CN108793490A - 一种利用尾矿去除水体氨氮的方法 - Google Patents

一种利用尾矿去除水体氨氮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用尾矿去除水体氨氮的方法，包括如下步骤：步骤1、根据水体中氨氮浓度，向其中添加磷酸盐调节氨氮与磷的摩尔浓度比为1：1.2‑1.5，搅拌溶解；步骤2、边搅拌边向水体中加入酸，调节pH＝1‑3；步骤3、边搅拌边向水体中加入蛇纹石尾矿，保持水体pH＝3‑5，搅拌至完全溶解；步骤4、待尾矿完全溶解后加碱调节水体pH＝8‑9，连续搅拌10‑30分钟，反应后形成沉淀去除氨氮，形成胶束去除COD；步骤5、水体静置2小时以上，上清液进入后续废水处理，达标排放。本发明通过在水体中加入蛇纹石尾矿，不仅可以除去水体中的氨氮并且能够除去水体中的COD，同时实现了对蛇纹石尾矿废弃物的合理利用，并且蛇纹石尾矿价格低廉，适用于大规模废水处理。

Description

一种利用尾矿去除水体氨氮的方法
技术领域
本发明属于水污染治理领域，涉及一种利用尾矿去除水体氨氮的方法。
背景技术
自从我国环保部门将氨氮作为约束性污染物控制指标，对于氨氮废水产生行业来说迫切需要在满足处理效率的基础上能以较低的药剂成本处理废水的技术。
目前处理氨氮较有效的方法是磷酸铵镁沉淀法。这是一种通过铵根离子在镁离子和磷酸根离子存在的条件下形成磷酸铵镁沉淀而去除废水中氨氮的方法。已有报道的磷酸铵镁沉淀法镁源通常采用氯化镁、硫酸镁、氧化镁等原料，因药剂使用成本较高，限制其广泛应用，且这些原料在处理污水时只能单独去除污水中的氨氮，对污水中的COD无去除效果，另外，蛇纹石矿产资源在开采过程中产生大量废弃物，如果不加以利用，将带来环境污染。在此背景下，研究开发了以蛇纹石尾矿为主的氨氮废水处理技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用尾矿去除水体氨氮的方法，首先，通过将蛇纹石尾矿应用于废水中氨氮和COD的处理，能够解决现有的蛇纹石尾矿不能合理利用，不仅造成环境污染，并且造成能源浪费的问题；其次，蛇纹石尾矿价格低廉，解决了传统使用硫酸镁、氯化镁、氧化镁等化工药剂，成本高，无法应用于大批量除污染的问题；最后，蛇纹石尾矿中含有镁、铁、铝的化合物，不仅通过化学沉淀法去除水体氨氮，还能通过絮凝沉降作用去除COD，并且对氨氮的去除率达到98％以上，对水体中COD的去除率达到50％以上，解决了传统磷酸铵镁沉淀法不能实现水体中氨氮和COD同时去除的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种利用尾矿去除水体氨氮的方法，包括如下步骤：
步骤1、根据水体中氨氮浓度，向其中添加磷酸盐调节氨氮与磷的摩尔浓度比为1：1.2-1.5，搅拌溶解，利用磷酸盐本身的酸性降低水体的pH；
步骤2、边搅拌边向水体中加入酸，调节pH＝1-3；
步骤3、边搅拌边向水体中加入蛇纹石尾矿，保持水体pH＝3-5，搅拌至完全溶解，蛇纹石尾矿主要成份为30％-40％的氧化镁、10％的氧化铁、5％的氧化铝，在酸性条件下溶解析出镁离子、铁离子和铝离子；
