一种低浓度氨氮废水吸附处理工艺方法
【专利摘要】一种低浓度氨氮废水吸附处理工艺方法，属于废水处理【技术领域】。本发明提供的工艺方法包括吸附剂的活化处理，吸附剂的应用工艺及吸附剂的再生。本发明选择的吸附剂经过一定条件的活化后对废水中氨氮的吸附能力显著提高，采用本发明中的工艺处理后的废水浓度可以控制在极低水平，且吸附剂经再生后处理效果无明显降低。本方法具有处理效果好，吸附剂再生成本低，活法方法简单，重复利用性好及使用范围广等优点。
【专利说明】一种低浓度氨氮废水吸附处理工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低浓度氨氮废水吸附处理新工艺，具体是一种采用吸附剂处理低浓度氨氮废水的配套工艺方法，属于废水处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，随着中国经济的迅速发展，水源污染日益严重，饮用水源水质逐渐下降。其中氨氮是引起水体富营养化和环境污染的一种重要物质，水中氨氮浓度过高，会抑制自然硝化，引起水体缺氧，导致鱼类中毒，降低水体自净能力，严重危害人类健康。因此，我国及世界上许多国家在饮用水标准中对氨氮含量都有严格的限制。
[0003]氨氮排入水体，特别是流动较缓慢的湖泊、海湾，容易引起水中藻类及其他微生物大量繁殖，形成富营养化污染，除了会使自来水处理厂运行困难、造成饮用水的异味外，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，水质变坏，形成赤潮，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。氨氮还使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程中增大了用氯量；对某些金属，特别是对铜具有腐蚀性；当污水回用时，再生水中氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，并影响换热效率。
[0004]通常工业中高浓度氨氮废水可以通过吹脱汽提的方式，使污水达标排放，这种方式效率高、效果好，且可以以氨气、硫酸铵的形式回收水中的氨氮，是一种常见的氨氮废水处理方法。但是当其处理低浓度的氨氮废水，尤其是200ppm以下时，就会产生能耗相对较大、不经济等问题。对于低浓度氨氮废水，工业中常用天然或者合成的吸附剂进行吸附，也能达到较好的处理效果。
[0005]吸附法具有操作简单、装置费用低和出水浓度稳定等特点，在工业应用中较为普遍。吸附法通过吸附剂对水中氨氮的特定吸附能力，当铵根离子与吸附剂表面进行接触时，就会吸附在其表面，从而达到去除废水中氨氮的目的。但是一般的氨氮吸附剂，吸附容量较小，需要频繁再生，而且再生后，吸附能力下降，导致运行成本较高，这就从一定程度上限制了它的工业化应用。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是工业中处理氨氮废水时采用吸附法最常见的缺点，其中包含吸附效果不好导致的出口氨氮浓度较高，吸附剂再生效果差，吸附剂再生成本较
[0007]本发明提供了一种低浓度氨氮废水吸附处理工艺方法，该工艺包括:吸附剂的活化方法、吸附剂的应用以及吸附剂的再生方法三个方面。
[0008](I)吸附剂及其活化方法
[0009]将吸附剂与活化液进行混合改性，经洗涤、干燥得到活化后的吸附剂。
[0010]上述活化方法所采用的工艺条件为:
[0011]吸附剂可采用活性碳纤维与沸石、活性碳纤维与活性氧化铝、或活性碳纤维与活性炭进行复配得到复配吸附剂；其中活性碳纤维可以是聚丙烯腈基活性碳纤维、粘胶基活性碳纤维及沥青基活性碳纤维中的一种；沸石型号可以是4A、5A或者13X型的一种；
[0012]在复配吸附剂中，活性碳纤维占有的体积比率为65%?95% ;
[0013]所述活化液为硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠、氯化钠及碳酸钠等其中的一种或几种；
[0014]活化液的质量浓度范围为5%?60% ;
