專利名稱：一種氨氮廢水的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氨氮廢水的處理方法，涉及一種利用吸附法處理氨氮廢水的方法。
背景技術(shù)：
氨氮是水體中的重要污染物，主要來自各種工業(yè)廢水及城鎮(zhèn)生活污水等。水體中的氨氮 含量超標(biāo)，不僅使水環(huán)境質(zhì)量惡化、引起富營養(yǎng)化、造成水體黑臭，還增加了給水處理的難 度和成本，甚至對人群及生物產(chǎn)生毒害作用。工業(yè)廢水中的氨氮來源大致分兩種 一是資源 加工過程中，原料中的氮以氨的形式進入廢水，如輕工、石化、焦化等行業(yè)；二是氨作為中 和劑或沉淀劑廣泛用于有色冶金、化工等行業(yè)，其中大部分氨最終并未進入產(chǎn)品，而是進入 廢水。氨氮廢水的經(jīng)濟、高效處理是目前環(huán)境領(lǐng)域公認的重大技術(shù)難題。
目前，氨氮廢水的處理方法主要有空氣吹脫法、化學(xué)沉淀法、吸附法、生物法等。 空氣吹脫法是將廢水pH值調(diào)節(jié)至堿性，然后在汽提塔中通入空氣或蒸汽，通過氣液接觸
將廢水中的游離氨吹脫至大氣中，吹脫法是處理高濃度氨氮廢水常用的方法，最大問題是氨
僅由水體中進入大氣，容易造成新的污染。
化學(xué)沉淀法是向含氨廢水中加入某種化學(xué)藥劑，使之與廢水中的氨形成難溶性復(fù)鹽，對 氨氮的去除率很高，但費用比吹脫法高，產(chǎn)生的污泥對環(huán)境造成二次污染。
生物法是利用硝化細菌和反硝化細菌將水中的氨轉(zhuǎn)變成氮氣，主要用于含有機物的低氨 氮濃度化工廢水和生活污水的處理。
吸附法選用對氨離子有很強選擇性的多孔吸附材料吸附廢水中的氨，從而達到去除氨氮 的目的，吸附法具有投資省、工藝簡單、占地小、操作較為方便等優(yōu)點，特別適合于中低濃 度的氨氮廢水處理，常用的吸附材料有活性炭、沸石、蒙脫石等，但現(xiàn)有吸附劑的交換容量 小，若處理中高濃度氨氮廢水，勢必造成解吸頻繁而增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有氨氮廢水處理技術(shù)存在的不足，提供一種不會造成環(huán)境二 次污染、解吸簡單、成本低的氨氮廢水的處理方法。
本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于其處理過程是以天然錳礦為吸附劑，與氨氮廢水進 行吸附反應(yīng)除去廢水中氨氮。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于其處理過程是將天然錳礦破碎至粒度小 于2mra的顆粒作為氨氮吸附劑，與氨氮廢水進行吸附反應(yīng)除去廢水中氨氮。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程調(diào)節(jié)廢水的pH為2-12。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程荷載有氨氮的錳礦 吸附劑用0. lmol/L-3mol/L的酸溶液進行反洗，使吸附劑再生。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程調(diào)節(jié)廢水的PH為 5-10。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程調(diào)節(jié)廢水PH采用的 酸為硫酸、鹽酸、磷酸或硝酸，采用的堿為石灰、石灰石粉、氫氧化鈣或氫氧化鈉。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程是將錳礦吸附劑充 填于固定床吸附柱中，氨氮廢水通過錳礦吸附劑層進行吸附反應(yīng)。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程是將氨氮廢水和錳 礦吸附劑加入攪拌混合槽中，攪拌混合進行吸附反應(yīng)。
本發(fā)明的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的荷載有氨氮的錳礦吸附劑反洗用 的酸為硫酸、鹽酸、磷酸或硝酸。
