申请日2007.04.27
公开(公告)日2008.10.29
IPC分类号C02F101/16; C02F1/20
摘要
一种处理工业高浓度氨氮废水的方法，其特征在于由脱氨剂和脱氨反应器组成。脱氨剂是一种以纤维素衍生物为主剂以多种活化剂为辅的一种复合化催化剂，含有大量自由基和活性基团，能破坏水分子与NH3分子间的结合力，在PH值为10.5-11条件下，能使NH3分子摆脱水分子的作用，以游离氨的形式存在，从而容易从水中释放出来。脱氨反应器是一种多级连续曝气式吹脱池，每池设有曝气装置和氨气导出管。氨氮废水从首池进入，并在每级曝气池脱氨，气体氨通过氨气导出管及时引出吹脱系统，经部分脱氨的废水从上一级曝气吹脱池依次流入下一级曝气吹脱池，连续进行若干次曝气吹脱。
権利要求書
1、一种处理工业高浓度氨氮废水的方法，其特征在于由脱氨剂和脱氨反应 器组成。
2、根据权利要求1所述的一种处理工业高浓度氨氮废水的方法，其特征在 于脱氨剂是一种以纤维素衍生物为主剂以多种活化剂为辅的一种复合催化剂， 含有大量自由基和活性基团，能破坏分水子与NH3分子间的结合力，在PH值为 10.5-11条件下，能使NH3分子摆脱水分子的作用，以游离氨的形式存在，从而 容易从水中释放出来。
3、根据权利要求1所述的一种处理工业高浓度氨氮废水的方法，其特征在 于脱氨反应器是一种多级连续曝气式吹脱池，每池设有曝气装置和氨气导出管。 氨氮废水从首池进入，并在每级曝气池脱氨，气体氨通过氨气导出管及时引出 吹脱系统，经部分脱氨的废水从上一级曝气吹脱池依次流入下一级曝气吹脱池， 连续进行若干次曝气吹脱。
说明书
一种处理工业高浓度氨氮废水的方法
一、技术领域：
本发明涉及一种处理工业高浓度氨氮废水的方法
二、背景技术：
高浓度氨氮废水是很难处理的工业废水之一，来 源广且排放量大，在化工、化肥、石化、炼焦、制药、食品等生产部 门和垃圾填埋场均产生高浓度氨氮废水。大量的氨氮废水排入水体， 引起水体富营养化，造成水体黑臭、质量下降，将增加水处理的难度 和成本，甚至对人群及水生生物产生毒害作用。由于近来的海域赤潮 事件频发，国内外对氨氮废水的处理技术开展了较多研究，开发一些 实用的工艺，但因建设费用大、处理成本高、运行条件苛刻、稳定性 差等问题严重困扰着人们。目前，国内外对氨氮废水处理的研究领域 和开发实用技术所涉及的范围主要有不同工艺的生物法和物化法，如 生物法中的A/O工艺和稳定塘;物理方法中的反渗透、蒸馏、汽提、 吹脱、土地灌溉;化学方法中的离子交换、化学沉淀、折点氯化、电 化学处理、湿式氧化等。
生化法：生物脱氮是微生物在分解利用有机物的过程中把含氮物 质先转化成氨氮;然后由自养型硝化细菌将其转化为NO3-;然后再 由一类反硝化菌把NO3-转化为N2，从而达到脱氮的目的。所有的生 化脱氮工艺，只适于处理NH3-N浓度较低的废水。传统的活性污泥 法的氨氮去除率只能达20%-50%，半数以上在40%以下。
生物稳定塘：生物稳定塘具有较好的除氮功能，除氮效率在 40%-90%，因为稳定塘不仅利用微生物，还能利用藻类和一些水生植 物的除氮作用。但稳定塘与其它所有生化法一样，只适合处理浓度低 于300mg/L的氨氮废水，而且受温度、水质等影响较大，因此不适 于北方寒冷地区和氨氮浓度较高的工业废水处理。
A/O：A/O生物脱氮工艺是上世纪70年代开发的，是利用微生 物的厌氧和好氧降解过程交替循环进行的一种改进型生化法。目前在 A/O工艺的基础上衍生出多种生物脱氮工艺，如Phoredox工艺、UCT 工艺、改良型的UCT工艺、A2/O工艺、VTP工艺等。A/O工艺是把 反硝化过程置于硝化之前，因而可节省硝化阶段耗碱的50%，又勿需 加入格外的碳源，此外还有工艺流程短、建设费用低，是目前国外应 用较多的一种脱氮工艺，国内也有成功应用的实例。但A/O工艺为 提高脱氮效率，需要很大的混合液循环比(50-100%)，致使运行费 用高;硝化阶段难以保持理想的厌氧状态，影响反硝化;出水中含有 一定的NOx，容易导致二沉池污泥上浮;进水的TN浓度不能太高， 否则影响处理效果，因此不适于高浓度氨氮废水的处理。