[0015]活化温度为30?90°C ；
[0016]活化反应时间为I?12h ;
[0017]活化次数为两次或两次以上。
[0018](2)吸附剂的吸附应用
[0019]在一定温度条件下，将上述经过活化的复配吸附剂装填入固定床吸附器中，对低浓度氨氮废水进行吸附处理。
[0020]上述吸附过程所采用的工艺条件为:
[0021]入水氨氮浓度为15?500ppm，入水的pH范围为2?10 ;
[0022]氨氮废水温度范围为O?50°C ;
[0023]氨氮废水的操作停留时间为0.5?4h ;
[0024]吸附剂填充密度为0.1?2.5kg/dm3。
[0025](3)吸附剂的再生方法
[0026]当所述复配吸附剂采用上述步骤所述的工艺方法处理氨氮废水一段时间后，其出水氨氮浓度回升至一定浓度时(一般不高于15ppm)，停车进行吸附剂再生过程。首先喷淋少量的再生液，然后用水蒸汽吹扫一段时间后，当检测到出口水蒸汽冷凝水中不含氨氮时，再生过程结束，并重复吸附过程。
[0027]上述再生过程所采用的工艺参数为:
[0028]再生液可采用氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氢氧化钠或碳酸氢钠中的一种或几种；
[0029]再生液质量浓度范围为0.1?10% ;
[0030]每千克吸附剂所需的再生液喷淋量为5?20L ;
[0031]水蒸汽吹扫再生时间为I?6小时；
[0032]水蒸汽压力范围可采用0.1?IMpa。
[0033]本发明的有益效果:
[0034]1、氨氮废水经处理后出口水浓度极低且可控；
[0035]2、吸附剂多次循环使用，且使用再生后效果稳定；
[0036]3、吸附剂的再生方法简单，再生成本较低。
【具体实施方式】
[0037]以下通过具体实施例进一步说明本发明。但实施例的具体细节仅用于解释本发明，不应理解为对本发明总的技术方案的限定。
[0038]实施例1:
[0039]吸附剂的活化方法:称取一定质量粘胶基活性碳纤维样品与4A沸石样品进行复配，使得在吸附剂所占的体积空间中，活性碳纤维占有的体积比率约为70%。首先取1.0t复配吸附剂在2m3质量分数为5%的NaOH溶液中80°C浸泡Ih后，洗涤干净，然后经2.3m 3质量浓度为9%的氯化钠溶液室温浸泡12h，洗涤烘干。
[0040]活化吸附剂的应用:在直径为1.2m的固定床吸附塔中装入活化后的复配吸附剂，吸附剂填充密度为1.80kg/dm3，浓度为40mg/L的含氨氮废水以0.8m3/h的流量通过吸附塔，测定其出水氨氮浓度。结果显示:在温度为35°C，pH为6，流量为0.8m3/h条件下，采用GB7479-87纳氏分光光度法，检测出水氨氮浓度，检测显示达到国家一级标准GB 8978-1996，即出水浓度小于15mg/L，脱氮滤料处理效率为340L/kg，饱和处理量为740L/kg。
[0041]吸附剂的再生方法:对已经饱和吸附的固定床吸附塔，喷淋质量浓度为5%的NaOH溶液4.2m3 (吸附剂质量约为0.83t)，沥干水分后，通入0.1Mpa热蒸汽再生4h，再生后穿透吸附效率约为330L/kg，无明显降低。
[0042]实施例2:
[0043]吸附剂的活化方法:称取一定质量的粘胶基活性碳纤维和活性氧化铝球进行复配，使得在吸附剂所占的体积空间中，活性碳纤维占有的体积比率约为85%。首先取0.6t复配吸附剂在1.4m3质量分数为6%的Na 2C03溶液中60°C浸泡2h后，洗涤干净，然后经
2.2m3质量浓度为5%的氯化钠溶液室温浸泡6h，洗涤烘干。
[0044]活化吸附剂的吸附应用:在直径为0.9m的固定床吸附塔中装入活化后的吸附剂，吸附剂填充密度为0.73kg/dm3，浓度为100mg/L的含氨氮废水以0.8m3/h的流量通过吸附塔，测定其出水氨氮浓度。结果显示:在温度为40°C，pH为中性，流速为1.2m3/h条件下，采用GB 7479-87纳氏分光光度法，检测出水氨氮浓度，检测显示达到国家一级标准GB8978-1996，即出水浓度小于15mg/L，脱氮滤料处理效率为240L/kg，饱和处理量为540L/
kg ο