步骤4、待尾矿完全溶解后加碱调节水体pH＝8-9，连续搅拌10-30分钟，反应后形成沉淀去除氨氮，形成胶束去除COD；回调pH过程中铁离子、铝离子与氢氧根离子结合，形成胶束絮凝沉降水体中的颗粒和大分子有机物，从而达到去除COD的目的，反应过程如下：Al3++3OH-＝Al(OH)3；Fe3++3OH-＝Fe(OH)3；同时镁离子、磷酸根离子与铵根离子在pH＝8-9条件下发生反应，生成磷酸铵镁沉淀，从而去除水体中的氨氮，主要反应过程如下：Mg2++PO4 3-+NH4++6H2O＝MgNH4PO4·6H2O；Mg2++HPO4 2-+NH4 ++6H2O＝MgNH4PO4·6H2O+H+；Mg2++H2PO4 2-+NH4 ++6H2O＝MgNH4PO4·6H2O+2H+，蛇纹石尾矿不断析出的镁离子，推动磷酸铵镁沉淀反应向右进行，从而固定更多的铵根离子，不断析出的铁离子和铝离子在碱性条件下生成氢氧化铁、氢氧化铝胶体絮凝剂，且絮凝反应最优pH与磷酸铵镁沉淀法的最佳pH一致，有效降低COD；
步骤5、水体静置2小时以上，上清液进入后续废水处理，达标排放。
进一步，所述步骤3中加入蛇纹石，调节氨氮与镁摩尔浓度比为1：1.2-3.0。
进一步，该方法处理后水体中氨氮去除率达到了98％以上，COD去除率达到50％以上，有效地去除了废水的污染物，同时大量使用了蛇纹石尾矿，达到了“以废治废”的目的。
本发明的有益效果：
1、本发明使用的蛇纹石是我国储藏丰富的矿产资源，在开采过程中会产生大量的蛇纹石废弃物(即尾矿)，用其处理污水，为处理蛇纹石尾矿提供了一个有效途径，达到了“以废治废”的目的。
2.本发明对于已有报道的磷酸铵镁沉淀法常用镁源为硫酸镁、氯化镁、氧化镁等化工药剂，成本高，高药剂成本限制了传统磷酸铵镁沉淀法的应用，而蛇纹石尾矿为废弃物，成本低，扩大了磷酸铵镁沉淀法的应用范围。
3.本发明使用的蛇纹石尾矿主要组分是镁、铁、铝的化合物，用其作为化学沉淀法原料，其中含有的铝和铁在污水处理过程中，可形成氢氧化铝和氢氧化铁胶束，其絮凝沉降过程可有效去除水体的小颗粒和大分子有机物，有效降低水体中的COD；同时形成磷酸铵镁沉淀彻底去除水体氨氮，达到了去除氨氮同时降低COD的效果，并且对于水体中氨氮去除率达到98％以上，对于水体中COD的去除率达到50％以上。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明除去水中氨氮的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，某湖泊水域2000m3，氨氮值为100mg/L，其中加入磷酸氢二钠2400公斤(氨氮与磷摩尔浓度之比1:1.2)，搅拌溶解；加入硫酸调节pH＝2，再加入氧化镁860公斤(氨氮与镁摩尔浓度之比1:1.5)，保持pH＝5，搅拌2小时使氧化镁充分溶解。然后调节pH＝8，搅拌10分钟，静置1天。比较处理前后水质情况，结果如表1所示：
表1：湖泊水域处理前后水中氨氮和COD含量
氨氮(mg/L) COD(mg/L)
处理前 100 200
处理后 8 198
由表1可知，经过氧化镁处理后的湖泊水中，氨氮去除率为92％，而COD去除率只有1％，几乎没变化。
实施例2：
如图1所示，某湖泊水域2000m3，氨氮值为100mg/L，其中加入磷酸氢二钠2400公斤(氨氮与磷摩尔浓度之比1:1.2)，搅拌溶解,加入硫酸调节pH＝2，再加入蛇纹石尾矿2150公斤(蛇纹石尾矿含氧化镁40％，氨氮与镁摩尔浓度之比1:1.5)，保持pH＝5，搅拌2小时使蛇纹石尾矿充分溶解；然后调节pH＝8，搅拌10分钟，静置1天,比较处理前后水质情况，结果如表2所示：
表2：湖泊水处理前后水中氨氮和COD含量
氨氮(mg/L) COD(mg/L)
处理前 100 200
处理后 2 90
由表2可知，经过蛇纹石尾矿处理后，湖泊水中氨氮去除率为98％，同时COD去除率也达到了55％，双重净化了湖泊水。
实施例3：
如图1所示，某垃圾渗滤液20m3，加入磷酸氢二钠194公斤(氨氮与磷摩尔浓度之比1:1.2)，搅拌溶解,加入硫酸调节pH＝2，再加入氧化镁68.5公斤，保持pH＝5，搅拌4小时使氧化镁充分溶解,然后调节pH＝8，搅拌20分钟，静置1天,比较处理前后水质情况，结果如表3所示：
