回用时，再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，并影响换热效率。因此，以氨氮为污染指标的水体污染成为水污染治理中必须优先解决的问题。

目前去除污水中的氨氮的方法有多种，例如反渗透膜过滤法，气体吹脱法，化学反应去除法，生物净化法等，离子交换法等，其各自有适用的氨氮处理环境以及特点。我国发明专利CN107804946A公开了一种处理饮用水中亚硝胺类消毒副产物的工艺，其引入了梯度磁场，使团簇水分解成单个水分子状态，并呈规则排列，并且使水分子与亚硝胺类有机物进行分离，使其以游离形式存在，减小水分子与有机、无机络合物之间的分子作用，再采用吸附处理去除了亚硝胺类物质。采用梯度磁场进行水处理的技术近期获得了越来越多的关注，CN107963766A，CN207933215U，CN107954504A，CN107804946A，CN107628724A，CN104529043A等多篇现有技术采用梯度磁场使得水分子团簇解簇以实现活化，便于后续进行处理。但现有梯度磁场活化技术都用于水分子活化步骤，然后通过后续处理步骤(尤其是吸附步骤)对活化后的水体进行处理。然而，水分子团簇解簇是在梯度磁场条件下的一种特殊现象，在失去梯度磁场条件下，已经解簇的水分子则将再次通过范德华力或氢键方式形成水分子团簇，活化的水体将逐渐失去活化状态。虽然现有技术表明已经解簇的水分子能够弛豫一定时间以保持该活化状态，但弛豫时间毕竟有限，限制了水体的处理量和处理效果，没有充分利用活化状态的水体，梯度磁场活化技术的利用率有限。

目前，采用梯度磁场活化技术处理污水中氨氮的报道较少，而且梯度磁场活化技术的使用效率较低。本申请针对上述技术问题提出了一种新的污水中氨氮的处理方法，将梯度磁场活化技术与现有氨氮去除技术联用，在提高梯度磁场活化技术的使用效率的同时，提高了氨氮去除效果。

发明内容

本申请提供一种污水中氨氮的处理方法，对高浓度氨氮污水采用梯度磁场活化与吹脱工艺原位联合技术处理，将高浓度氨氮污水处理成低浓度氨氮污水，提高了梯度磁场活化技术的利用率，同时增强了吹脱工艺的效果，提高了氨氮去除率，进一步，对低浓度氨氮污水采用梯度磁场活化与折点氯化工艺原位联合技术进行深度处理，将低浓度氨氮污水处理为符合氨氮排放标准的污水，提高了梯度磁场活化技术的利用率，同时增强了折点氯化工艺的效果，提高了氨氮去除率。具体技术方案如下：

一种含氨氮污水的处理方法，包括如下处理步骤：

(1)将高浓度氨氮污水进行pH调节，使得pH值为9-12，优选pH值为11，其中，高浓度氨氮污水中的氨氮浓度为1000mg/L至10000mg/L；

(2)将调节pH后的高浓度氨氮污水通入吹脱塔，采用吹脱气体通过曝气方式对所述氨氮污水进行吹脱，在吹脱的同时原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，处理后得到低浓度氨氮污水，其中，低浓度氨氮污水中的氨氮浓度为30mg/L至500mg/L。

本申请将梯度磁场活化技术与吹脱技术联用，发挥两种技术的协同作用，提高了梯度磁场活化技术的利用率，同时增强了吹脱工艺的效果，提高了氨氮去除率。

优选的，在步骤(2)中，吹脱气体为空气、氧气、氮气或蒸汽的至少一种，优选空气；吹脱温度为20-80℃，优选25-45℃；吹脱时间为20-180min，优选30-60min；吹脱气体流速为0.1-10L/min，优选1-5L/min。

含氮污水pH值、吹脱气体的温度和流速、吹脱时间等都对氨氮去除率有影响，根据吹脱原理，通常 pH值需要为碱性以生产氢氧化铵，吹脱气体温度高则有利于氢氧化铵分解，吹脱气体流速快有利于反应加快，而进一步考虑去除率与相关成本，对吹污水pH值、脱气体种类、吹脱气体温度和流速、吹脱时间进行了优选，以使得本申请在效益和成本上能进一步优化。

优选的，进一步包括如下处理步骤：

(3)将低浓度氨氮污水进行pH调节，使得pH值为6-8，优选pH值为7；

(4)将调节pH后的低浓度氨氮污水通入反应器，将氯气、次氯酸或次氯酸盐加入反应器的氨氮污水中，将扰动气体通过曝气形式通入反应器，在反应的同时原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，处理后得到符合氨氮排放标准的污水，其中，符合氨氮排放标准的污水中的氨氮浓度为小于10mg/L。