[0045]吸附剂的再生:对已经饱和吸附的固定床吸附塔，喷淋质量浓度为4 %的NaOH溶液3.4m3 (吸附剂质量约为0.54t)，沥干水分后，通入0.9Mpa热蒸汽再生2h，再生后穿透吸附效率约为250L/kg，有略微升高。
[0046]实施例3:
[0047]吸附剂的活化方法:称取一定质量的沥青基活性碳纤维样品与椰壳活性炭样品复配，使得在吸附剂所占的体积空间中，活性碳纤维占有的体积比率约为67%。首先取0.St复配吸附剂在5.3m3质量分数为10%的硝酸溶液中60°C浸泡4h后，洗涤干净，然后经6.0m3质量浓度为15%的氢氧化钠溶液60°C浸泡2h，洗涤烘干。
[0048]活化吸附剂的吸附应用:在直径为2.3m的固定床吸附塔中装入活化后的复配吸附剂，吸附剂填充密度为1.04kg/dm3，浓度为73mg/L的含氨氮废水以0.9m3/h的流量通过吸附塔，测定其出水氨氮浓度。结果显示:在温度为35°C，pH为9，流量为0.9m3/h条件下，采用GB 7479-87纳氏分光光度法，检测出水氨氮浓度，检测显示达到国家一级标准GB8978-1996，即出水浓度小于15mg/L，脱氮滤料处理效率为430L/kg，饱和处理量为960L/
kg ο
[0049]吸附剂的再生:对已经饱和吸附的吸附柱，喷淋质量浓度为10%的NaOH溶液4.8m3 (吸附剂质量约为0.76t)，沥干水分，从吸附柱顶部通入0.4Mpa热蒸汽再生lh，再生后穿透吸附效率约为435L/kg，无明显变化。
[0050]实施例4:
[0051]吸附剂的活化方法:称取一定质量的粘胶基活性碳纤维与13X型沸石复配，使得在吸附剂所占的体积空间中，活性碳纤维占有的体积比率约为81 %。首先取2.6t复配吸附剂在1m3质量分数为20%的硝酸溶液中80°C浸泡4h，洗涤干净，然后经8m 3质量分数为氢氧化钠溶液室温浸泡2h，洗涤烘干。
[0052]活化吸附剂的吸附应用:在直径为0.Sm的固定床吸附塔中装入活化后的复配吸附剂，吸附剂填充密度为1.85kg/dm3，浓度为140mg/L的含氨氮废水以0.8m3/h的流量通过吸附塔，测定其出水氨氮浓度。结果显示:在温度为20°C，pH约为6，流量为0.8m3/h条件下，采用GB 7479-87纳氏分光光度法，检测出水氨氮浓度，检测显示达到国家一级标准GB8978-1996，即出水浓度小于15mg/L，脱氮滤料处理效率为580L/kg，饱和处理量为1360L/
kg ο
[0053]吸附剂的再生方法:对已经饱和吸附的固定床吸附塔，喷淋质量浓度为10%的NaOH溶液1m3 (吸附剂质量约为2.34t)，沥干水分后，通入1.2Mpa热蒸汽再生3h，再生后穿透吸附效率为560L/kg，无明显变化。
[0054]实施例5:
[0055]吸附剂的活化方法:称取一定质量的聚丙烯腈基活性碳纤维与木质活性炭复配，使得在吸附剂所占的体积空间中，活性碳纤维占有的体积比率约为87 %。首先取1.6t复配吸附剂在8.0m3质量分数为10%的硝酸溶液中60°C浸泡4h后，洗涤干净，然后经6.0m 3质量分数为10%的氢氧化钠溶液60°C浸泡2h，洗涤烘干，再用5.0m3、5%氯化钠溶液常温浸泡6h，洗涤烘干。
[0056]活化吸附剂的吸附应用:在直径为1.Sm的固定床吸附塔中装入活化后的复配吸附剂，吸附剂填充密度为1.38kg/dm3，浓度为40mg/L的含氨氮废水以1.2m3/h的流量通过吸附塔，测定其出水氨氮浓度。结果显示:在温度为28°C，pH为8，流量为1.2m3/h条件下，采用GB 7479-87纳氏分光光度法，检测出水氨氮浓度，检测显示达到国家一级标准GB8978-1996，即出水浓度小于15mg/L，脱氮滤料处理效率为650L/kg，饱和处理量为1130L/
kg ο
[0057]吸附剂的再生:对已经饱和吸附的吸附塔，喷淋质量浓度为10%的NaOH溶液7.5m3 (吸附剂质量约为1.48t)，沥干水分，从吸附柱顶部通入0.2Mpa热蒸汽再生4h，再生后穿透吸附效率为638L/kg，无明显变化。
[0058]实施例6:
