CN111675420A - 一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，该方法将选矿厂不同节点采集到的选矿废水混合摇匀后，调节选矿废水的pH值为7‑11，向溶液中通入干燥空气，同时加入适量的磷酸盐搅拌至溶解，所加入的磷酸根离子与铵根离子的摩尔比为0.8‑1.2:1；然后再向溶液中加入适量的镁盐，搅拌反应1‑5h，静置过滤后收集母液，在母液中加入絮凝剂，沉降1‑5h，过滤，得到回用水。经检验，回用水中氨氮和悬浮物的含量满足再次使用的要求。本发明生成的沉淀为晶型沉淀，易于固液分离，简洁易操作，原料易得，成本低廉，在选矿废水处理过程中不会再次产生污染。
Description
技术领域
本发明涉及选矿技术领域，具体的说是一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法。
背景技术
金属矿山在选别过程中会产生大量的废水，据统计，选矿厂处理1t矿石往往需要消耗5～30m3的水，除去回用的水，大部分的水会伴随尾矿以尾矿浆的形式从选矿厂流出，选矿厂产生的选矿废水成分复杂，这些废水中的重金属离子、COD、氨氮和固体悬浮物等各项浓度指标，都远远超过了国家排放标准。如果直接外排将对周围环境产生严重的危害，如果直接循环使用，废水中的有害物质将会不断累积，不仅影响选矿指标，而且会对选矿设备造成损伤。因此，需要对选矿废水进行处理。目前，常用的选矿废水中氨氮处理方法有：吹脱法、膜吸收法、折点加氯法、离子交换法等，由于矿石性质以及废水主要污染物的不同，通常选用不同的工艺。
(1)吹脱法：吹脱法是将废水中的离子态铵(NH4 +)，通过调节pH值转化为分子态氨，随后被通入的空气或蒸汽吹出。影响吹脱效率的主要因素有：pH值、水温、布水负荷、气液比、足够的气液分离空间。氨吹脱法通常用于高浓度氨氮废水的预处理，但如何提高吹脱效率、避免二次污染及如何控制生产过程水垢的生成都是氨吹脱法需要考虑的问题。
(2)膜吸收法：NH3易溶于膜相(油相)，它从膜相外高浓度的外侧，通过膜相的扩散迁移，到达膜相内侧与内相界面，与膜内相中的酸发生解脱反应，生成的NH4 +，利用膜两侧的NH3分压差为推动力，使NH3从废水向吸收液转移从而达到降低废水中氨氮含量的目的。但如何防止液膜乳化、富集了氨氮的吸收液的去向及减少吸收液对废水的有机污染是该技术需要着力研究的内容。
(3)折点加氯法：是通过投加足量氯气至使废水中NH3～N氧化成无害氮气。此法的缺点是，液氯的完全使用和贮存要求高，并且处理成本也较高；若用次氯酸或二氧化氯发生装置代替使用液氯，安全问题和运行费用可以降低，但目前国内最大的发生装置产氯量太少，并且价格昂贵，因此对于大水量高浓度氨氮废水的处理显得不太适宜。
(4)离子交换法：是选用对氨离子有很强选择性的沸石作为交换载体，从而达到去除氨氮的目的，但此法操作复杂，且再生液仍为高浓度氨氮废水，仍需再处理，不适合高浓度氨氮处理。
以上所述的几种选矿废水中氨氮处理方法，各有利弊，有些工艺繁琐，操作复杂，处理成本高，废水难处理，会产生环境污染等问题。因此仍需发展简便、高效、低成本、安全的选矿废水中氨氮处理方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，该方法简洁易操作，原料易得，不容易造成新的环境污染。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，它包括以下步骤：
步骤一、取样，取不同节点的选矿废水，混合摇匀；
步骤二、pH值调节：用盐酸或碱液调节所选取的废水的pH值至7～11；
步骤三、向步骤二调节好pH值的选矿废水中通入相对湿度小于30％的干燥空气，空气流速为20-30L/min，压力为0.1MPa；与此同时向选矿废水中加入适量磷酸盐，在25-30℃搅拌反应0.5-2h，所加入的磷酸根离子与铵根离子的摩尔比为0.8-1.2:1；
步骤四、向经过步骤三处理后的溶液中加入适量的六水合氯化镁或氧化镁，镁离子与铵根离子的摩尔比为1-1.5:1，在25-30℃搅拌反应1-5h，静置过滤，收集母液；
步骤五、向步骤四所收集的母液中投入适量絮凝剂，所加入絮凝剂的质量为母液质量的0.3-0.5％，沉降1-5h，过滤，得到回用水；回用水送检，回用水中氨氮的去除率大于92％，悬浮物的去除率为92-95％。
优选的，步骤二所述碱液为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸钙中的任一种。
优选的，步骤三所述过滤干燥的空气是常规的压缩空气过滤器和干燥器中进行制备的。
优选的，步骤四所述磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或磷酸氢镁中的任一种。
优选的，步骤五所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)或聚合氯化铝(PAC)中的任一种。