天然氧化錳礦中通常含有錳鉀礦、鋇鎂錳礦、鈉水錳礦、水羥錳礦、鈣錳礦、軟錳礦等 錳礦物，這些錳礦物都具有良好的孔道結(jié)構(gòu)，從而具備離子交換、表面吸附、氧化還原、納 米效應(yīng)等性能，因此對廢水中的有害成分具有良好的吸附降解等環(huán)境屬性。天然氧化錳礦除 傳統(tǒng)的陸地氧化錳礦外，還包括大洋多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼，以及陸地錳結(jié)核。大洋多金屬 結(jié)核又稱錳結(jié)核，大洋富鈷結(jié)殼又稱鐵錳結(jié)殼，二者均為錳氧化物為主要礦物的深海多金屬 氧化礦，儲量巨大。前者廣泛分布于水深3500m-6000m的深海底的沉積物表層，后者主要分 布在水深800m-3000m的海山、海嶺和海底臺地。二者的主要礦物為具有大隧道型結(jié)構(gòu)的鋇鎂 錳礦及層狀結(jié)構(gòu)的鈉水錳礦和水羥錳礦，原始礦物內(nèi)的空隙直徑介于lnra- 10nm間，多數(shù)在 2nm以下，孔隙率高達50%-60%，比表面積高達200m7g- 300m7g左右，在處理污水方面具有 得天獨厚的優(yōu)勢，具備離子嵌入脫出所需的空間和優(yōu)良的離子交換吸附性能，為吸附處理含 氨氮廢水提供了有利條件。
本發(fā)明的方法中，廢水的pH值對吸附效果有一定影響，合適的pH范圍為5-10，因此在 進行吸附處理前需用酸或堿調(diào)整廢水的pH。
本發(fā)明的方法中，吸附可以在固定床吸附柱中進行，也可在攪拌混合槽中完成。錳礦粉 碎要求的粒度主要取決于采用的吸附方式，因為粒度越細，單位質(zhì)量的接觸面積越大，越有 利于加快吸附速度，但不利于吸附后物料的固液分離。因此，在采用固定床吸附柱方式時， 最佳方案是將錳礦粉碎至0-2mm，先分級除去小于0. l皿的細粒級部分，然后用0. l-2mm粒 度范圍內(nèi)的錳礦顆粒充填吸附柱;在采用攪拌混合槽方式時，最佳方案是將錳礦粉碎至0-2mm， 先分級除去大于l皿的粗粒級部分，然后用小于lmm的錳礦細粉與廢水?dāng)嚢杌旌稀?br> 本發(fā)明的方法中，處理氨氮廢水后，荷載氨氮的錳礦吸附劑用酸反洗，再生吸附劑然后 循環(huán)使用，反洗方法可以是淋洗、浸泡或攪拌洗滌。本發(fā)明的方法中使用的吸附劑是由天然錳礦經(jīng)破碎而成，適用于本發(fā)明的天然錳礦包括 陸地氧化錳礦、大洋多金屬結(jié)核、大洋富鈷結(jié)殼、陸地錳結(jié)核，這些天然錳礦中通常含有錳 鉀礦、鋇鎂錳礦、鈉水錳礦、水羥錳礦、鈣錳礦、軟錳礦等錳礦物，具有良好的孔道結(jié)構(gòu)和 較大的比表面積，從而具備良好的吸附性能，粉碎至合適粒度就可直接作為氨氮廢水處理的 吸附劑，工藝簡單，易于再生，性能穩(wěn)定。
具體實施例方式
一種氨氮廢水的處理方法，將天然錳礦，包括陸地氧化錳礦、大洋多金屬結(jié)核、大洋富 鈷結(jié)殼、陸地錳結(jié)核，粉碎至0-2mm成錳礦吸附劑，用酸或堿將含氨氮的廢水pH調(diào)整至2-12， 然后將錳礦吸附劑與氨氮廢水接觸、混合進行吸附，吸附方式可以采用固定床吸附柱吸附， 也可以采用攪拌混合方式吸附。當(dāng)采用固定床吸附柱吸附時，最好對粉碎后的錳礦進行分級 除去微細顆粒，以提高吸附柱的滲透性；同樣，當(dāng)采用攪拌混合方式吸附時，最好對粉碎后 的錳礦進行分級除去較粗的顆粒，以減輕對設(shè)備的磨損。吸附完成后固液分離，用 0. lmol/L-3mol/L的酸溶液對荷載有氨氮的錳礦吸附劑進行反洗，使吸附劑再生，再生的吸 附劑可循環(huán)使用。
用以下非限定性實施例對本發(fā)明的方法作進一步的說明，以有助于理解本發(fā)明的內(nèi)容及 其優(yōu)點，而不作為對本發(fā)明保護范圍的限定，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書決定。 實施例1
將大洋多金屬結(jié)核粉碎至0-2mm備用，取pH為1. 5、氨氮濃度300 mg/L的廢水1000 mL 置于燒杯中，用石灰乳調(diào)整pH值至8，然后秤取10g粉碎后的多金屬結(jié)核加入上述燒杯中， 攪拌混合一定時間后過濾，經(jīng)多金屬結(jié)核吸附處理后的廢水殘留氨氮32.7 mg/L。
