CN103241827A - 一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法 - Google Patents

一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法 Download PDF

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张欣然
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Abstract

一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法，涉及一种水处理方法。本发明是要解决水处理方法无法同时去除溶解性有机物和氨氮的问题。本发明的处理方法为：一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法，通过以下步骤进行：向待处理的水样中添加氧化剂，然后进行紫外光照射，反应时间为2～60min，即完成同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法；其中氧化剂为次氯酸或次氯酸钠，投加量为按照氯元素与待处理水样中氮元素的质量比为(0.5～6)∶1投加。本发明将光催化和氯氧化技术进行耦合，强化复合性污染水体的处理效能，有效的同时去除水中溶解性有机物和氨氮。本发明应用于水处理领域。

Description

一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理方法。
背景技术
我国水体中溶解性有机物和氨氮浓度超标的现象普遍存在，常规水处理工艺对溶解性有机物和氨氮的同时去除能力较差，这些污染物质会导致一系列的水污染问题，如降低水处理工艺的处理效率、产生危害人体健康的消毒副产物、影响供水管网的生物稳定性、引起地表水体的富营养化等。同时，水质标准的提高对饮用水和废水中溶解性有机物及氨氮的同时去除提出了更高的技术要求。
水处理中同时去除溶解性有机物和氨氮的方法主要包括生物处理法、物理吸附法和化学氧化法。生物处理法主要应用于生活污水的处理，但其易受到温度和不良外界环境的干扰，处理时间长，处理效果不稳定；物理吸附法主要是利用沸石和活性炭对水体进行吸附，但该方法不能实现有机物和氨氮彻底去除，需要定期反冲洗及更换吸附剂，运行成本较高，并存在二次污染问题。传统同时去除溶解性有机物和氨氮的化学氧化法主要为折点氯化法，此方法能显著去除氨氮并使部分有机物无机化，但该方法需要的药剂量大，有机物不能完全氧化，产生三卤甲烷等副产物，危害人体健康。因此，常规处理方法在同时去除溶解性有机物和氨氮方面均在一定程度的不足，为有效控制水中溶解性有机物和氨氮类污染物，急需开发一种高效、节能、实用性强的同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法。
发明内容
本发明是要解决水处理方法无法同时去除溶解性有机物和氨氮的问题，提供了一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法。
一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法，通过以下步骤进行：向待处理的水样中添加氧化剂，然后进行紫外光照射2～60min，，即完成同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法；其中氧化剂为次氯酸或次氯酸钠，投加量为按照氯元素与待处理水样中氮元素的质量比为(0.5～6)∶1投加。
本发明将光催化和氯氧化技术进行耦合，强化复合性污染水体的处理效能，有效的同时去除水中溶解性有机物和氨氮，提高处理效率，CODMn去除率可达70％，氨氮去除率可达60％。并显著降低药耗和能耗，操作简单易行并且适用面广，可作为预处理工艺、深度处理工艺或消毒工艺等各种水处理工艺，即可应用于饮用水处理，也可应用于含有高浓度溶解性有机物和氨氮的生活污水处理和工业废水处理；除此之外本发明可应用于水厂的升级改造，即可在处理工艺前放置管式紫外反应器，又可将紫外模块置于反应池内，不需要外加水处理构筑物，降低水厂的改造成本。
附图说明
图1试验1中三种方式对CODMn的去除对比曲线；其中
Figure BDA00003229952000021
为试验组方法；
Figure BDA00003229952000022
为对照组1方法；
Figure BDA00003229952000023
为对照组2方法；
图2试验1中三种方式为对氨氮的去除对比曲线；其中为对照组1方法；
Figure BDA00003229952000025
为对照组2方法；
Figure BDA00003229952000026
为试验组方法。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是要解决水处理方法无法同时去除溶解性有机物和氨氮的问题，提供了一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法。
一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法，通过以下步骤进行：向待处理的水样中添加氧化剂，然后进行紫外光照射2～60min，即完成同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法；其中氧化剂为次氯酸或次氯酸钠，投加量为按照氯元素与待处理水样中氮元素的质量比为(0.5～6)∶1投加。