物化法
催化湿式氧化法：湿式氧化是在较高温度和压力下，用空气中的 氧氧化废水中降解和悬浮的有机物和还原性无机物的一种方法。具有 很好的去除氨氮、COD物质和脱色、除臭、杀菌等效果，而且能有 效氧化分解生化法难降解的包括BaP在内的各类稠环芳香烃，处理 后的出水水质均能达到回用水质，适于处理各种高浓度有毒化工废 水。但催化湿式氧化法要求高温高压和重金属催化剂，因此建设投资 高、运行成本大，许多企业难以应用。
吹脱(汽提)：用吹脱法进行气液分离由来已久，脱氮时将空气 通入废水中，通过气液接触使溶于废水中的游离氨从气液界面向气相 转移，从而实现去除氨氮的目的，用空气作载体时称吹脱，用蒸汽作 载体时称汽提。
通常采用吹脱工艺除氮时，为提高吹脱效率，采用较高温度和 pH值，一般温度控制在40-60℃，pH值控制在11-12。
吹脱工艺的优点是脱氮效率高，其去除率在70-90%;流程短， 操作简便易行;高浓度氨氮废水经吹脱处理后，在吹脱塔后串联氨的 吸收塔，可回收部分吹脱出来的氨。所以处理高浓度氨氮废水时，具 有一定的经济效益，可减轻处理成本高的负担;对COD、BOD和SS 均有一定的去除效率。
吹脱工艺的缺点为填料层易结垢;去除效率受温度和pH影响较 大;通常气水比要求2500-3000∶1，吹脱时间较长4-6h，因而动力 消耗大;高浓度氨氮废水经吹脱处理后，仍含有较高的氨氮，还不能 达标排放，必需与后续其它工艺如生化法或氯氧化法等进行进一步处 理才能满足排放要求。
三、发明内容
处理高浓度氨氮废水新技术，脱氨剂的脱氨原理：氨在水中主要以铵 盐和游离氨的形式存在，如下式所示：
由上式可见NH4+和NH3之间的平衡关系受pH值和温度的影响， 高pH值和较高的温度有利于平衡左移，使液相中的NH3所占比例增 大。因而在不同PH值和水温条件下，NH4+和NH3+所占得比例不同。 当PH值为7时，氨氮多以NH4+的形式存在，但PH值超过7以后， 随着PH值的提高，氨氮多以NH3的形式存在。
不同PH值和水温时NH4+和NH3所占比例
既然在较高PH值条件下NH3-N主要以NH3形态存在，应该有很高的吹脱效 率，但实际上用传统的吹脱工艺，氨氮的去除率很难达到90%以上，其原因主 要是在不同温度范围内，氨在水中有相应的平衡溶解度。
溶解于水中的NH3和水分子之间存在一种氨键的相互作用，这增加了分子间 的结合力，所以这部分溶解度范围内的氨很难用传统的吹脱法去除，除非继续 升高吹脱温度，破坏氨键，使其溶解度变小。
我们发明的脱氨剂是一种以纤维素衍生物为主剂以多种活化剂为辅的一种 复合催化剂，含有大量自由基和活性基团，能破坏水分子与NH3分子间的结合 力，使NH3分子摆脱脱水分子的作用，以游离氨的形式存在，从而容易从水中 释放出来。
在PH值为10.5-11的条件下无论静态或动态吹脱小试或中试结果表明，浓度 在数千至数万mg/L的氨氮废水，在曝气吹脱1.5-3h之后，脱氨率均能达到 99.99%。
脱氨反应器
脱氨反应器是一种多级连续曝气式吹脱池，高约1.2m。多级脱氨反应器是依 据亨利定律，即在一定温度和平衡状态下，气体在液体
中溶解度(物质的量分数)和该气体的平衡分压成正比的原理设计的。 每池设有曝气装置和氨气导出管。氨氮废水从首池进入，并在每级曝 气池脱氨，气体氨通过氨气导出管及时引出吹脱系统，经部分脱氨的 废水从上一级吹脱池依次流入下一级吹脱池，连续进行若干次吹脱。
多级连续曝气式吹脱装置的特点是，由于采用多级浅层吹脱，增 加了气液界面，同时及时抽走吹脱出来的氨气，使气液界面的氨气分 压始终保持在低水平上，从而加快了氨的吹脱速率和保证了有较高的 NH3-N吹脱效率。
