公布日：2023.04.07
申请日：2022.11.30
分类号：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明提出一种煤化工高氨氮废水的处理方法，包括化学分步法去除大部分氨氮，电催化氧化去除剩余部分氨氮，达到预期目标氨氮值。具体的，取一定量废水，加入一定比例的化学药剂，沉淀，过滤，得到滤液，第一次去除部分氨氮；再次加入一定比例的化学药剂，沉淀，过滤，得到滤液，第二次去除部分氨氮；再采用电化学的方法，对第二次去除部分氨氮的废水电催化第三次去除氨氮，达到预期目标值。本发明通过分步加药，药剂远远小于一次加药的投加量，在同等药剂投加的情况下，氨氮去除率优于一次投加量时的氨氮去除率，在经过两次化学法去除氨氮后，电化学去除氨氮的负荷大大降低，降低能耗，延长电极使用寿命，满足后续生化要求，提高系统的稳定性。
权利要求书
1.一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）取一定量的煤化工高氨氮废水，加入一定比例的化学药剂，沉淀，过滤，得到滤液，第一次去除部分氨氮；（2）再次加入一定比例的化学药剂，沉淀，过滤，得到滤液，第二次去除部分氨氮；（3）采用电化学的方法，对第二次去除部分氨氮后的废水进行电催化去除氨氮。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述的步骤（1）中的化学药剂，包括药剂1和药剂2，所述药剂1为可溶性的镁盐，药剂2为可溶性的磷酸盐。
3.根据权利要求2所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述的步骤（2）中的化学药剂，包括药剂1和药剂2，步骤（2）中的化学药剂与步骤（1）中化学药剂的种类相同。
4.根据权利要求2所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述可溶性镁盐为氯化镁，硫酸镁，硝酸镁中的一种；所述可溶性磷酸盐为磷酸二氢纳，磷酸氢二纳，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾中的一种。
5.根据权利要求2或3所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述化学药剂的加入方式为：先加入药剂1溶解后搅拌均匀，再加入药剂2，快速搅拌溶解后再缓慢搅拌30-60min。
6.根据权利要求3所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述的第一次药剂比例，氨氮浓度的量为N，在同一液体体积的情况下，加入药剂1达到浓度的量m1，加入药剂2达到浓度的量p1，m1：N＜1，p1：N＜1。
7.根据权利要求6所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述的第二次药剂比例，氨氮浓度的量为N，在同一液体体积的情况下，加入药剂1达到浓度的量m2，加入药剂2达到浓度的量p2，m2：N＜1，p2：N＜1。
8.根据权利要求7所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述的两次药剂比例，两次加入药剂1的量m1+m2，m1+m2＜药剂1：N等于1:1时药剂1的投加量为N，即m1+m2＜N；两次加入药剂2的量p1+p2，p1+p2＜药剂2：N等于1:1时药剂2的投加量为N，即p1+p2＜N。
9.根据权利要求1所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，步骤（3）中采用电化学去除氨氮，电极阳极为钌系氧化物涂层电极、锡锑氧化物涂层电极中的一种，阴极为不锈钢，石墨，钛材中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种煤化工高氨氮废水的处理方法，其特征在于，所述的煤化工高氨氮废水，先化学分步去除，再电化学去除。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种煤化工高氨氮废水的处理方法，主要目的在于降低废水处理成本，提高水处理工艺段的稳定性，实现废水处理更加精细化，合理化。