表3：垃圾渗滤液处理前后水中氨氮和COD含量
氨氮(mg/L) COD(mg/L)
处理前 800 2000
处理后 25 1920
由表3可知，经过氧化镁处理后，垃圾渗滤液中氨氮去除率为96.8％，而COD去除率只有4％，变化不大。
实施例4：
如图1所示，某垃圾渗滤液20m3，加入磷酸氢二钠194公斤(氨氮与磷摩尔浓度之比1:1.2)，搅拌溶解,加入硫酸调节pH＝2，再加入蛇纹石尾矿171.4公斤(蛇纹石尾矿含氧化镁40％，氨氮与镁摩尔浓度之比1:1.5)，保持pH＝5，搅拌4小时使蛇纹石尾矿充分溶解,然后调节pH＝8，搅拌20分钟，静置1天。比较处理前后水质情况，结果如表4所示：
表4:垃圾渗滤液处理前后水中氨氮和COD含量
氨氮(mg/L) COD(mg/L)
处理前 800 2000
处理后 20 900
由表4可知，经过蛇纹石尾矿处理后，垃圾渗滤液中氨氮去除率为97.5％，同时COD去除率也达到了55％，双重净化了垃圾渗滤液。
实施例5：
如图1所示，某养殖废水200m3，加入磷酸氢二钠2425公斤(氨氮与磷摩尔浓度之比1:1.2)，搅拌溶解,加入硫酸镁857公斤，搅拌4小时使其充分溶解，然后调节pH＝8，搅拌20分钟，静置1天,比较处理前后水质情况，结果如表5所示：
表5：养殖废水处理前后水中氨氮和COD含量
由表5可知，经过硫酸镁处理后，养殖废水中氨氮去除率为96.6％,而COD去除率只有3.8％,变化很小。
实施例6
如图1所示，某养殖废水200m3，加入磷酸氢二钠2425公斤(氨氮与磷摩尔浓度之比1:1.2)，搅拌溶解，加入硫酸调节pH＝2，再加入蛇纹石尾矿2142公斤(蛇纹石尾矿含氧化镁40％，氨氮与镁摩尔浓度之比1:1.5)，保持pH＝5，搅拌4小时使蛇纹石尾矿充分溶解，然后调节pH＝8，搅拌20分钟，静置1天，比较处理前后水质情况，结果如表6所示：
表6：养殖废水处理前后水中氨氮和COD含量
氨氮(mg/L) COD(mg/L)
处理前 1000 1560
处理后 30 708
由表6可知，经过蛇纹石尾矿处理，氨氮去除率为97％，同时COD去除率也达到了54.6％，双重净化了养殖废水。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种利用尾矿去除水体氨氮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、根据水体中氨氮浓度，向其中添加磷酸盐调节氨氮与磷的摩尔浓度比为1：1.2-1.5，搅拌溶解；
步骤2、边搅拌边向水体中加入酸，调节pH＝1-3；
步骤3、边搅拌边向水体中加入蛇纹石尾矿，保持水体pH＝3-5，搅拌至完全溶解；
步骤4、待尾矿完全溶解后加碱调节水体pH＝8-9，连续搅拌10-30分钟，形成沉淀去除氨氮，形成胶束去除COD；
步骤5、水体静置2小时以上，上清液进入后续废水处理，达标排放。
2.根据权利要求1所述的一种利用尾矿去除水体氨氮的方法，其特征在于，步骤3中蛇纹石尾矿主要成份为30％-40％的氧化镁、10％的氧化铁、5％的氧化铝，在酸性条件下溶解析出镁离子、铁离子和铝离子。
3.根据权利要求1所述的一种利用尾矿去除水体氨氮的方法，其特征在于，步骤3中加入蛇纹石尾矿，调节氨氮与镁摩尔浓度比为1：1.2-3.0。
4.根据权利要求1所述的一种利用尾矿去除水体氨氮的方法，其特征在于，该方法处理后水体中氨氮去除率达到了98％以上，COD去除率达到50％以上。
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