CN111960569A - 一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，具体涉及废水处理技术领域，具体包括以下步骤：S1：填充材料准备，S2：测试污染物浓度，S3：调节污水PH，S4：污水处理，S5：收集气体，S6：去除沉淀。本发明通过调节废水初始PH值，将一定大小的酸性颗粒物与铁进行混合使用，从而通过酸性颗粒物不断地释放酸性离子到水中，零价铁在酸性条件下，与硝酸盐速率加快，实现大幅度降低废水中亚硝酸盐氮含量的效果，从而更好地处理地下水硝酸盐污染，工艺简单，设备要求低，可操作性强，具有良好的社会推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及亚硝酸盐处理技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法。
背景技术
从60年代起，国内外相继开展了含水层污染控制技术的研究，综合其治理方法很多，在污染源控制方面，如减少污染物的量，物理或化学改善措施等，“水泥浆墙”,设计衬砌，井系统，现场的化学方法和生物学方法，气体分离,炭吸附等等。其中抽出一处理(Pump-and-Treat)技术在过去30年间应用较普遍,也起到了一定的治理效果。
但是因其要将污染的地水抽到地面进行处理，造成费用高、负荷率低、抽出不够彻底或者是将未污染的地下水也抽取出来进行处理而使其应用受到限制，且有时候在某些地方处理后的水仍然达不到使用标准。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供如下技术方案：一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，具体包括以下步骤：
S1：填充材料准备，取重量比为80:20—60:40的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为0.25—1.00mm，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入1.00-2.00g的铁单质，并置于20.0摄氏度，40-60rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，控制污水中的PH值为2.00—6.56；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持20min-60min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持20-60min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
在一个优选地实施方式中，所述S1中铁材料由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%。
在一个优选地实施方式中，所述S1中粗砂和细沙的重量比例控制为1:1.5—1:2，并且粗砂的粒径控制为1.00—2.00mm，细沙的粒径小于0.25mm。
在一个优选地实施方式中，所述S2中硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法。
在一个优选地实施方式中，所述S3中的PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过调节废水初始PH值，将一定大小的酸性颗粒物与铁进行混合使用，从而通过酸性颗粒物不断地释放酸性离子到水中，零价铁在酸性条件下，与硝酸盐速率加快，实现大幅度降低废水中亚硝酸盐氮含量的效果，从而更好地处理地下水硝酸盐污染，工艺简单，设备要求低，可操作性强，具有良好的社会推广应用。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，具体包括以下步骤：
S1：填充材料准备，取重量比为80:20的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为0.25mm，由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，粗砂和细沙的重量比例控制为1:1.5，并且粗砂的粒径控制为1.00mm，细沙的粒径为0.05mm，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入2.00g的铁单质，并置于20.0摄氏度，60rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试，硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液，控制污水中的PH值为4.00；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持60min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持60min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
实施例2：
S1：填充材料准备，取重量比为80:20的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为0.30mm，由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，粗砂和细沙的重量比例控制为1:1.5，并且粗砂的粒径控制为1.25mm，细沙的粒径为0.10mm，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入1.25g的铁单质，并置于20.0摄氏度，45rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试，硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液，控制污水中的PH值为2.00；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持20min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持20min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
实施例3：
S1：填充材料准备，取重量比为70:30的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为0.5mm，由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，粗砂和细沙的重量比例控制为1:1.3，并且粗砂的粒径控制为1.5mm，细沙的粒径为0.15mm，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入1.5g的铁单质，并置于20.0摄氏度，50rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试，硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液，控制污水中的PH值为3.00；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持30min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持30min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
