CN104671358B - 一种沸石耦合介质阻挡放电深度处理氨氮废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沸石耦合介质阻挡放电深度处理氨氮废水的方法。在含氨氮的废水中投加沸石，将废水置于质阻挡放电废水处理装置进行处理，处理后对废水进行过滤，所述的沸石为人造沸石，粒径为20～80目，比表面积在10～100m2/g之间；介质放电废水处理装置进行处理的时间为10～20min。本方法特别适于污水厂提高改造的深度处理工艺，处理时间短、效果稳定，且易于连续操作实现规模化治理，具有非常好的应用前景。本发明方法不仅适用于无机氨氮废水更适用于有机胺氮废水，具有明显的环境效益。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种深度处理氨氮废水的方法，具体涉及一种沸石耦合介质阻挡放电深度处理氨氮废水的方法。
背景技术
氨氮是水中氮污染物的主要存在形式，是造成水体富营养化的重要因素之一。国家对氨氮的排放制定了严格的控制标准，《污水综合排放标准》中染料、医药原料药、石油化工工业等一级排放标准是15mg/L，二级标准为50mg/L；《城镇污水处理厂污染物排放标准》更为严格，一级A标准是5mg/L(水温>12℃)或8mg/L(水温<12℃时)。此外，有不少污水处理厂面临提标的问题，需要对氨氮进行深度强化处理。
在氨氮的深度处理方法中，吸附法因具有材料来源广，工艺简单、处理成本低，绿色环保等优点，越来越引起人们的关注，是一种深度处理氨氮的理想方法。其中吸附剂沸石是一种天然、无毒、无味的非金属矿物材料，特殊的晶体化学结构使其具有孔隙率高、比表面积大、高效选择性吸附、耐酸、耐热、耐辐射等特点，可较好去除废水中的氨氮。从经济性上来看，我国沸石资源丰富，产量大，总贮存量占世界第一位，且沸石价格为活性炭市价的1/5左右，沸石具有一定的应用前景。但是，许多研究表明，天然沸石可以有效吸附废水中的氨氮，但天然沸石的吸附容量较小，再生频繁，影响其大规模应用。因此，需要对天然沸石进行扩展研究，如沸石改性或与其他技术联合使用(尚会建，沸石在氨氮废水处理中的应用进展，现代化工，第33卷第1期)。
中国专利CN 101007261 B公开了一种沸石吸附剂的制备方法，将沸石与填料、粘结剂、制孔剂及酸混合后喷雾干燥成粉状颗粒，在200～500℃下焙烧10～240min。
中国专利CN 102423684 A介绍了一种在沸石上负载金属氧化铜进行改性的方法，需要将磨碎的沸石与硫酸铜在650℃下反应24h，冲洗后在100～150℃下干燥。
中国专利CN 103232093B公开了一种电化学耦合沸石吸附脱除城市污水厂出水氨氮的方法，在平板型电化学反应器内装填40％沸石，处理氨氮平均浓度为20mg/L的废水，水力停留时间为20min，出水氨氮浓度小于5mg/L。
但是有关如何利用介质阻挡耦合沸石深度处理氨氮废水的报道目前尚未见过。
发明内容
本发明提供一种深度处理氨氮废水的方法，具体是一种以人造沸石为离子交换剂，通过介质阻挡放电促使离子加快交换吸附法，处理氨氮废水，具有处理效率高、沸石用量少、操作简单、处理时间短等特点。
本发明目的通过以下技术方案和步骤来实现：
一种沸石耦合介质阻挡放电深度处理氨氮废水的方法，包括在含氨氮的废水中投加沸石，将废水置于质阻挡放电废水处理装置进行处理，处理后对废水进行过滤，所述的沸石为人造沸石，粒径为20～80目，比表面积在10～100m2/g之间；介质放电废水处理装置进行处理的时间为10～20min。
所述人造沸石是由碳酸钠、苛性钾、长石、高岭石等混合并熔融后制得的具有不规则结构的无机离子交换剂，其化学式为Na2O·Al2O3·xSiO2·yH2O。
所述介质放电电源为中频电源，功率电源调节范围0‐220v，频率可调范围约30％，经过调压器整流转变成幅值0‐30kV、频率5‐25kHz的可调交流电压。
所述介质放电处理装置为柱—板结构，如图1所示，包括介质阻挡放电高压电源、高压陶瓷电极、石英玻璃皿、接地电极不锈钢圆盘、底座、支架、介质间距调节杆及螺母；废水置于直径200mm、高50mm的石英玻璃皿中。高压电极为柱状陶瓷电极，表面为陶瓷涂层所包裹，直径25mm，高压陶瓷电极通过高压线与交流电源相连，置于反应槽石英玻璃皿的上方，通过介质间距调节杆调节高压陶瓷电极顶端到液面的距离。高压陶瓷电极与废水液面接触。低压电极为紧贴石英玻璃皿底部的接地电极不锈钢圆盘。
本发明方法中，以处理的废水体积计，沸石投加量为4～8g/L。
本发明方法中，放电过程中高压电极与地电极之间存在强电场，水中的NH4 +向接地电极不锈钢圆盘方向移动，加快与溶液底部的沸石发生离子交换反应或被沸石吸附过程，从而提高废水处理效率。
发明中的方法用于水温10～20℃之间的废水处理上，结果发现，实施20min后，废水中100mg/L的氨氮去除率最高可达95％，说明本发明的处理方法不受温度变化影响。
本发明沸石耦合介质阻挡放电吸附处理深度氨氮的方法，与现有的沸石和改性沸石吸附氨氮方法相比，有益效果如下：
(1)本发明采用沸石耦合介质阻挡放电后吸附速率和效率都得到较大提高。处理时间可由沸石单独吸附的60～120min缩短至10～20min；沸石投加量可由沸石单独吸附的20g/L～60g/L降低至4～8g/L。
(2)与其他处理氨氮废水的技术方法相比，本方法无需用酸碱调节pH值，无需加入其他化学试剂，无需任何催化剂，处理中低浓度氨氮废水，适应性更广。