[0059]吸附剂的活化方法:称取一定质量的聚丙烯腈基活性碳纤维与5A型沸石复配，在吸附剂所占的体积空间中，活性碳纤维占有的体积比率约为72 %。首先取1.5t复配吸附剂在4.2m3质量分数为40%的硫酸溶液中60°C浸泡12h，洗涤干净，然后经6.0m 3质量分数为5 %的氢氧化钠溶液室温浸泡6h，洗涤烘干。
[0060]活化吸附剂的吸附应用:在直径为2.4m的固定床吸附柱中装入活化后的复配吸附剂，吸附剂填充密度为0.98kg/dm3，浓度为40mg/L的含氨氮废水以2.0m3/h的流量通过吸附柱，测定其出水氨氮浓度。结果显示:在温度为30°C，pH约为6.5，流量为4m3/h条件下，采用GB 7479-87纳氏分光光度法，检测出水氨氮浓度，检测显示达到国家一级标准GB8978-1996，即出水浓度小于15mg/L，脱氮滤料处理效率为780L/kg，饱和处理量为1820L/
kg ο
[0061]吸附剂的再生方法:对已经饱和吸附的固定床吸附柱，喷淋质量浓度为10%的NaOH溶液1m3 (吸附剂质量约为1.42t)，沥干水分后，通入1.0Mpa热蒸汽再生3h，再生后穿透吸附效率约为760L/kg，无明显变化。
【权利要求】
1.一种低浓度氨氮废水吸附处理工艺方法，其特征在于，该工艺包括:吸附剂的活化方法、吸附剂的吸附应用以及吸附剂的再生方法三个方面； (1)吸附剂及其活化方法 将吸附剂与活化液按进行混合改性，经洗涤、干燥得到活化后的吸附剂； 上述活化方法所采用的工艺条件为: 吸附剂采用活性碳纤维与沸石、活性碳纤维与活性氧化销、或活性碳纤维与活性炭进行复配得到复配吸附剂； (2)吸附剂的吸附应用 在一定温度条件下，将上述经过活化的复配吸附剂装填入固定床吸附器中，对低浓度氨氮废水进行吸附处理； (3)吸附剂的再生方法 当所述复配吸附剂采用上述步骤所述的工艺方法处理氨氮废水一段时间后，其出水氨氮浓度回升至一定浓度时，停车进行吸附剂再生过程；首先用少量的再生液喷淋，然后用水蒸汽吹扫一段时间后，当检测到出口水蒸汽冷凝水中不含氨氮时，再生过程结束，并重复吸附过程。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)中活性碳纤维是聚丙烯腈基活性碳纤维、粘胶基活性碳纤维及沥青基活性碳纤维中的一种；沸石型号是4A、5A或者13X型的一种。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)所述活化液为硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠、氯化钠及碳酸钠等其中的一种或几种； 活化液的质量浓度范围为5%?60% ; 活化温度为30?90°C ; 活化反应时间为1?12h ; 活化次数为两次或两次以上。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(1)复配吸附剂中，活性碳纤维占有的体积比率为65%?95%。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，吸附过程所采用的工艺条件为: 入水氨氮浓度为15?500ppm，入水的pH范围为2?10 ; 氨氮废水温度范围为0?50°C ； 氨氮废水的操作停留时间为0.5?4h ; 吸附剂填充密度为0.1?2.5kg/dm3。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于，再生过程所采用的工艺参数为: 再生液采用氯化钠、硫酸钠、碳酸钠、氢氧化钠或碳酸氢钠中的一种或几种； 再生液质量浓度范围为0.1?10% ; 每千克吸附剂所需的再生液喷淋量为5?20L ; 水蒸汽吹扫再生时间为1?6小时； 水蒸汽压力范围采用0.1?IMpa。
7.按照权利要求1的方法，其特征在于，其出水氨氮浓度回升至不高于15ppm，停车进行吸附剂再生过程。
【文档编号】C02F1/28GK104445500SQ201410659687
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】宋云华, 陈建铭, 李中振 申请人:北京化工大学