实施例4：
S1：填充材料准备，取重量比为70:30的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为0.75mm，由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，粗砂和细沙的重量比例控制为1:1.3，并且粗砂的粒径控制为1.75mm，细沙的粒径为0.2mm，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入1.75g的铁单质，并置于20.0摄氏度，55rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试，硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液，控制污水中的PH值为5.00；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持50min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持50min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
实施例5：
S1：填充材料准备，取重量比为60:40的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为1.00mm，由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，粗砂和细沙的重量比例控制为1:2，并且粗砂的粒径控制为2.00mm，细沙的粒径为0.2mm，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入2.00g的铁单质，并置于20.0摄氏度，60rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试，硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液，控制污水中的PH值为6.00；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持60min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持60min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
实施例6：
S1：填充材料准备，取重量比为60:40的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为1.00mm，由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，粗砂和细沙的重量比例控制为1:2，并且粗砂的粒径控制为2.00mm，细沙的粒径为0.2mm，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入2.00g的铁单质，并置于20.0摄氏度，60rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试，硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液，控制污水中的PH值为6.56；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持60min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持60min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
分别取经过上述实施例1-6处理后的溶液进行检测，得到以下数据：
| 硝酸盐氮损失量（mg/g） | 平衡浓度（mg/l） | |
| 实施例1 | 10.2910 | 1.9986 |
| 实施例2 | 9.7688 | 3.0451 |
| 实施例3 | 8.7189 | 5.1448 |
| 实施例4 | 7.7206 | 7.1414 |
| 实施例5 | 6.4899 | 9.6028 |
| 实施例6 | 5.12301 | 12.3347 |
由上表可知，实施例1中原料配合比例适中，能够大幅度降低废水中亚硝酸盐氮含量，随着溶液初始PH值增加，零价铁与硝酸盐反应达到平衡时，硝酸盐氮的减少量逐渐降低，现场施工时应考虑不同PH条件下零价铁对硝酸盐氮损失量的影响，从而更好地处理地下水硝酸盐污染，将一定大小的酸性颗粒物与铁进行混合使用，从而通过酸性颗粒物不断地释放酸性离子到水中，达到较好的去除效果，工艺简单，设备要求低，可操作性强，具有良好的社会推广应用。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1：填充材料准备，取重量比为80:20—60:40的铁材料与砂材料，所述铁材料的粒径控制为0.25—1.00mm，所述砂材料为粗砂和细沙的混合物，混合均匀后，将混合物置入柱状反应装置中作为填充材料；
S2：测试污染物浓度，取100ml溶液放置于500ml具塞三角瓶中，然后再一定时间内向三角瓶中放入1.00-2.00g的铁单质，并置于20.0摄氏度，40-60rpm的恒温振荡器中，反应一段时间后取样分析测试，先用注射器取少量水样保存，然后将剩余水样过滤到另一个具塞三角瓶中进行硝酸盐和铵盐含氮测试；
S3：调节污水PH，采用单独采样的取样方法采取一份污水样品，在实验室环境下，检测污水样品中的PH值，之后根据样品中检测出的PH值，向废水中添加PH调节剂，控制污水中的PH值为2.00—6.56；
S4：污水处理，将经过S2处理的污水引入柱状反应装置，保持20min-60min；
S5：收集气体，当经过S2处理的污水进入S3中的柱状反应装置之后，即收集柱状反应装置处理污水时产生的氨气、氮气等气体，保持20-60min；
S6：去除沉淀，柱状反应装置中污水处理60min后，采用电化学方法去除取出沉淀和絮状络合物，达到满足污水排放要求的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，其特征在于：所述S1中铁材料由零价铁和碳化铁混合而成，其中零价铁与铁材料的重量比例为66.71%，碳化铁与铁材料的重量比例为38.29%。
3.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，其特征在于：所述S1中粗砂和细沙的重量比例控制为1:1.5—1:2，并且粗砂的粒径控制为1.00—2.00mm，细沙的粒径小于0.25mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，其特征在于：所述S2中硝酸盐氮的测试采用酚二磺酸光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，氨氮测试采用水杨酸-次氯酸盐光度法，亚铁测试采用邻菲啰啉分光光度法。
5.根据权利要求1所述的一种基于零价铁的废水中硝酸盐处理方法，其特征在于：所述S3中的PH调节试剂采用浓度为0.01mol/L的盐酸溶液和0.01mol/L的氢氧化钠溶液。
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