CN101717147A - 一种利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，包括如下步骤：1)将植物树叶干燥至含水量低于0.5％，然后粉碎成40目-100目的树叶粉末；2)往反应器中通入pH为9.5-10.5的含氨氮的废水，加入步骤(1)制得的树叶粉末，然后通入臭氧进行反应，充分反应后得到处理后的废水。本发明利用树叶吸附和臭氧氧化的协同作用，简化了工艺操作，减少了反应成本，大大提高了对于氨氮的处理效率，并且不会产生污染公害。

Description

一种利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法
(一)技术领域
本发明涉及一种利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法。
(二)背景技术
水体中的氨氮会造成湖泊和河流的富营养化，减少溶解氧浓度，并对水体中的鱼类等水生物产生毒害；同时氨氮也会腐蚀、堵塞管道和用水设备。很多国家对饮用水中的氨氮浓度都有严格限定，根据我国2002年建设部I类水质标准，饮用水中氨氮的允许浓度为0.5mg/L。现有的技术中，对氨氮的去除方法主要有生物脱氮法、空气吹脱法、离子交换法、折点氯化法、催化湿式氧化法等。一般物化法处理水中氨氮的原理是通过吸附、吹脱、渗滤、化学沉淀等方法将水中的氨氮从污水中分离出来，从而使水中的氨氮含量降低到规定的范围。物理吸附需要利用沸石中的阳离子和废水中的NH3-N进行交换以达到脱氮的目的，但应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再生问题，利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的方法操作虽然方便，氨氮回收率高，但研究表明运行中需加碱，加碱量与废水中氨氮浓度成正比，而且膜分离技术目前尚在研究阶段，并不是十分的成熟。MAP沉淀法(又称磷酸铵镁沉淀法)去除污水中氨氮目前应用的也比较广泛，但加药量和药剂成本均不容乐观。
中国专利CN101041503A提供了一种臭氧催化氧化强化去除水中氨氮的方法，该方法是通过在反应器中布置催化剂、控制臭氧和废水的接触时间以及催化剂和布满臭氧的废水的接触时间来实现的，而所采用的催化剂为沸石或改性沸石、活性氧化铝、活性炭、硅藻土、硅胶或陶粒中一种或几种。但由于采用的催化剂吸附容量的关系，处理过程均需涉及催化剂的最终处置问题，费用较为昂贵。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种利用臭氧氧化和树叶吸附协同作用去除废水中氨氮的新方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，包括如下步骤：
1)将植物树叶干燥至含水量低于0.5％，然后粉碎成40目-100目的树叶粉末；
2)往反应器中通入pH为9.5-10.5的含氨氮的废水，加入步骤(1)制得的树叶粉末，然后通入臭氧进行反应，充分反应后经后处理得到处理后的废水。
本发明在步骤2)反应过程中，反应器内的气体由反应器顶部的出气口通入臭氧破坏器中处理后排出。
本发明步骤1)中，所述的植物树叶可通过自然干燥或在50±2℃左右的温度下加热干燥4-6h，使其含水量低于0.5％。所述的植物树叶可以是杨柳科树叶、枫树叶、桃树叶等；优选杨柳科树叶。
本发明步骤2)中，本发明对废水的氨氮浓度无特别要求，但为了保证处理效果，氨氮浓度最好低于2000mg/L(因为氨氮浓度越高，相应的树叶投加量也越大，对臭氧的布气会产生影响)，废水在通入反应器之前，需先用碱液(如氢氧化钠溶液)将其pH调节至9.5～10.5，此时水中的氨会有部分呈现饱和状态而逸出，同时也有利于提高臭氧的降解效果。
所述废水中含有的氨氮与树叶粉末的投料质量比推荐为1∶0.8～2.4，优选1∶1.6～2.0。
所述废水中含有的氨氮与臭氧的投料质量比推荐为1∶0.4～1.3，优选1∶0.8～1.0。
本发明步骤2)在充分反应后，可采用如下方法进行后处理：反应结束后，可以用过滤法分离废水和树叶残渣，树叶残渣可以采用燃烧法处理。
本发明所述方法采用的装置包括臭氧发生器、反应器和臭氧破坏器，所述反应器的底部设置有臭氧入口，所述臭氧入口设置有砂芯布气器，所述反应器的下部设置有取样口，所述反应器的顶部设置有出气口，所述臭氧发生器通过流量计与反应器底部的臭氧入口连接，所述反应器的出气口与臭氧破坏器的入口连接。本发明所述的臭氧发生器为CFS-1A型臭氧发生器，采用氧气源进气，通过放电功率来控制臭氧的产生量大小。本发明所述的臭氧破坏器为触媒型臭氧破坏器，进入破坏器的臭氧被预加热后，与破坏器内的触媒剂接触转化为氧气排入大气。
本发明所述去除氨氮的方法，采用臭氧氧化与树叶吸附协同作用，其作用效率要比相同条件下单独臭氧氧化和单独树叶吸附的处理效率总和还要高，可知树叶的加入给臭氧氧化起到了催化的作用。总之，本发明简化了工艺操作，减少了反应成本，大大提高了对于氨氮的处理效率，并且不会产生污染公害，具有很好的应用价值。
(四)附图说明
图1为本发明利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的实验装置图，其中1为臭氧接触反应器，2为树叶粉末，3为臭氧破坏器，4为流量计，5为臭氧发生器，6为氧气源。
(五)具体实施方式
下面以具体实例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此。
本发明实施例采用的实验装置如图1所示，其中使用的臭氧发生器为CFS-1A型臭氧发生器，氧气瓶进气，气体流量0-0.16m3/h，臭氧放电功率1-10。臭氧破坏器为BHF3-COD型集成触媒型臭氧破坏器。
实施例1
配制500mL含有500mg/L的氨氮溶液，用20％的NaOH溶液调节pH到10.0，然后加入到臭氧反应器中，同时加入准备好的0.5g柳叶粉末，并且通入臭氧。
设定臭氧化氧气进气流量为0.167L/min，臭氧投加量为20mg·min-1。实验开始，反应10min后取样检测。
作为对比效果，在相同的实验条件下，同时做了单独臭氧化和单独树叶吸附去除同浓度氨氮的实验进行对比。
氨氮检测方法：纳氏比色法。
水样处理10min后效果如表1：
表1
Figure G2009101547448D00041
Figure G2009101547448D00051
实施例2
配制500mL含有1500mg/L的氨氮溶液，用20％的NaOH溶液调节pH到10.5，然后加入到臭氧反应器中，同时加入准备好的1.2g杨叶粉末，并且通入臭氧。
设定臭氧化氧气进气流量为0.67L/min，臭氧投加量为80mg·min-1。实验开始，反应10min后取样检测。
作为对比效果，在相同的实验条件下，同时做了单独臭氧化和单独树叶吸附去除同浓度氨氮的实验进行对比。
氨氮检测方法：纳氏比色法。
水样处理10min后效果如表2：
表2
Figure G2009101547448D00052
实施例3
配制500mL含有2000mg/L的氨氮溶液，用20％的NaOH溶液调节pH到9.5，然后加入到臭氧反应器中，同时加入准备好的0.8g杨叶粉末，并且通入臭氧。
设定臭氧化氧气进气流量为0.46L/min，臭氧投加量为45mg·min-1。实验开始，反应10min后取样检测。
作为对比效果，在相同的实验条件下，同时做了单独臭氧化和单独树叶吸附去除同浓度氨氮的实验进行对比。
氨氮检测方法：纳氏比色法。
水样处理10min后效果如表3：
表3
Figure G2009101547448D00061
实施例4
配制500mL含有1350mg/L的氨氮溶液，用20％的NaOH溶液调节pH到10.5，然后加入到臭氧反应器中，同时加入准备好的1.5g柳叶粉末，并且通入臭氧。
设定臭氧化氧气进气流量为0.67L/min，臭氧投加量为80mg·min-1。实验开始，反应10min后取样检测。
作为对比效果，在相同的实验条件下，同时做了单独臭氧化和单独树叶吸附去除同浓度氨氮的实验进行对比。
氨氮检测方法：纳氏比色法。
水样处理10min后效果如表4：
表4

