一種去除廢水中硝酸鹽氮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理技術(shù)，具體涉及一種去除廢水中硝酸鹽氮的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化肥生產(chǎn)廢水、鋼鐵生產(chǎn)廢水、垃圾滲濾液膜濾濃縮液等廢水中含有大量的硝酸鹽。硝酸鹽本身毒性很低，但是它進(jìn)入人體之后可以被還原為亞硝酸鹽和能夠致癌、致突變的亞硝基胺，毒性加大，對人體健康造成危害。水體中過量的硝酸鹽會引起水體富營養(yǎng)化污染。為保護(hù)人體健康及水資源，我國《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889-2008)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)等標(biāo)準(zhǔn)中對總氮的排放的限值作了規(guī)定，以限制硝酸鹽氮的無序排放。
[0003]近年來，世界上許多學(xué)者都對硝酸鹽的治理進(jìn)行了研宄，取得了較好的研宄成果。硝酸鹽的處理技術(shù)大體可分為三類，物化法、化學(xué)法以及生物脫氮三種。物化法處理硝酸鹽廢水的處理成本高，效率低，還會產(chǎn)生高濃度的硝酸鹽廢水，它只是一個(gè)將污染物轉(zhuǎn)移和濃縮的過程，并沒有實(shí)際上去除污染物，后續(xù)處理非常困難，該方法在實(shí)際運(yùn)用中受到限制。生物反硝化在去除可生化性強(qiáng)的廢水中的硝酸鹽氮非常有效，但在處理有毒物含量高、可生化性較差的廢水時(shí)，效果甚微，且去除速率慢?；瘜W(xué)方法通過加入還原劑還原水體中的硝酸鹽，從而達(dá)到去除污染物的目的，具有反應(yīng)速度快，能適用不同反應(yīng)條件，易于運(yùn)行管理等優(yōu)點(diǎn)，在去除難降解廢水中的硝酸鹽方面具有較好的應(yīng)用前景。
[0004]鐵炭微電解技術(shù)，利用微電解產(chǎn)生的氫氣和鐵肩作為還原劑能將水中的硝酸鹽氮還原。這種技術(shù)具有反應(yīng)速度快，鐵肩之間不易粘連結(jié)塊，還原劑價(jià)格低廉、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué)處理法去除水中硝酸鹽氮中備受關(guān)注。但這種技術(shù)一般要用貴金屬PcUSn或Cu等作為催化劑才有較好的處理效果，所用的催化劑存在制備復(fù)雜，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。此夕卜，鐵還原的主要產(chǎn)物為氨氮，氨氮水溶性強(qiáng)，它也是水中總氮的組成之一，只有將產(chǎn)生的氨氮從水中去除才能將水中總氮去除。因此，研發(fā)一種采用價(jià)格低廉、來源廣泛、新型高效的還原助劑對微電解反應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)化，提高化學(xué)反硝化效果，并能對化學(xué)反硝化產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步去除的處理系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種去除廢水中硝酸鹽氮的方法，本發(fā)明中采用一種新型高效的還原助劑腐殖酸，與鐵碳微電解技術(shù)聯(lián)用，強(qiáng)化反硝化過程，提高去除廢水中硝酸鹽氮的效率。此外，該方法還可將化學(xué)還原產(chǎn)物進(jìn)行有效去除，徹底地將硝酸鹽氮從水中去除。
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種去除廢水中硝酸鹽氮的方法，它包括以下步驟:
51.調(diào)pH值:將廢水收集到耐酸堿的容器中，調(diào)節(jié)廢水的pH值為2?4;
52.反硝化:在調(diào)節(jié)pH值的廢水中加入腐殖酸、活性碳和鐵肩，在與外界空氣隔絕的條件下攪拌反應(yīng)60?180min，分離固液，液體匯集至化學(xué)沉淀池；
S3.化學(xué)沉淀:在曝氣攪拌的條件下往化學(xué)沉淀池中加入十二水合磷酸氫二鈉、六水合氯化鎂，并調(diào)節(jié)廢水的pH值至8?10，化學(xué)沉淀反應(yīng)30?90min，分離固液，所得上清液為處理出水。
[0007]進(jìn)一步地，步驟SI中采用硫酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水的pH值。
[0008]進(jìn)一步地，步驟S2中所述腐殖酸、鐵肩和活性碳質(zhì)量比為1:2?100:1?100，廢水中硝酸氮與鐵肩的質(zhì)量比為1:20?350。