實施例2
將大洋多金屬結(jié)核粉碎至0-2mm，過篩除去大于lmm的粗顆粒，小于lmm的細粉備用， 取pH為1. 5、氨氮濃度300 mg/L的廢水1000 mL置于燒杯中，用石灰乳調(diào)整pH值至8，然 后秤取10g小于lmm的多金屬結(jié)核細粉加入上述燒杯中，攪拌混合一定時間后過濾，經(jīng)多金 屬結(jié)核吸附處理后的廢水殘留氨氮6.7呢/L。
實施例3
將大洋多金屬結(jié)核粉碎至0-2誦，過篩除去大于lmm的粗顆粒，小于l鵬的細粉備用， 取pH為7. 5、氨氮濃度100 mg/L的廢水1000 mL置于燒杯中，然后秤取10g小于lmm的多 金屬結(jié)核細粉加入上述燒杯中，攪拌混合一定時間后過濾，經(jīng)多金屬結(jié)核吸附處理后的廢水 殘留氨氮3. 7 mg/L。
實施例4
將大洋富鈷結(jié)殼粉碎至0-2腿備用，取pH為1. 5、氨氮濃度100 mg/L的廢水1000 mL 置于燒杯中，用石灰乳調(diào)整pH值至8，然后秤取10g粉碎后的富鈷結(jié)殼加入上述燒杯中，攪 拌混合一定時間后過濾，經(jīng)富鈷結(jié)殼吸附處理后的廢水殘留氨氮4.2 mg/L。
實施例5將陸地錳結(jié)核粉碎至0-2臓備用，取pH為1. 5、氨氮濃度100 mg/L的廢水1000 mL置 于燒杯中，用石灰乳調(diào)整pH值至7，然后秤取10g粉碎后的陸地錳結(jié)核加入上述燒杯中，攪 拌混合一定時間后過濾，經(jīng)陸地錳結(jié)核吸附處理后的廢水殘留氨氮15.0 mg/L。
實施例6
將陸地某氧化錳礦粉碎至0-2mra備用，取pH為1. 5、氨氮濃度100 mg/L的廢水1000mL 置于燒杯中，用氫氧化鈉調(diào)整pH值至5，然后秤取10g粉碎后的氧化錳礦加入上述燒杯中， 攪拌混合一定時間后過濾，經(jīng)氧化錳礦吸附處理后的廢水殘留氨氮28.0 mg/L。
實施例7
將陸地某氧化錳礦粉碎至0-2mra備用，過篩除去大于lmm的粗顆粒，小于1,的細粉備 用，取pH為1. 5、氨氮濃度100 mg/L的廢水1000mL置于燒杯中，用氫氧化鈉調(diào)整pH值至 7.5，然后秤取10g小于lmm的氧化錳礦粉加入上述燒杯中，攪拌混合一定時間后過濾，經(jīng)氧 化錳礦吸附處理后的廢水殘留氨氮7. 0 mg/L。
實施例8
將陸地某氧化錳礦粉碎至0-2mm，過篩除去小于0. lmm細粉后，取100g裝入內(nèi)徑40誦 的玻璃柱中，用蠕動泵將pH7, 5、氨氮濃度為200 rng/L的廢水以30 mL/min的流量泵入玻璃 柱內(nèi)，廢水上進下出，當(dāng)出口氨氮濃度達到10 mg/L時認為穿透，穿透體積為9.5L，吸附劑 取出進行反洗和再生。
實施例9
將大洋富鈷結(jié)殼粉碎至0-2mm，過篩除去小于0. lmm細粉后，取100g裝入內(nèi)徑40鵬的 玻璃柱中，用蠕動泵將pH7. 5、氨氮濃度為200 mg/L的廢水以30 mL/min的流量泵入玻璃柱 內(nèi)，廢水上進下出，當(dāng)出口氨氮濃度達到10 mg/L時認為穿透，穿透體積為IOL，吸附劑取 出進行反洗和再生。
實施例10
將大洋多金屬結(jié)核粉碎至0-2mm，過篩除去小于0. lmm細粉后，取100g裝入內(nèi)徑40 mm 的玻璃柱中，用蠕動泵將pH2、氨氮濃度為100 mg/L的廢水以30 mL/min的流量泵入玻璃柱 內(nèi)，廢水上進下出，當(dāng)出口氨氮濃度達到10mg/L時認為穿透，穿透體積為4L，吸附劑取出 進行反洗和再生。
實施例11
將實施例3過濾后所得的荷載有氨氮的吸附劑，用0. 25mol/L的鹽酸溶液50mL進行攪拌 反洗，過濾，測得反洗后的吸附劑殘留氨氮0.12%。
實施例12
將實施例8穿透時的吸附柱中的廢水排凈，用0. 5mol/L的鹽酸溶液300mL進行淋洗，淋 洗速度30mL/min，測得淋洗后的吸附劑殘留氨氮0. 16%。
實施例13
將實施例9穿透時的吸附柱中的廢水排凈，用0.5mol/L的鹽酸溶液300mL進行淋洗，淋洗速度30mL/min，測得淋洗后的吸附劑殘留氨氮0. 2%。 實施例14
