[發(fā)明專利]一種去除高鹽廢水中氨氮及硝酸鹽氮的方法

有效

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• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105565546B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范璐;汪詩翔;劉詠;劉燕蘭;張丹楓
• 申請（專利權(quán)）人: 四川師范大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種去除高鹽廢水中氨氮及硝酸鹽氮的方法。

背景技術(shù)

含鹽廢水通常指鹽含量（以 NaCl 質(zhì)量分數(shù)計）不低于1%的高濃度溶解性無機鹽污水。目前，隨著工業(yè)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)一些氨氮和硝酸鹽氮大量共存的含鹽廢水，因其具有危害大、成分復雜、可生化性較差的特點，成為水污染治理行業(yè)的一大難題。

氨氮的危害主要是使水體富營養(yǎng)化，影響水生動物生長，破壞水體生態(tài)平衡。硝酸鹽氮的危害主要體現(xiàn)為它與人體內(nèi)的還原酶生成亞硝酸鹽，并形成高鐵血紅蛋白，導致人類患上糖尿病、高血壓、甲狀腺功能亢進，甚至癌癥等疾病。因此，含有大量氨氮及硝酸鹽氮的高鹽廢水引起了人們的高度重視。根據(jù)產(chǎn)生途徑，這種廢水可劃分為兩類，一類為生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的廢水，主要包括海水直接利用后排放的廢水，或化學藥劑生產(chǎn)、火藥制造、飼料生產(chǎn)、電子元件生產(chǎn)、微電解填料化肥制造等產(chǎn)生的工業(yè)廢水。由于在生產(chǎn)加工過程中引入各種添加劑，這些廢水一般包含大量硝酸鹽氮和氨氮；第二類為特定工藝處理含氨氮廢水產(chǎn)生的濃縮廢液，如膜處理廢水等。這些廢水原本的硝酸鹽氮含量較低，但一些工藝中的生化處理過程會促進NH₄⁺→NO₃^- 的轉(zhuǎn)化，使水中的硝酸鹽氮濃度提高。尤其是經(jīng)過膜處理后產(chǎn)生的濃水，往往具有高鹽、高氨氮、高硝酸鹽氮的特征。

微生物處理工藝是去除廢水中氨氮和硝酸鹽氮的首選。但含鹽廢水中的高濃度無機鹽會抑制微生物的代謝活動和生長繁殖，甚至致死，顯著削弱了微生物系統(tǒng)的處理能力。由于目前缺乏高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟的高鹽廢水脫鹽方法，很難在生物處理前將廢水鹽度降低至無害水平，限制了微生物法的應用；常規(guī)物理化學法如：微電解、電滲析、反滲透、離子交換等方法存在成本較高、不能徹底消除污染物的問題；相比之下，化學法處理該類廢水具有快速、高效等優(yōu)點，受到了廣泛應用。目前，相關(guān)研究集中在硝酸鹽氮和氨氮的依次去除，即通過NO₃^- →NH₄⁺的化學反應，使硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氨氮，再利用吹脫法、磷酸鎂銨法、折點加氯法等方法去除氨氮，在此過程中，藥劑的浪費和二次污染不容忽視。所以，發(fā)明一種同時去除高鹽廢水中氨氮和硝酸鹽氮的方法具有較大的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

針對高鹽廢水中硝酸鹽氮及氨氮用常規(guī)生物或化學方法處理時，存在效率低、成本高、易造成二次污染的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種同時去除含鹽廢水中硝酸鹽氮和氨氮，從而去除總氮的方法。

本發(fā)明的其特征在于，它包括以下步驟：

S1. Zn/Cd雙金屬還原反應：將高鹽度且同時含有硝酸鹽氮和氨氮的廢水置于耐酸堿容器1中，調(diào)節(jié)容器中廢水的pH值，在攪拌條件下將鋅片（長′寬′厚=5cm′5cm′0.02cm）彎曲成卷后加入到該容器1中，并加入氯化鎘溶液，在攪拌速度為150r/min的條件下進行亞硝化還原反應，固液分離，收集上清液備用；

S2. 濕式氧化反應：將S1中收集到的上清液移至耐酸堿、耐高溫、耐高壓的反應釜2中，蓋上反應釜2蓋子并密封，往反應釜2內(nèi)鼓入氧氣，在設(shè)定溫度和氧分壓和攪拌條件下進行濕式氧化反應，過濾，濾液即為處理出水。

進一步地，步驟S1中所述Zn/Cd雙金屬還原反應，鋅片與廢水中硝酸鹽氮的質(zhì)量比為500:1~600:1，鋅片與氯化鎘的質(zhì)量比為160：1~190:1。

進一步地，步驟S1所述的Zn/Cd雙金屬還原反應，反應時間為60~100min，反應溫度為20～30℃，攪拌速度為100~200r/min。

進一步地，步驟S1中用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的pH值為 5.0~8.0。

進一步地，步驟S2中所述的濕式氧化反應，反應溫度為190~210℃,氧初始分壓為1.0~1.2 MPa，反應時間為30~60min，反應釜2內(nèi)溶液初始pH值為6.5~7.5，攪拌速度為400~600r/min。

本發(fā)明的原理是：通過鋅片與鎘離子的置換反應在鋅卷表面負載鎘單質(zhì)，形成鋅鎘雙金屬材料。利用鎘的電催化作用，促進陽極鋅產(chǎn)生電子，并通過高鹽廢水中的電解質(zhì)傳遞到鎘陰極，硝酸鹽氮在鎘表面得到電子，轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽氮。進一步地，利用亞硝酸鹽氮和廢水中氨氮在WAO反應器中的歸中反應，最終將高鹽廢水中的硝酸鹽氮和氨氮轉(zhuǎn)化為氮氣。其方程為：

（1）Zn/Cd材料制備：Zn+Cd²⁺→Zn²⁺+Cd；