在本发明步骤三、四中镁离子、铵根离子和磷酸氢根离子发生化学反应的离子方程式如下：
Mg2++NH4 ++HPO4 2-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+
本发明的有益效果为：
(1)本发明将选矿废水的pH值调节至7-11，通入空气，将废水中的分子态氨废水中主要为分子态的氨氮，沉淀剂磷酸根离子和镁离子只有在碱性条件下才与其余的NH4 +反应；通入干燥的空气可以增加水中的氧气，有利于硝化反应的进行；同时，氨氮由浓度较大的底层升到水面，可促进氨氮逸出，节约药剂用量；
(2)本发明氨氮废水中添加Mg2+和PO4 3-，使之与NH4 +反应生成溶度积常数很小的的难溶复盐MgNH4PO4·6H2O，通过MgNH4PO4·6H2O沉淀去除废水中的NH4 +；
(3)本发明在选矿废水中加入絮凝剂，能够去除悬浮物；
(4)本发明生成的沉淀为晶型沉淀，易于固液分离，流程简洁，易于操作，原料易得，成本低廉，不会造成新的环境污染问题，经过处理后的废水满足直接排放的标准。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，它包括以下步骤：
步骤一、取样，取不同节点的选矿废水，混合摇匀，选取200mL作为试品；
步骤二、pH值调节：经测定所选取的试品的pH值为5.5，向试品中加入碳酸钠调节其pH值至9；
步骤三、向步骤二调节好pH值的试品中通入相对湿度为30％的干燥空气，空气流速为20L/min，压力为0.1MPa；与此同时向选矿废水样品中加入适量磷酸氢二钠，在25℃搅拌至磷酸氢二钠溶解，反应0.5h，所加入的磷酸根离子与铵根离子的摩尔比为0.8:1；
步骤四、向经过步骤三处理后的溶液中加入适量的六水合氯化镁，镁离子与铵根离子的摩尔比为1:1，在25-30℃搅拌反应1h，静置8h后过滤，收集母液；
步骤五、向步骤四所收集的母液中投入适量絮凝剂—聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的质量为母液质量的0.3％，沉降3h，过滤，得到回用水；将回用水送检验证，回用水中氨氮的去除率为92.61％，悬浮物的去除率为92％。
处理前后的选矿废水中氨氮和悬浮物的指标如表1所示。
表1
| 检测指标 | 处理前废水 | 处理后废水 | 去除率 |
| NH<sub>3</sub>～N(mg/L) | 235.5 | 17.4 | 92.61％ |
| SS(mg/L) | 400 | 32 | 92.00％ |
| pH值 | 5.5 | 9.0 | —— |
实施例2
一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，它包括以下步骤：
步骤一、取样，取不同节点的选矿废水，混合摇匀，选取200mL作为试品；
步骤二、pH值调节：经测定所选取的试品的pH值为12，向试品中加入盐酸调节其pH值至9；
步骤三、向步骤二调节好pH值的试品中通入相对湿度为25％的干燥空气，空气流速为30L/min，压力为0.1MPa；与此同时向选矿废水样品中加入适量磷酸二氢钠，在30℃搅拌至磷酸二氢钠溶解，反应2h，所加入的磷酸根离子与铵根离子的摩尔比为1.2:1；
步骤四、向经过步骤三处理后的溶液中加入适量的氯化镁，镁离子与铵根离子的摩尔比为1.2:1，在30℃搅拌反应1.5h，静置5h后过滤，收集母液；
步骤五、向步骤四所收集的母液中投入适量絮凝剂—聚合氯化铝，聚合氯化铝的质量为母液质量的0.5％，沉降5h，过滤，得到回用水；将回用水送检，回用水中氨氮的去除率为94.35％，悬浮物的去除率为95％。
处理前后的选矿废水中氨氮和悬浮物的指标如表2所示。
表2
| 检测指标 | 处理前废水 | 处理后废水 | 去除率 |
| NH<sub>3</sub>～N(mg/L) | 235.5 | 13.3 | 94.35％ |
| SS(mg/L) | 400 | 20.0 | 95.00％ |
| pH值 | 12.0 | 9.0 | —— |
实施例3
一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，它包括以下步骤：
步骤一、取样，取不同节点的选矿废水，混合摇匀，选取200mL作为试品；
步骤二、pH值调节：经测定所选取的试品的pH值为7；
步骤三、向步骤二的试品中通入相对湿度为20％的干燥空气，空气流速为25L/min，压力为0.1MPa；与此同时向选矿废水样品中加入适量磷酸氢镁，在28℃搅拌至磷酸氢镁溶解，反应1h，所加入的磷酸根离子与铵根离子的摩尔比为1.1:1；
步骤四、向经过步骤三处理后的溶液中加入适量的氯化镁，镁离子与铵根离子的摩尔比为1.5:1，在30℃搅拌反应5h，静置10h后过滤，收集母液；