將實施例11過濾后所得的再生吸附劑5g，與pH為7. 5、氨氮濃度100 mg/L的廢水500 mL —同置于燒杯中，攪拌混合一定時間后過濾，經(jīng)再生吸附劑吸附處理后的廢水殘留氨氮 3. 2mg/L。
權(quán)利要求
1.一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于其處理過程是以天然錳礦為吸附劑，與氨氮廢水進行吸附反應(yīng)除去廢水中氨氮。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的將天然錳礦破碎 至粒度小于2腿的顆粒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程調(diào) 節(jié)廢水的pH為2-12。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程荷 載有氨氮的錳礦吸附劑用0. lmol/L-3mol/L的酸溶液進行反洗，使吸附劑再生。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程調(diào) 節(jié)廢水的pH為5-10。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程調(diào) 節(jié)廢水pH采用的酸為硫酸、鹽酸、磷酸或硝酸，采用的堿為石灰、石灰石粉、氫氧化鈣或氫 氧化鈉進行調(diào)節(jié)的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程是 將錳礦吸附劑充填于固定床吸附柱中，氨氮廢水通過錳礦吸附劑層進行吸附反應(yīng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的吸附反應(yīng)過程是 將氨氮廢水和錳礦吸附劑加入攪拌混合槽中，攪拌混合進行吸附反應(yīng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征在于所述的荷載有氨氮的錳 礦吸附劑反洗用的酸為硫酸、鹽酸、磷酸或硝酸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2、權(quán)利要求7、權(quán)利要求8所述的一種氨氮廢水的處理方法，其特征 在于所述的吸附反應(yīng)過程采用固定床吸附柱方式時，最佳方案是將錳礦粉碎至0-2mm，先分 級除去小于0. lmm的細粒級部分，然后用0. l-2mm粒度范圍內(nèi)的錳礦顆粒充填吸附柱；在采 用攪拌混合槽方式時，將錳礦粉碎至0-2mm，先分級除去大于lmm的粗粒級部分，然后用小 于lmm的錳礦細粉與廢水?dāng)嚢杌旌稀?br> 全文摘要
一種氨氮廢水的處理方法，涉及一種利用吸附法處理氨氮廢水的方法。其特征在于其處理過程是以天然錳礦為吸附劑，與氨氮廢水進行吸附反應(yīng)除去廢水中氨氮。將天然錳礦粉碎至0-2mm成錳礦吸附劑，用酸或堿將含氨氮的廢水pH調(diào)整至2-12，然后將錳礦吸附劑與氨氮廢水接觸、混合進行吸附，吸附方式可以采用固定床吸附柱吸附，也可以采用攪拌混合方式吸附。當(dāng)采用固定床吸附柱吸附時，最好對粉碎后的錳礦進行分級除去微細顆粒，以提高吸附柱的滲透性；同樣，當(dāng)采用攪拌混合方式吸附時，最好對粉碎后的錳礦進行分級除去較粗的顆粒，以減輕對設(shè)備的磨損。適用于本發(fā)明的天然錳礦包括陸地氧化錳礦、大洋多金屬結(jié)核、大洋富鈷結(jié)殼、陸地錳結(jié)核，這些天然錳礦中通常含有錳鉀礦、鋇鎂錳礦、鈉水錳礦、水羥錳礦、鈣錳礦、軟錳礦等錳礦物，具有良好的孔道結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，從而具備良好的吸附性能，粉碎至合適粒度就可直接作為氨氮廢水處理的吸附劑，工藝簡單，易于再生，性能穩(wěn)定。
文檔編號B01J20/02GK101559988SQ20091008504
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者馮林永, 汪勝東, 范艷青, 偉 蔣, 蔣開喜, 蔣訓(xùn)雄, 磊 趙 申請人:北京礦冶研究總院