本实施方式将光催化和氯氧化技术进行耦合，强化复合性污染水体的处理效能，有效的同时去除水中溶解性有机物和氨氮，提高处理效率，CODMn去除率可达70％，氨氮去除率可达60％。本方法显著降低药耗和能耗，操作简单易行并且适用面广，可作为预处理工艺、深度处理工艺或消毒工艺等各种水处理工艺，即可应用于饮用水处理，也可应用于含有高浓度溶解性有机物和氨氮的生活污水处理和工业废水处理；此外，本实施方式可应用于水厂的升级改造，即可在处理工艺前放置管式紫外反应器，又可将紫外模块置于反应池内，不需要外加水处理构筑物，降低水厂的改造成本。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：紫外光为低压汞灯或高压汞灯，波长范围在254～375nm，紫外剂量为20～2400mJ/cm2。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：进行紫外光照射15～45min。其他与具体实施方式一或二相同。
通过以下试验验证本发明的有益效果：
试验1：本试验分为试验组、对照组1和对照组2；
试验对象：饮用水；进水CODMn浓度为5mg/L，氨氮浓度1.5mg/L；
试验组的同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法为：向待处理的水样中添加氧化剂次氯酸钠，同时进行紫外光照射60min，即完成同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法；次氯酸钠投加量为按照氯元素与待处理水样中氮元素的质量比为5∶1的比例投加；采用波长为254nm的低压汞灯作为紫外光源，紫外剂量400mJ/cm2；
对照组1为采用紫外辐射工艺，紫外光源为254nm低压汞灯，紫外剂量400mJ/cm2；
对照组2采用氯氧化工艺，次氯酸钠投加量为按照氯元素与待处理水样中氮元素的质量比为5∶1的比例投加。
采用试验组方法处理后出水CODMn去除率为70％，氨氮的去除率为60％，将此数据与对照组1和对照组2进行对比，结果如表1所示。
表1三种工艺同时去除溶解性有机物和氨氮的效果对比
组别 CODMn去除率 氨氮去除率
对照组1 18％ 4.5％
对照组2 29％ 20％
试验组 70％ 60％
表1结果表明，经本发明提出的同时去除水体中溶解性有机物和氨氮的方法处理后，水样的CODMn浓度1.6mg/L，氨氮浓度为0.4mg/L，处理后水样中有机物和氨氮浓度均满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的出水要求。单独使用两工艺对有机物和氨氮的去除效率均较低，不能满足出水要求。由此可见，紫外辐射和氯氧化耦合工艺能有效的实现同时去除溶解性有机物和氨氮的目标。
由图1可知：三种方式对溶解性有机物均有一定的去除效果，采用次氯酸钠氧化和紫外辐射对有机物的去除效率较低，反应60min后有机物浓度均不能达到出水要求；本试验提出的方法能有效降低水中CODMn的浓度，在反应15min后出水CODMn浓度小于3mg/L，满足出水要求。
由图2可知，氨氮的去除可以在15min内实现，本试验提出的方法在氨氮去除方面的优势显著。单独紫外辐射对氨氮的去除基本没有效果，氯与氨氮在质量比为5∶1时氨氮并没有被氯氧化，主要的反应产物为氯氨，氨氮的去除率仅为20％。耦合后的去除效果远大于两种方法单独使用的去除效果的加和，可见本方法具有显著的协同效果，反应的原理为紫外光与氯发生了光催化氧化反应，提高了氨氮的去除效率。
试验2：同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法：
试验对象：生活污水；进水CODCr浓度为300mg/L，氨氮浓度30mg/L；
试验方法：向待处理的水样中添加次氯酸，使次氯酸与污水充分接触，同时进行紫外光照射45min，即完成同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法；次氯酸投加量为按照氯元素与待处理水样中氮元素的质量比为6∶1的比例投加；其中采用波长为375nm的中压汞灯作为紫外光源，紫外剂量1600mJ/cm2；
试验结果：处理后出水CODCr浓度40mg/L，氨氮浓度为3mg/L。

Claims (3)

1.一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法，其特征在于同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法通过以下步骤进行：向待处理的水样中添加氧化剂，然后进行紫外光照射2～60min，即完成同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法；其中氧化剂为次氯酸或次氯酸钠，投加量为按照氯元素与待处理水样中氮元素的质量比为(0.5～6)∶1投加。
2.根据权利要求1所述的一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法，其特征在于所述的紫外光为低压汞灯或高压汞灯，波长范围在254～375nm，紫外剂量为20～2400mJ/cm2。
3.根据权利要求1所述的一种同时去除溶解性有机物和氨氮的水处理方法，其特征在于所述的进行紫外光照射15～45min。
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