本申请将梯度磁场活化技术与折点氯化技术联用，发挥两种技术的协同作用，提高了梯度磁场活化技术的利用率，同时增强了折点氯化工艺的效果，提高了氨氮去除率。

优选的，在步骤(4)中，含氯物质加入量使得ClO^-与NH₄ ⁺的摩尔比为1.5-1.8:1，反应时间10-30min；扰动气体为空气；扰动气体流速为0.1-10L/min，优选1-5L/min。

含氮污水pH值、扰动气体流速、反应物质比例等都对氨氮去除率有影响，根据折点氯化技术原理，通常pH值需要为中性，吹脱气体流速快有利于反应加快，次氯酸根与铵离子比例应该比理论值稍高以尽量去除氨氮。

优选的，在步骤(2)中，梯度磁场产生装置设置在吹脱塔外部或吹脱塔内部，在步骤(4)中梯度磁场产生装置设置在反应器外部或反应器内部。

本申请可以根据利用现有技术中的梯度磁场产生装置，根据实际情况设置在适当位置，以产生梯度磁场同时，避免与污水之间产生其他影响。

优选的，在步骤(1)之前，增加预处理步骤，将待处理的高浓度氨氮污水进行过滤以去除其中的大颗粒、胶体物质等杂质。

本申请可以在污水处理氨氮前利用普通过滤、超滤等技术实现对大颗粒、胶体物质等杂质的去除。

优选的，在步骤(2)之后，在步骤(3)之前，增加吸附过滤步骤，吸附水体中的有机物、重金属离子、死亡的微生物等物质，同时降低水体的浊度、色度；所述吸附过滤步骤中，采用天然矿石材料、碳质材料、分子筛中的至少一种。

本申请可以借鉴现有技术利用梯度磁场在污水中产生状态的弛豫性，结合吸附技术去除相关杂质。

优选的，在步骤(4)之后，在符合氨氮排放标准的污水排放之前，增加消毒杀菌步骤，对水体中残存的病毒、微生物进一步去除；所述消毒杀菌步骤中，在具有过滤性能的材质中增加消毒杀菌，以实现过滤同时进行消毒杀菌。

本申请可以借鉴现有技术根据需求对污水进行消毒杀菌处理。

有益效果：

(1)将梯度磁场活化技术与吹脱技术联合应用于处理高浓度氨氮污水，在污水吹脱同时原位施加梯度磁场，使得污水中的水分子簇解簇，溶解在水中的物质成游离状态，根据液相中气相中氨的溶解度的差异，利用物理反应去除氨氮，其中各物质之间的直接碰撞使得物理反应能够更深入的进行，从而提高了氨氮的去除率，同时也充分利用了梯度磁场技术的利用率。

(2)将梯度磁场活化技术与折点氯化技术联合应用于处理低浓度氨氮污水，在化学反应同时原位施加梯度磁场，使得污水中的水分子簇解簇，溶解在水中的能够反应的铵离子和次氯酸根离子成游离状态使其能够直接碰撞，使得化学反应能够更深入的进行，从而提高了氨氮的去除率，同时也充分利用了梯度磁场技术的利用率。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案及优点做出更加详细的解释和说明。应当理解的是，说明书、具体实施方式中所呈现的内容，仅仅为了更加清楚地说明本发明的技术方案及其优点，并不对本发明的保护范围构成限制。本领域技术人员能够在说明书公开内容的基础上，针对各种合理的变换得到变化后的技术方案，只要不脱离本发明的精神，各种变化后的技术方案均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

配置500mL氨氮含量为1200mg/L的pH值为11的模拟污水，通入5L的模拟吹脱塔，采用35℃空气通过曝气方式对所述模拟氨氮污水进行吹脱，在吹脱的同时通过设置在模拟吹脱塔外的梯度磁场产生装置原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，吹脱时间为40min；吹脱气体流速为3L/min。经测量，处理后氨氮含量为53mg/L。

实施例2

配置500mL氨氮含量为1200mg/L的pH值为11的模拟污水，通入5L的模拟吹脱塔，采用25℃空气通过曝气方式对所述模拟氨氮污水进行吹脱，在吹脱的同时通过设置在模拟吹脱塔外的梯度磁场产生装置原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，吹脱时间为30min；吹脱气体流速为8L/min。经测量，处理后氨氮含量为47mg/L。