(3)所用沸石无需进行任何改性。
(4)能对废水中的有机污染物进行同步降解。
(5)操作简便易行。
附图说明
图1为介质阻挡放电等离子放电处理装置的示意图，其中：1—介质阻挡放电高压电源2—高压陶瓷电极3—石英玻璃皿4—接地电极不锈钢圆盘5—底座6—支架7—介质间距调节杆8—螺母
高压陶瓷电极的表面为陶瓷涂层所包裹，高压陶瓷电极通过高压线与交流电源相连，置于反应槽石英玻璃皿的上方，通过介质间距调节杆调节高压陶瓷电极顶端到液面的距离。
具体实施方式
实施例1
所处理的氨氮废水的氨氮浓度为100mg/L，pH为6.81，含氨氮的水中投加60～80目人造沸石，投加量8g/L，将其置于图1所示介质阻挡放电废水处理装置中，介质阻挡放电废水处理装置放电电压为16kv，放电频率为17Hz，反应温度为20℃，反应20min；反应结束后对废水进行过滤。氨氮去除率为98.5％，出水氨氮1.5mg/L，可达到国家城市污水处理厂一级A的排放标准(GB18918‐2002)。
实施例2
所处理的氨氮废水的氨氮浓度为20mg/L，pH为6.53，含氨氮的水中投加60～80目人造沸石，投加量2g/L，将其置于图1所示介质阻挡放电废水处理装置中，介质阻挡放电废水处理装置放电电压为16kv，放电频率为17Hz，反应温度为20℃，反应10min；反应结束后对废水进行过滤。氨氮去除率为97.1％，出水氨氮0.58mg/L，可达到国家城市污水处理厂一级A的排放标准(GB18918‐2002)。
实施例3
所处理的氨氮废水的氨氮浓度为40mg/L，pH为6.59，含氨氮的水中投加40～60目人造沸石，投加量2g/L，将其置于图1所示介质阻挡放电废水处理装置中，介质阻挡放电废水处理装置放电电压为16kv，放电频率为17Hz，反应温度为20℃，反应20min；反应结束后对废水进行过滤。氨氮去除率为100％，可达到国家城市污水处理厂一级A的排放标准(GB18918‐2002)。
实施例4
所处理的氨氮废水的氨氮浓度为60mg/L，pH为6.71，含氨氮的水中投加40～60目人造沸石，投加量6g/L，将其置于图1所示介质阻挡放电废水处理装置中，介质阻挡放电废水处理装置放电电压为16kv，放电频率为17Hz，反应温度为20℃，反应20min；反应结束后对废水进行过滤。氨氮去除率为93.36％，出水氨氮3.98mg/L，可达到国家城市污水处理厂一级A的排放标准(GB18918‐2002)。
实施例5
所处理的氨氮废水的氨氮浓度为80mg/L，含氨氮的水中投加40～60目人造沸石，投加量2g/L，将其置于图1所示介质阻挡放电废水处理装置中，介质阻挡放电废水处理装置放电电压为16kv，放电频率为17Hz，反应温度为20℃，反应20min；反应结束后对废水进行过滤。
盐酸调节的初始pH为4.5废水中氨氮去除率为94.5％，出水氨氮4.4mg/L；
氢氧化钠调节的初始pH为8.5废水中氨氮去除率为96.5％，出水氨氮2.8mg/L；
初始pH为10废水中氨氮去除率为94.1％，出水氨氮4.72mg/L。可达到国家城市污水处理厂一级A的排放标准(GB18918‐2002)。
上述实施例为本发明的五个实施例子，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的发明本质所做的改变、修饰或替代，均应为等效的置换，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种沸石耦合介质阻挡放电深度处理氨氮废水的方法，包括在含氨氮的废水中投加沸石，将废水置于介质阻挡放电废水处理装置进行处理，处理后对废水进行过滤，其特征在于：所述的沸石为人造沸石，粒径为20~80目，比表面积在10~100m2/g 之间；以处理的废水体积计，沸石投加量为4~8g/L；介质阻挡放电废水处理装置进行处理的时间为10~20min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于废水中氨氮的浓度为20~100mg/L，废水温度为10~20℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的含氨氮的废水的pH值为4.5~10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于介质阻挡放电废水处理装置采用柱—板式结构反应器，包括介质阻挡放电高压电源（1）、高压陶瓷电极（2）、石英玻璃皿（3）、接地电极不锈钢圆盘（4）、底座（5）、支架（6）、介质间距调节杆及螺母（7）；其中接地电极不锈钢圆盘（4）为低压电极；高压陶瓷电极（2）的表面为陶瓷涂层所包裹，高压陶瓷电极（2）通过高压线与高压电源（1）相连，置于反应槽石英玻璃皿（3）的上方，通过介质间距调节杆（7）调节高压陶瓷电极顶端到反应槽石英玻璃皿（3）中液面的距离。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于介质阻挡放电废水处理装置的电源为中频电源，功率电源调节范围0-220v，频率可调范围30%，经过调压器整流转变成幅值0-30kV、频率5-25kHz的可调交流电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的介质阻挡放电废水处理装置放电电压为16kv，放电频率为17Hz。
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