CN109081422A - 一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法 - Google Patents

一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其包括，在水体中投入0.001～0.01g/L的过氧化钙；使用纯氧发生机制作纯氧，将纯氧发生机内置在臭氧发生机内，将纯氧发生机制出的纯氧作为臭氧发生机的氧气源，制出臭氧；将所述水体通入曝气池中，通入经臭氧发生机制备的所述臭氧。本发明微量的过氧化钙能够与臭氧协同作用，实现在短时间内将水体中的氨氮降解，去除率可达99％，处理时间可短至15min，且不对水体造成二次污染，过氧化钙浓度可低至0.001g/L，本发明方法安全可靠，且成本极低，同时本方法可以明显降低黑臭水体的臭味，明显提高水体中溶解氧含量。

Description

一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法。
背景技术
化肥的使用、垃圾填埋、石化、焦化、食品和制药工业废水等都产生大量低浓度氨氮废水，地表湖水中氨氮含量是衡量水体富营养化污染的重要指标也是河道产生黑臭的主要因素，低浓度氨氮废水给水处理增加难度和成本同时影响地表水体水质对人群和生物产生毒害作用。近年来氨氮废水对环境的影响已经引起国内外环保领域的全球范围内关注。对于水体中氨氮含量的去除是目前黑臭河道治理的重要措施，水体中的氨氮是一种比较难去除的成分，近年来的国内外氨氮废水处理方面开展的研究较多，其内容范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，在生物方法中有硝化及藻类养殖，但是目前这种方法仅对于低浓度氨氮废水处理有效果，受制于硝化细菌和藻类的生态环境适应能力，对于低浓度氨氮废水则会有抑制微生物生长脱氮效率不高的缺陷。另外这种处理工艺要求较为大面积的场地，且处理效率较低反应时间一般为8小时，不利于大量短时间处理。目前采用的物理方法有反渗透法和蒸馏法等，此种方法存在处理成本高昂，在大规模使用中由于高企的原材料成本而无法使用。目前的化学方法有离子交换法、氨氮吹脱法、电化学氧化、化学沉淀法。由于氨氮较为稳定的性质和较小的分子量和高可溶性的物理化学性质，这些方法在一次处理之后废水中氨氮的除去效率并不理想不能达到废水排放标准，需要配合后续物理或生物方法联合处理。这样的处理工艺对设备要求高，且工艺复杂，要求一定规模基建不利于移动处理。
对于地表水体中氨氮的降解目前常见的工艺生物法处理速度较慢且仅使用低浓度水体，物理方法陈本高昂不适合大规模应用，现存的化学方法有存在处理效果不理想不能达标需配合其他工艺进行，综上所述，地表水体低浓度氨氮的降解亟待解决的问题是处理效率作进一步的提升以达到日益严苛的环保要求，其次要简化工艺复杂性，降低单位处理成本为大规模应用奠定基础。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其包括，
在水体中投入0.001～0.01g/L的过氧化钙；
使用纯氧发生机制作纯氧，将纯氧发生机内置在臭氧发生机内，将纯氧发生机制出的纯氧作为臭氧发生机的氧气源，制出臭氧；
将所述水体通入曝气池中，通入经臭氧发生机制备的所述臭氧。
作为本发明所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法的一种优选方案：所述使用纯氧发生机制作纯氧，包括采用氧气流量为3L/min的纯氧发生机制作纯氧。
作为本发明所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法的一种优选方案：所述所述臭氧发生机，功率为15g/H，总功率为750w。
作为本发明所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法的一种优选方案：所述将所述水体通入曝气池中，通入经臭氧发生机制备的所述臭氧，其中，所述曝气，曝气量为0.6～1.8L/min。
作为本发明所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法的一种优选方案：所述将所述水体通入曝气池中，通入经臭氧发生机制备的所述臭氧，其中，所述曝气，时间为15～30min。