实施例3

配置500mL氨氮含量为1200mg/L的pH值为11的模拟污水，通入5L的模拟吹脱塔，采用45℃空气通过曝气方式对所述模拟氨氮污水进行吹脱，在吹脱的同时通过设置在模拟吹脱塔外的梯度磁场产生装置原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，吹脱时间为80min；吹脱气体流速为0.5L/min。经测量，处理后氨氮含量为71mg/L。

对比例1

配置500mL氨氮含量为1200mg/L的pH值为11的模拟污水，仅通过设置在模拟吹脱塔外的梯度磁场产生装置对氨氮污水施加梯度磁场进行处理40min。经测量，处理后氨氮含量为1198mg/L。

对比例2

配置500mL氨氮含量为1200mg/L的pH值为11的模拟污水，通入5L的模拟吹脱塔，仅采用35℃空气通过曝气方式对所述模拟氨氮污水进行吹脱，吹脱时间为40min；吹脱气体流速为3L/min。经测量，处理后氨氮含量为230mg/L。

通过比较实施例1-3可以发现，吹脱技术与梯度磁场活化技术联合使用能够使得在高浓度氨氮污水预处理中氨氮去除了达到90％以上，可以有效去除污水中的高浓度氨氮。进一步，比较实施例1与对比例1,2 可以发现，梯度磁场技术基本没有去除氨氮的能力，吹脱技术能够使得氨氮去除率达到80％，而将两相技术进行原位结合后，氨氮率进一步提高，其说明两种技术之间产生了协同作用，梯度磁场技术使得水分子簇解簇，使氢氧化铵在污水中的成游离状态，而吹脱法将通过曝气形式使得解簇的水分子之间、氢氧化铵之间、解簇水分子与氢氧化铵之间相互碰撞，促进氢氧化铵分解，进而氢氧化铵分解产物之间也进行相互碰撞，加快反应进程，由于吹脱过程中气相中氨气浓度始终小于该条件下的平衡浓度，因此污水中溶解的氨可穿过气液界面进入气相得以脱除液体中溶解的氨。由于水分子簇解簇导致各物质之间相互更容易产生直接碰撞，从而使得反应能够进一步深入进行，从而提高了水中氨氮的去除效果。

实施例4

配置500mL氨氮含量为50mg/L的pH值为7的模拟污水，通入5L的模拟反应器，将次氯酸钠加入反应器的氨氮污水中，将空气作为扰动气体通过曝气形式通入反应器，在反应的同时通过设置在模拟反应器外的梯度磁场产生装置原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，含氯物质加入量使得ClO^-与NH₄ ⁺的摩尔比为1.6:1，反应时间15min；空气流速为3L/min。经测量，处理后氨氮含量为1.2mg/L。

实施例5

配置500mL氨氮含量为50mg/L的pH值为7的模拟污水，通入5L的模拟反应器，将次氯酸钠加入反应器的氨氮污水中，将空气作为扰动气体通过曝气形式通入反应器，在反应的同时通过设置在模拟反应器外的梯度磁场产生装置原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，含氯物质加入量使得ClO^-与NH₄ ⁺的摩尔比为1.8:1，反应时间30min；空气流速为0.5L/min。经测量，处理后氨氮含量为3mg/L。

实施例6

配置500mL氨氮含量为50mg/L的pH值为7的模拟污水，通入5L的模拟反应器，将次氯酸钠加入反应器的氨氮污水中，将空气作为扰动气体通过曝气形式通入反应器，在反应的同时通过设置在模拟反应器外的梯度磁场产生装置原位对氨氮污水施加梯度磁场进行处理，含氯物质加入量使得ClO^-与NH₄ ⁺的摩尔比为1.5:1，反应时间10min；空气流速为8L/min。经测量，处理后氨氮含量为0.9mg/L。

对比例3

配置500mL氨氮含量为50mg/L的pH值为7的模拟污水，通入5L的模拟反应器，仅通过设置在模拟反应器外的梯度磁场产生装置对氨氮污水施加梯度磁场进行处理15min。经测量，处理后氨氮含量为 50mg/L。

对比例4

配置500mL氨氮含量为50mg/L的pH值为7的模拟污水，通入5L的模拟反应器，将次氯酸钠加入反应器的氨氮污水中，将空气作为扰动气体通过曝气形式通入反应器，不施加梯度磁场，含氯物质加入量使得ClO^-与NH₄ ⁺的摩尔比为1.6:1，反应时间15min；空气流速为3L/min。经测量，处理后氨氮含量为7mg/L。

