CN103145206B

CN103145206B - 一种复合脱氮药剂

Info

Publication number: CN103145206B
Application number: CN201310108855.1A
Authority: CN
Inventors: 罗洪波; 何波; 陈红海; 余东川; 陈对玲; 李健; 林忠
Original assignee: GUANGZHOU AMMONIA WATER POLLUTION CONTROL CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU AMMONIA WATER POLLUTION CONTROL CO Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: CN103145206A

Abstract

本发明提供了一种复合脱氮药剂，其按重量百分比由以下组分组成：15%～30%有机酯类、40%～60%胺类、5%～10%烷烃类和10%～30%硫酸铝。本发明的复合脱氮药剂能耗少、成本低、使用简便、氨氮脱除率高。

Description

一种复合脱氮药剂

技术领域

本发明属于环保领域，具体涉及一种用于处理氨氮废水的复合脱氮药剂以及制备该脱氮药剂的方法。

背景技术

目前随着化肥、石油化工等行业的迅速发展壮大，由此而产生的高氨氮废水也成为行业发展制约因素之一。氨氮废水的一般的形成是由于氨水和无机氨共同存在所造成的，一般上pH值在中性以上的废水氨氮的主要来源是无机氨和氨水共同的作用，pH值在酸性的条件下废水中的氨氮主要由于无机氨所导致。废水中氨氮的构成主要有两种，一种是氨水形成的氨氮，一种是无机氨形成的氨氮，主要是硫酸铵，氯化铵等等。

常见氨氮废水处理工艺主要有化学沉淀（MAP法）、生物法等。其中，MAP沉淀法主要是利用以下化学反应：Mg²⁺+NH⁴⁺+PO₄ ^3-=MgNH₄PO₄，理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷盐和镁盐，当[Mg²⁺][NH₄ ⁺][PO₄ ^3-]>2.5×10^–13时可生成磷酸铵镁（MAP），除去废水中的氨氮。采用向氨氮浓度较高的工业废水中投加MgCl₂·6H₂O和Na₂HPO₄·12H₂O生成磷酸铵镁沉淀的方法，以去除其中的高浓度氨氮。结果表明，在pH为8.9l，Mg²⁺、NH4⁺、PO₄ ^3-的摩尔比为1.25:1:1，反应温度为25℃，反应时间为20min，沉淀时间为20min的条件下，氨氨质量浓度可由9500mg/L降低到460mg/L，去除率达到95％以上。由于在多数废水中镁盐的含量相对于磷酸盐和氨氮会较低，尽管生成的磷酸铵镁可以做为农肥而抵消一部分成本，投加镁盐的费用仍成为限制这种方法推行的主要因素。由于废水中的N/P不平衡，与其他两种Mg²⁺源相比，盐卤的除磷效果相同而脱氮效果略差。除此之外，化学氧化法则是利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种方法。其中，折点加氯利用在水中的氨与氯反应生成氨气脱氨，这种方法还可以起到杀菌作用，但是产生的余氯会对鱼类有影响，故必须附设除余氯设施。在溴化物存在的情况下，臭氧与氨氮会发生如下类似折点加氯的反应：

Br^－+O₃+H⁺→HBrO+O₂，

NH₃+HBrO→NH₂Br+H₂O，

NH₂Br+HBrO→NHBr₂+H₂O，

NH₂Br+NHBr₂→N₂+3Br^－+3H⁺。

发现NFR(出水NO₃ ^--N与进水氨氮之比)在对数坐标中与Br^-/N成线性相关关系，在Br^-/N>0.4，氨氮负荷为3.6～4.0kg/(m³/d)时，氨氮负荷降低则NFR降低。出水pH＝6.0时，NFR和BrO^－-Br（有毒副产物）最少。BrO^－-Br可由Na₂SO₃定量分解，Na₂SO₃投加量可由ORP控制。

MAP法和化学氧化法的主要局限性在于沉淀药剂用量较大，从而致使处理成本较高，且氨氮不能一次去除达标，沉淀产物MAP的用途有待进一步开发与推广。

发明内容

本发明的目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种能耗少、氨氮脱除率高的复合脱氮药剂。

为此，本发明提供了一种复合脱氮药剂，其按重量百分比由以下组分组成：15%～30%有机酯类、40%～60%胺类、5%～10%烷烃类和10%～30%硫酸铝。

优选地，本发明提供的复合脱氮药剂按重量百分比由以下组分组成：20%～30%有机酯类、40%～50%胺类、10%～15%烷烃类和15%～20%硫酸铝。

根据本发明提供的复合脱氮药剂，所述有机酯类为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、异硫氰酸苯酯、对甲苯磺酸甲酯溴醋酸叔丁酯、亚磷酸三甲酯、丙烯酸羟丙酯、二丁酯中的一种或多种。

根据本发明提供的复合脱氮药剂，所述胺类为苯胺、聚苯胺、乙二胺、二甲基二烯丙基氯化铵、胺甲基化聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺中的一种或多种。