作为本发明所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法的一种优选方案：还包括，将处理后的水体稍作静置或关闭臭氧发生器开关，使用空气曝气后排入湖中。
作为本发明所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法的一种优选方案：所述去除水体中低浓度氨氮的方法，氨氮去除率在95％以上。
本发明的有益效果：本发明能够有效地克服目前存在的工艺缺陷，提供一种使用简单的工艺，本发明研究发现，微量的过氧化钙能够与臭氧协同作用，实现在短时间内将水体中的氨氮降解，去除率达99％以上，处理时间可短至15min，且不对水体造成二次污染，过氧化钙质量浓度可低至0.001％，微量的过氧化钙可以改善水体溶解氧含量同时还可以对地表污染水体细菌有一定的抑制，同时单位成本极大降低。
本发明方法安全可靠，且成本极低，所用化学试剂为常规渔业增氧试剂安全可靠获得简单，同时本方法可以明显降低黑臭水体的臭味，明显提高水体中溶解氧含量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1～2的工艺流程图。
图2为本发明实施例2的方法除氨氮的效果图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明方法中使用的装置：
纯氧发生装置：
本发明采用纯氧可依据使用条件采用工厂生产制作的瓶装纯氧，亦或者使用纯氧机制作纯氧。本发明采用的是氧气流量为3L/min纯氧发生机。
臭氧发生装置：
本发明采用的臭氧发生装置为功率为15g/H臭氧发生机(QLO-15G220v/50hz，3.4A，750W)。氧气源为3L/min纯氧发生机。纯氧发生机内置在臭氧发生机内，总功率为750w。
曝气(气液混合)反应装置：
根据现实环境要求，气液混合可以采用气液混合泵以及射流器混合臭氧和待处理水体。
所需材料：
常用氧浴增氧曝气头，比色管，分光光度计，移液枪，滤头，配制10mg/LNH4Cl溶液。
实施例1：
本发明方法中使用的装置：
纯氧发生装置：
本发明使用纯氧机制作纯氧，采用氧气流量为3L/min的纯氧发生机。
臭氧发生装置：
本发明采用的臭氧发生装置为功率为15g/H臭氧发生机(QLO-15G220v/50hz，3.4A，750W)，氧气源为3L/min纯氧发生机，纯氧发生机内置在臭氧发生机内，总功率为750w。
曝气(气液混合)反应装置：
根据现实环境要求，气液混合采用气液混合泵以及射流器混合臭氧和待处理水体。
本发明利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其步骤如下：
水体中投加0.01g/L过氧化钙粉末；
将水体通入曝气池中，通过臭氧发生机产生臭氧，曝气量为1.8L/min，曝气时间为15分钟；
将处理后的水体稍作静置或关闭臭氧发生器开关，使用空气曝气后使水体中臭氧含量降低即可排入湖中。
实施例2：
本发明方法中使用的装置：
纯氧发生装置：
本发明使用纯氧机制作纯氧，采用氧气流量为3L/min的纯氧发生机。
臭氧发生装置：
本发明采用的臭氧发生装置为功率为15g/H臭氧发生机(QLO-15G220v/50hz，3.4A，750W)，氧气源为3L/min纯氧发生机，纯氧发生机内置在臭氧发生机内，总功率为750w。
曝气(气液混合)反应装置：
根据现实环境要求，气液混合采用气液混合泵以及射流器混合臭氧和待处理水体。
本发明利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其步骤如下：
水体中投加0.001g/L过氧化钙粉末；
将水体通入曝气池中，通过臭氧发生机产生臭氧，曝气量为0.6L/min，曝气时间为30分钟；
将处理后的水体稍作静置或关闭臭氧发生器开关使用空气曝气后使水体中臭氧含量降低即可排入湖中。
本发明不同曝气时间下水体中氨氮剩余量见图2所示，由图2可知，曝气时间15min时，氨氮去除率已达90％。
实施例3：
通过氯化铵配制10mg/L氨氮标准溶液，测试实施例2的方法去除氨氮的效果及对比实验：