通过比较实施例4-6可以发现，折点氯化技术与梯度磁场活化技术联合使用能够使得在低浓度氨氮污水深度处理中氨氮去除率达到90％以上，可以用于有效去除污水中的低浓度氨氮。进一步，比较实施例4 与对比例3,4可以发现，梯度磁场技术基本没有去除氨氮的能力，折点氯化技术能够使得氨氮去除率达到 85％，而将两相技术进行原位结合后，氨氮率进一步提高，其说明两种技术之间产生了协同作用，梯度磁场技术使得水分子簇解簇，使铵离子、次氯酸根离子在污水中的成游离状态，而扰动气体使得铵离子之间、次氯酸根离子之间、铵离子与次氯酸根离子之间相互碰撞，促进铵离子与次氯酸根离子之间反应，加快反应进程。由于水分子簇解簇导致铵离子与次氯酸根离子之间相互更容易产生直接碰撞，从而使得反应能够进一步深入进行，从而提高了水中氨氮的去除效果。

本申请针对现有技术中梯度磁场活化技术利用率低的问题，通过将其原位施加于现有技术中的氨氮处理方法，不仅充分利用了梯度磁场活化技术的利用率，更发现将该技术与吹脱技术和折点氯化技术联用后能够提高氨氮去除率。因此，本申请在解决现有技术中存在的梯度磁场活化技术利用率低的问题同时，实现了提高氨氮去除率的效果。

虽然本发明内容包括具体的实施例，但是对本领域的技术人员明显的是在不偏离本权利要求和其等同技术方案的发明要点和范围的情况下，可以对这些实施例做出各种形式上和细节上的替换或变动。本文中描述的实施例应被认为只在说明意义上，并非为了限制的目的。在每一个实施例中的特征和方面的描述被认为适用于其他实施例中的相似特征和方面。因此，本发明的范围不应受到具体的描述的限定，而是受权利要求技术方案的限定，并且在本权利要求和其等同物的范围内的所有变化被解释为包含在本发明的技术方案之内。

Claims

1.一种含氨氮污水的处理方法，包括如下处理步骤：

(1)将高浓度氨氮污水进行pH调节，使得pH值为9-12，其中，高浓度氨氮污水中的氨氮浓度为1000mg/L至10000mg/L；

2.如权利要求1所述的含氨氮污水的处理方法，在步骤(2)中，吹脱气体为空气、氧气、氮气或蒸汽的至少一种；吹脱温度为20-80℃；吹脱时间为20-180min；吹脱气体流速为0.1-10L/min。

3.如权利要求1所述的含氨氮污水的处理方法，进一步包括如下处理步骤：

(3)将低浓度氨氮污水进行pH调节，使得pH值为6-8；

4.如权利要求3所述的含氨氮污水的处理方法，在步骤(4)中，含氯物质加入量使得ClO^-与NH₄ ⁺的摩尔比为1.5-1.8:1，反应时间10-30min；扰动气体为空气；扰动气体流速为0.1-10L/min。

5.如权利要求1或3所述的含氨氮污水的处理方法，在步骤(2)中，梯度磁场产生装置设置在吹脱塔外部或吹脱塔内部，在步骤(4)中梯度磁场产生装置设置在反应器外部或反应器内部。

6.如权利要求1所述的含氨氮污水的处理方法，在步骤(1)之前，增加预处理步骤，将待处理的高浓度氨氮污水进行过滤以去除其中的大颗粒、胶体物质等杂质。

7.如权利要求3所述的含氨氮污水的处理方法，在步骤(2)之后，在步骤(3)之前，增加吸附过滤步骤，吸附水体中的有机物、重金属离子、死亡的微生物等物质，同时降低水体的浊度、色度。

8.如权利要求7所述的含氨氮污水的处理方法，所述吸附过滤步骤中，采用天然矿石材料、碳质材料、分子筛中的至少一种。

9.如权利要求3所述的含氨氮污水的处理方法，在步骤(4)之后，在符合氨氮排放标准的污水排放之前，增加消毒杀菌步骤，对水体中残存的病毒、微生物进一步去除。

10.如权利要求9所述的含氨氮污水的处理方法，所述消毒杀菌步骤中，在具有过滤性能的材质中增加消毒杀菌，以实现过滤同时进行消毒杀菌。