根据本发明提供的复合脱氮药剂，所述烷烃类为氯代正丁烷、环丙烷、全氯乙烷中的一种或多种。

本发明在传统吹脱法处理高浓度氨氮废水基础上,复配了一种有机复合脱氮药剂,本发明的复合脱氮药剂含有大量的O、H、OH、CH、CH₂等原子和离子活性基团，在催化作用下可以轻而易举地将剩余氨水中的铵盐其他有机胺最大限度地转化成游离氨；同时可以最大限度地减少氨和其他混合气体中氨的分压，加快游离氨从剩余氨水中释出的解吸过程和解吸的传递速率，使转化的游离氨能够快速充分地与废水分离，实现氨水或酼胺回收。本发明专利还具有强氧化还原作用，它可以在高效复合脱氮塔的物理、化学作用下，将游离氨和其他含氮物质(硝酸、盐等)以及有机胺一起先转化成NH₃、NH₂、NH、NO、NO₂，再经过氧化还原作用最终变成无害的N₂。

实验表明，将按本发明上述比例配比的复合脱氮药剂加入到高浓度氨氮废水中，每吨高浓度氨氮废水投加一种复合脱氮药剂用量10～20克，pH值保持为9～10左右,曝气3小时，即可使高浓度氨氮废水中氨氮浓度从90000mg/L降低到15mg/L以下，氨氮去除率高达99.99%以上；可使其他废水中氨氮浓度从52600mg/L降低到0.2mg/L,氨氮去除率高达99.99%,分离出来的氨气通过吸收装置吸收，无二次污染。

本发明的复合脱氮药剂可有效减小NH₃与水分子之间的亲和力，使NH₃更易于吹脱，并促进NH₃、NH₂、NH---→NO₂、NO--→N₂的转换。在高浓度氨氮废水处理进入分离之前加入该复合脱氮药剂，便可直接脱除99.99%以上，大大降低了后期的运行成本，简化了处理过程。与现有技术相比，本发明具有以下优势：（1）能耗少，气水比从传统工艺中的5000:1减少到300:1；（2）工程投资降低，较之传统的脱氮工艺工程投资减低50%；（3）成本降低，加入计量少但效果显著，加入药剂即可使氨氮大量脱除，简化了后期设备处理时间及工艺，较之传统脱氮工艺，用量减少50%；（4）氨氮脱除率高，使用本产品后，脱氮效率可达到99.99%以上。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详述，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。本发明所用之原料均可经由商业渠道购买获得，且所用原料组分百分比均为重量百分比。

实施例1

用乙酸乙酯20%、聚苯胺50%、环丙烷10%、硫酸铝20%混合配制成复合脱氮药剂，每吨水的投加复合脱氮药剂15克，用片碱调节废水pH至10.4，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3个小时，废水中的氨氮从12000降至10，氨氮去除率为99.917%。

实施例2

用乙酸丁酯25%、乙二胺45%、环丙烷15%、硫酸铝15%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂12克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3.5个小时，废水中的氨氮从8000降至8，氨氮去除率为99.9%。

实施例3

用乳酸乙酯28%、聚乙烯亚胺42%、环丙烷13%、硫酸铝17%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂18克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3个小时，废水中的氨氮从15000降至12，氨氮去除率为99.92%。

实施例4

用异硫氰酸苯酯30%、苯胺50%、环丙烷10%、硫酸铝10%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂15克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3.5个小时，废水中的氨氮从10000降至10，氨氮去除率为99.9%。

实施例5

用对甲苯磺酸甲酯15%、二甲基二烯丙基氯化铵50%、氯代正丁烷5%、硫酸铝30%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂12克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3.5个小时，废水中的氨氮从25000降至12，氨氮去除率为99.996%。

实施例6

用溴醋酸叔丁酯15%、乙二胺60%、氯代正丁烷8%、硫酸铝17%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂12克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3.5个小时，废水中的氨氮从35000降至12，氨氮去除率为99.97%。

实施例7

用亚磷酸三甲酯24%、胺甲基化聚丙烯酰胺48%、全氯乙烷10%、硫酸铝18%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂12克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3.5个小时，废水中的氨氮从8000降至8，氨氮去除率为99.9%。

实施例8

用丙烯酸羟丙酯20%、聚苯胺50%、环丙烷10%、硫酸铝20%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂12克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3.5个小时，废水中的氨氮从18000降至15，氨氮去除率为99.92%。

实施例9

用二丁酯30%、苯胺40%、全氯乙烷5%、硫酸铝25%混合配制成复合脱氮药剂，每吨废水投加复合脱氮药剂12克，用片碱调节废水pH至10.5，温度调到50℃，在复合脱氮塔设备中曝气3.5个小时，废水中的氨氮从60000降至15，氨氮去除率为99.998%。

以上所述内容仅为本发明用于例举说明的优选具体实施例，而并未涵盖本发明的所有可能的组分组成及配方。本领域技术人员在说明书公开内容的基础上，可领会本发明的精神及主旨，从而清楚并确定本发明的保护范围，而本领域技术人员依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种复合脱氮药剂，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：15%～30%有机酯类、40%～60%胺类、5%～15%烷烃类和10%～30%硫酸铝；

所述有机酯类为乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、异硫氰酸苯酯、对甲苯磺酸甲酯溴醋酸叔丁酯、亚磷酸三甲酯、丙烯酸羟丙酯、二丁酯中的一种或多种；

所述胺类为苯胺、聚苯胺、乙二胺、二甲基二烯丙基氯化铵、胺甲基化聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺中的一种或多种；

所述烷烃类为氯代正丁烷、环丙烷、全氯乙烷中的一种或多种。

2. 根据权利要求1所述的复合脱氮药剂，其特征在于按重量百分比由以下组分组成：20%～30%有机酯类、40%～50%胺类、10%～15%烷烃类和15%～20%硫酸铝。