通过使用氯化铵配制初始含量约为10mg/L的氨氮标准溶液作为实验反映液体，使用直径为50mm有机玻璃管反应装置，加入400ml的实验反映液体，过氧化钙投加量为使水体中过氧化钙浓度为0.001g/L，曝气时间为30min，反应装置内臭氧通气含量为0.4L/min。反应结束后使用国标纳氏试剂测定水体中氨氮含量结果入校，对照组分别为仅用通气量为0.4L/min的臭氧处理、仅添加0.01g/L的过氧化钙处理的对比实验结果如表1。
表1
实施例4(对照例)：
采用实施例3的测试方法，分别使用不同的水体氨氮处理剂去除氨氮，分别选用二氧化锰、五氧化二铌、三氧化二锑、二氧化钛、氧化铝、氧化铈六种组分作为氨氮处理剂，并结合臭氧处理，臭氧曝气量为0.4L/min，实验条件如下表：
测试结果如表2所示：
表2
从上表可知，二氧化锰、五氧化二铌、三氧化二锑、二氧化钛、氧化铝、氧化铈分别与臭氧处理相结合，在同样的参数条件下，去除氨氮的能力不佳。
综上，本发明能够有效地克服目前存在的工艺缺陷，提供一种使用简单的工艺，本发明研究发现，微量的过氧化钙能够与臭氧协同作用，实现在短时间内将水体中的氨氮降解，去除率可达99％，处理时间可短至15min，且不对水体造成二次污染，过氧化钙浓度可低至0.001g/L，同时单位成本极大降低。本发明臭氧与过氧化钙协同作用，过氧化钙在水体中释放出羟基自由基，同时臭氧将氨氮氧化硝态氧，二者相互协同，羟基自由基强化了臭氧的氧化性质，提高了臭氧分子和水体中NH3或者NH4 +的反应速率，从而提高了氨氮的降解速率，同时，微量的过氧化钙改善水体溶解氧含量，并对地表污染水体细菌有一定的抑制，经测定，本发明实施例2处理后的水体中最大溶解氧DO含量达到20.88mg/L，溶解氧达到252.9％。
由于过氧化钙具有较强的氧化性，大剂量的使用会显著提高水体氧化性，从而对水生生物造成潜在危害，如果仅使用大量过氧化钙处理水体，很容易对水体造成二次污染，本发明采用微量的过氧化钙，不会对水体造成影响，微量的过氧化钙可以改善水体溶解氧含量同时还可以对地表污染水体细菌有一定的抑制，同时，由于本发明将纯氧机遇臭氧机联用，由于纯氧与臭氧的转化率不会是100％完全转化，没有转化成臭氧的纯氧会与臭氧一起排入水体中，从而进一步增加了水体中的溶解氧含量。
本发明方法安全可靠，且成本极低，所用化学试剂为常规渔业增氧试剂安全可靠获得简单，同时本方法可以明显降低黑臭水体的臭味，明显提高水体中溶解氧含量。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其特征在于：包括，
在水体中投入0.001～0.01g/L的过氧化钙；
使用纯氧发生机制作纯氧，将纯氧发生机内置在臭氧发生机内，将纯氧发生机制出的纯氧作为臭氧发生机的氧气源，制出臭氧；
将所述水体通入曝气池中，通入经臭氧发生机制备的所述臭氧。
2.如权利要求1所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度浓度氨氮的方法，其特征在于：所述使用纯氧发生机制作纯氧，包括采用氧气流量为3L/min的纯氧发生机制作纯氧。
3.如权利要求1或2所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其特征在于：所述所述臭氧发生机，功率为15g/H，总功率为750w。
4.如权利要求3所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其特征在于：所述将所述水体通入曝气池中，通入经臭氧发生机制备的所述臭氧，其中，所述曝气，曝气量为0.6～1.8L/min/立方米。
5.如权利要求4所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮低浓度氨氮的方法，其特征在于：所述将所述水体通入曝气池中，通入经臭氧发生机制备的所述臭氧，其中，所述曝气，时间为15～30min。
6.如权利要求1、2、4、5中任一所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其特征在于：还包括，将处理后的水体稍作静置或关闭臭氧发生器开关，使用空气曝气后排入湖中。
7.如权利要求1、2、4、5中任一所述的利用臭氧和微量过氧化钙去除水体中低浓度氨氮的方法，其特征在于：所述去除水体中低浓度氨氮的方法，氨氮去除率在95％以上。
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