[0009]進(jìn)一步地，步驟S2中攪拌強(qiáng)度為80?200r/min。
[0010]進(jìn)一步地，步驟S3中十二水合磷酸氫二鈉、六水合氯化鎂與廢水中氨氮的質(zhì)量比為 10 ?40:5 ?25:1。
[0011]進(jìn)一步地，步驟S3中所述曝氣的曝氣量為0.1?0.2 m3/m3廢水，曝氣時(shí)間為5?15min0
[0012]進(jìn)一步地，步驟S3中采用氫氧化鈣調(diào)節(jié)廢水的pH值。
[0013]本發(fā)明的原理為:鐵肩和活性炭顆粒充分混合后，浸沒在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，發(fā)生電池效應(yīng)而形成無數(shù)微小的腐蝕原電池，從而引發(fā)一系列連帶協(xié)同作用。主要體現(xiàn)在:
(1)鐵肩表面吸附大量H+，其接收電子產(chǎn)生新生態(tài)氫[H]，在隔絕空氣的條件下硝酸鹽與[H]發(fā)生氫化反應(yīng)被還原成氨；
(2)當(dāng)向廢水中加入腐殖酸時(shí)，腐殖酸中的氧化性醌類由于鐵肩微電解產(chǎn)生的新生態(tài)氫[H]的還原作用而減少，從而增加了腐殖酸的還原性；
(3)原電池陽極反應(yīng)生成大量的Fe2+進(jìn)入廢水，在還原硝酸鹽的同時(shí)被氧化成Fe3+，當(dāng)原電池陽極反應(yīng)生成大量的Fe3+時(shí)，腐殖酸中的還原基團(tuán)會將生成的Fe 3+還原為Fe 2+;
(4)由于腐殖酸的還原作用，減少了Fe3+和零價(jià)鐵的相互作用，保持了零價(jià)鐵的活性，延長了其作用時(shí)間。因零價(jià)鐵還原硝酸鹽的速率比Fe2+更快，所以這樣就提高了鐵碳微電解的還原效率。在二價(jià)鐵和零價(jià)鐵的直接還原和表面氫的間接還原作用下，N03_快速還原為NH4+,還原出水在空氣曝氣條件下加入十二水合磷酸氫二鈉、六水合氯化鎂及調(diào)節(jié)廢水PH值為9左右時(shí)，水中的氨氮通過生成磷酸鎂銨沉淀而被去除，在此過程中，還原生成的鐵轉(zhuǎn)化為具有絮凝功能的氫氧化鐵，可去除廢水中的其它膠態(tài)污染物。反應(yīng)原理圖如圖1所不O
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)用鐵肩和活性碳組成的原電池反應(yīng)所產(chǎn)生的新生態(tài)氫[H]和鐵肩的還原作用來還原水中的硝酸鹽氮，相對于零價(jià)鐵的單獨(dú)作用，還原效率得到提高；
(2)采用了腐殖酸作助還原劑，增強(qiáng)了體系對硝酸鹽氮的還原效率，同時(shí)使絕大多數(shù)的硝酸鹽氮還原為氨氮，有利于選擇適宜的方法對還原產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的去除；
(3)采用磷酸鎂銨法對化學(xué)反硝化的產(chǎn)物氨氮進(jìn)行了有效地去除；
(4)在空氣攪拌的條件下將廢水pH值調(diào)節(jié)為弱堿性，使鐵轉(zhuǎn)化為具有絮凝功能的氫氧化鐵，可去除廢水中的其它膠態(tài)污染物。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明方法的反應(yīng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述:
本發(fā)明的原理為:鐵肩和活性炭顆粒充分混合后，浸沒在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和碳之間的電極電位差，發(fā)生電池效應(yīng)而形成無數(shù)微小的腐蝕原電池，從而引發(fā)一系列連帶協(xié)同作用。而且，由于腐殖酸助還原劑的保護(hù)作用，延長了 Fetl與硝酸鹽的作用時(shí)間，提高了還原效率。如圖1所示。
[0017]實(shí)施例1:
一種去除廢水中硝酸鹽氮的方法，它包括以下步驟:
51.調(diào)pH值:將堿性廢水收集到耐酸堿的容器中，采用硫酸調(diào)節(jié)廢水的pH值為2；
52.反硝化:在調(diào)節(jié)pH值的廢水中加入腐殖酸、活性碳和鐵肩，腐殖酸、鐵肩和活性碳質(zhì)量比為1:2:1，廢水中硝酸氮與鐵肩的質(zhì)量比為1:20，在與外界空氣隔絕及強(qiáng)度為80r/min攪拌條件下反應(yīng)60min，分離固液，液體匯集至化學(xué)沉淀池；
53.化學(xué)沉淀:在曝氣攪拌的條件下往化學(xué)沉淀池中加入十二水合磷酸氫二鈉、六水合氯化鎂，曝氣的曝氣量為0.1 m3/m3廢水，曝氣時(shí)間為5min，十二水合磷酸氫二鈉、六水合氯化鎂與廢水中氨氮的質(zhì)量比為30:18:1，并采用氫