化学方法去除氨氮，化学药剂投加量大，药剂利用率低，造成极大的浪费，同时产生大量的固废，以及增加废水的含盐度，对后续生化不利。电化学催化的方法，能耗高，电极的稳定性差，工程化应用效果不佳。本发明采用分步低比例的好处大大降低药剂的投加量，药剂的利用率高，接近100％，在低负荷条件下，通过电化学氧化，既降低了能耗，提高了电化学系统的稳定，还去除了酚类等生化物毒害性物质从而提高可生化性。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一种煤化工高氨氮废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)取一定量的煤化工高氨氮废水，加入一定比例的化学药剂，沉淀，过滤，得到滤液，第一次去除部分氨氮；
(2)再次加入一定比例的化学药剂，沉淀，过滤，得到滤液，第二次去除部分氨氮；
(3)采用电化学的方法，对第二次去除部分氨氮后的废水电催化去除氨氮；
具体地：取一定量的煤化工废水，加入一定比例的磷酸盐，溶解后，搅拌均匀，加入一定比例的镁盐，快速搅拌均匀，搅拌30-60min，静置，沉淀，抽滤得到滤液，完成第一次去除氨氮操作；
对完成第一次去除氨氮的滤液再次加入药剂，加入一定比例的磷酸盐，溶解后，搅拌均匀，加入一定比例的镁盐，快速搅拌均匀，搅拌30-60min，静置，沉淀，抽滤得到滤液，完成第二次去除氨氮操作；
所述的步骤(1)中的化学药剂，包括药剂1和药剂2，所述药剂1为可溶性的镁盐，药剂2为可溶性的磷酸盐；步骤(2)中的化学药剂与步骤(1)中化学药剂的种类相同。
所述的第一次药剂比例，氨氮浓度的量为N，在同一液体体积的情况下，加入药剂1达到浓度的量m1，加入药剂2达到浓度的量p1，m1：N＜1，p1：N＜1；所述的第二次药剂比例，氨氮浓度的量为N，在同一液体体积的情况下，加入药剂1达到浓度的量m2，加入药剂2达到浓度的量p2，m2：N＜1，p2：N＜1。
所述的两次药剂比例，两次加入药剂1的量m1+m2，m1+m2＜药剂1：N等于1:1时药剂1的投加量为N，即m1+m2＜N；两次加入药剂2的量p1+p2，p1+p2＜药剂2：N等于1:1时药剂2的投加量为N，即p1+p2＜N。
对完成第二次氨氮去除的滤液进行电化学去除氨氮反应，将滤液加入到电解槽中，恒流条件下，电解一定时间，测试即可。
电极阳极为钌系氧化物涂层电极、锡锑氧化物涂层电极中的一种，阴极为不锈钢，石墨，钛材中的一种。
进一步的，磷酸盐为磷酸二氢纳，磷酸氢二纳，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾可溶性磷酸盐；
进一步的，镁盐为氯化镁，硫酸镁，硝酸镁可溶性镁盐；
本发明中化学药剂在去除氨氮时的反应式为：
Mg2++NH4++PO43-+6H2O＝MgNH4PO4·6H2O(化学反应)；
电化学法去除氨氮的电极反应为：
NaCl+H2O＝＝NaClO+2H+(电解表面反应)
2NH3+3NaClO＝N2+3H2O+3NaCl(电化学间接氨氮去除)
由化学药剂在去除氨氮时的反应式中可以看出，参加反应的Mg2+、NH4+、PO43-的摩尔比为1：1：1，因此在同一液体体积的情况下，本申请中氨氮的量以及药剂1和药剂2的加入量简化为用达到的浓度量来表示。
与现有技术相比，本发明的一种煤化工高氨氮废水的处理方法至少具有以下有益效果：
化学法去除氨氮，药剂投加量大，药剂利用率低，通常只有50％-80％，且氨氮去除不彻底，同时还生产大量的固废，造成二次污染，因药剂投加量大，药剂利用率低，使得废水的含盐量大大增加，给生化系统造成不利的影响，而带入大量的盐，使得后续的水回用能耗增加，也会使得最终蒸发出来的盐增加较多，所以药剂的投加是带来多方面的影响。电化学去除氨氮，在复杂水体系中，多种物质相互竞争，使得氨氮去除效果不佳，能耗大大增加，造成电极的寿命大大缩减，严重影响电化学系统的稳定。本发明通过低药剂比分步去除氨氮后，电化学去除氨氮的优点如下；第一，低剂量药剂，分步实施，提高药剂的利用率，降低药剂成本，降低固废的产生；第二，低的药剂投加比，降低外加盐分对后续生化系统，膜系统的影响；第三，相对低氨氮条件下，电化学去除氨氮负荷较低，有利于延长电极寿命，提高系统的稳定性；第四，低氨氮条件下，污染因子总量降低，氨氮和有机物相互竞争反应弱，在去除氨氮的同时，还可以去除酚类等对生化有毒害性的物质，有利于提高废水的可生化性。
（发明人：刘长影;李想）