步骤五、向步骤四所收集的母液中投入适量絮凝剂—聚合氯化铝，聚合氯化铝的质量为母液质量的0.3％，沉降3.5h，过滤，得到回用水；将回用水送检，回用水中氨氮的去除率为93.42％，悬浮物的去除率为91.25％。
处理前后的选矿废水中氨氮和悬浮物的指标如表3所示。
表3
实施例4
一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，它包括以下步骤：
步骤一、取样，取不同节点的选矿废水，混合摇匀，选取200mL作为试品；
步骤二、pH值调节：经测定所选取的试品的pH值为6，加入碳酸钙调节试品的pH值为11；
步骤三、向步骤二的试品中通入相对湿度为25％的干燥空气，空气流速为28L/min，压力为0.1MPa；与此同时向选矿废水样品中加入适量磷酸氢二钠，在28℃搅拌至磷酸氢二钠溶解，反应0.5h，所加入的磷酸根离子与铵根离子的摩尔比为1.2:1；
步骤四、向经过步骤三处理后的溶液中加入适量的六水合氯化镁，镁离子与铵根离子的摩尔比为1.3:1，在26℃搅拌反应4h，静置3h后过滤，收集母液；
步骤五、向步骤四所收集的母液中投入适量絮凝剂—聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的质量为母液质量的0.5％，沉降5h，过滤，得到回用水；将回用水送检，回用水中氨氮的去除率为94.69％，悬浮物的去除率为93.5％。
处理前后的选矿废水中氨氮和悬浮物的指标如表4所示。
表4
| 检测指标 | 处理前废水 | 处理后废水 | 去除率 |
| NH<sub>3</sub>～N(mg/L) | 235.5 | 12.5 | 94.69％ |
| SS(mg/L) | 400 | 26 | 93.50％ |
| pH值 | 9.0 | 9.0 | —— |
Claims (5)
1.一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、取样，取不同节点的选矿废水，混合摇匀；
步骤二、pH值调节：用盐酸或碱液调节所选取的废水的pH值至7～11；
步骤三、向步骤二调节好pH值的选矿废水中通入相对湿度小于30％的干燥空气，空气流速为20-30L/min，压力为0.1MPa；与此同时向选矿废水中加入适量磷酸盐，在25-30℃搅拌反应0.5-2h，所加入的磷酸根离子与铵根离子的摩尔比为0.8-1.2:1；
步骤四、向经过步骤三处理后的溶液中加入适量的六水合氯化镁或氧化镁，镁离子与铵根离子的摩尔比为1-1.5:1，在25-30℃搅拌反应1-5h，静置过滤，收集母液；
步骤五、向步骤四所收集的母液中投入适量絮凝剂，所加入絮凝剂的质量为母液质量的0.3-0.5％，沉降1-5h，过滤，得到回用水；回用水送检，回用水中氨氮的去除率大于92％，悬浮物的去除率为92-95％。
2.根据权利要求1所述的一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，其特征在于：步骤二所述碱液为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸钙中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，其特征在于：步骤三所述过滤干燥的空气是常规的压缩空气过滤器和干燥器中进行制备的。
4.根据权利要求1所述的一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，其特征在于：步骤四所述磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或磷酸氢镁中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种选矿废水中氨氮和悬浮物的降解方法，其特征在于：步骤五所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)或聚合氯化铝(PAC)中的任一种。
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|---|---|---|---|---|
| CN101555077A (zh) * | 2008-04-11 | 2009-10-14 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 一种多技术组合处理可生化性差的高浓度氨氮废水的方法 |
| CN107601716A (zh) * | 2017-10-24 | 2018-01-19 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 提高鸟粪石沉淀法处理氨氮废水效率的方法 |
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