Claims (8)

1.一种利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，包括如下步骤：
1)将植物树叶干燥至含水量低于0.5％，然后粉碎成40目-100目的树叶粉末；
2)往反应器中通入pH为9.5-10.5的含氨氮的废水，加入步骤(1)制得的树叶粉末，然后通入臭氧进行反应，充分反应后经后处理得到处理后的废水。
2.如权利要求1所述的利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，其特征在于所述步骤2)的反应过程中，反应器内的气体由反应器顶部的出气口通入臭氧破坏器中处理后排出。
3.如权利要求1或2所述的利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，其特征在于所述废水中含有的氨氮与树叶粉末的质量比为1∶0.8～2.4。
4.如权利要求3所述的利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，其特征在于所述废水中含有的氨氮与树叶粉末的质量比为1∶1.6～2.0。
5.如权利要求1或2所述的利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，其特征在于所述废水中含有的氨氮与臭氧的质量比为1∶0.4～1.3。
6.如权利要求5所述的利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，其特征在于所述废水中含有的氨氮与臭氧的质量比为1∶0.8～1.0。
7.如权利要求1或2所述的利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，其特征在于所述的植物树叶为杨柳科植物树叶、枫树叶或桃树叶。
8.如权利要求7所述的利用臭氧和树叶协同作用去除水中氨氮的方法，其特征在于所述的植物树叶为杨柳科植物树叶。
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CN103274543A (zh) * 2013-05-23 2013-09-04 江西理工大学 一种分离提取稀土过程的氨氮废水处理方法

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