專利名稱：一種采用電滲析去除水中氨氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水中氨氮的去除方法。
背景技術(shù)：
給水和廢水中氨氮的處理技術(shù)一直是各國學(xué)者研究的重點。去除水中氨氮的方法有很多，目前在工業(yè)上應(yīng)用的方法主要有生物脫氮法、吹脫法、折點加氯法、離子交換法等。生物脫氮法適用于處理含有機(jī)物的低氨氮濃度廢水，但要求水中有足夠的碳源以及其它適于微生物生存的環(huán)境和條件，而上述環(huán)境難于維持，條件很難達(dá)到，運(yùn)行維護(hù)管理復(fù)雜。對于高濃度無機(jī)氨氮廢水，如化肥廢水、催化劑廢水，目前，工業(yè)應(yīng)用較多采用吹脫法，但易于造成空氣污染，在含有揮發(fā)性污染物污水的應(yīng)用上受到限制。折點加氯法和離子交換法適用于不含有機(jī)物的低濃度氨氮的廢水處理，前者的投氯量要大，因此會產(chǎn)生大量的消毒副產(chǎn)物，后者一般是采用沸石進(jìn)行離子交換，需用食鹽水再生，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有去除水中氨氮的方法易污染空氣、消毒副產(chǎn)物多、去除率低、成本高的問題及生物法在低溫條件下生化除氨效果差的問題，提供了一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明采用電滲析去除水中氨氮的方法包括下列步驟步驟一、對原水采用混凝、沉淀或過濾進(jìn)行處理；步驟二、將經(jīng)步驟一的水進(jìn)行氧化處理；步驟三、將經(jīng)步驟二的水輸入給電滲析裝置7進(jìn)行去除氨氮處理，電滲析裝置7的流通電流為0.1～5A，施加的電壓為5～240V，采用頻繁倒極的方法(EDR)，倒極的間隔時間為30～80min，pH值控制在5～11的范圍，水的流速控制在2～18cm/s之間。
當(dāng)含NH3-N的水通過電滲析裝置7時，在直流電場作用下，產(chǎn)生NH4+和OH-的定向遷移，離子遷移的結(jié)果使水中的氨得到凈化，NH3得到濃縮，所以從出水管8中流出的水即是已經(jīng)除氨氮的水。
本發(fā)明的方法對水中氨氮濃度含量低時(氨氮濃度在3～50mg/L)氨氮的去除率＞90％，該方法對亞硝酸鹽、硝酸鹽有顯著的去除作用，該方法還具有影響因素少、操作簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便、減輕污染，降低成本的特點，同時可對給水或廢水中氨氮進(jìn)行回收；適宜進(jìn)行低溫水和主要污染物為氨氮的原水或廢水的處理，經(jīng)處理后的出水可分別進(jìn)行回用和回收。


圖1是本方法采用的裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是具體實施方式
二的水前置處理流程圖。
圖中1是進(jìn)水管，2是水箱，3是泵，4是閥門，5是轉(zhuǎn)子流量計，6是水處理裝置，7是電滲析裝置，8是出水管。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式采用電滲析去除水中氨氮的方法包括下列步驟步驟一、對經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計5輸出的給水或廢水進(jìn)行混凝、沉淀或過濾處理；該處理的作用是為了去除水中懸浮性成分，可添加硫酸鋁、聚合鋁、聚合鋁鐵或聚合硅鋁(5～40mg/L)混凝劑，同時還可添加1.5～5.0mg/L的助凝劑，助凝劑采用活化硅酸或聚丙烯酰胺，強(qiáng)化去除水中的懸浮物；沉淀采用沉淀池；過濾措施采用超濾膜，超濾膜的孔徑為0.45μm，也可采用石英砂、陶粒、無煙煤、石榴石、鐵礦石或活性炭進(jìn)行過濾；步驟二、將經(jīng)步驟一的水進(jìn)行氧化處理；使水中的有機(jī)氮和共存的有機(jī)物氧化；氧化方法可采用臭氧氧化、臭氧/過氧化氫聯(lián)用氧化、臭氧/過渡金屬氧化物催化氧化、高錳酸鉀及其復(fù)合藥劑氧化、過氧化氫氧化、高鐵酸鉀及復(fù)合藥劑氧化、二氧化氯氧化或氯氧化技術(shù)；步驟三、將經(jīng)步驟二處理后的水進(jìn)入電滲析裝置7進(jìn)行去除氨氮處理，當(dāng)含NH3-N的水通過電滲析裝置時，在直流電場作用下，產(chǎn)生NH4+和OH-的定向遷移，離子遷移的結(jié)果使水中的氨得到凈化，NH3得到濃縮。電滲析裝置7中流通的電流為0.1～5A，施加的電壓為220V，采用頻繁倒極的方法(EDR)，倒極的間隔時間為30～80min，pH值控制在5～11的范圍(原水的pH最佳值為7.5)，從出水管8中流出的水即是已經(jīng)除氨氮的水，氨氮的去除率在80％以上。(如果原水3＜pH＜5，氨氮去除率將降低；如果pH＜3，氨氮的去除率低＜50％，而且對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，此時必須中和原水。)；處理水中含有的鈣鎂離子等陽離子，由于同離子效應(yīng)和競爭遷移的結(jié)果，使電滲析對氨氮的去除率下降，所以鈣離子濃度(以鈣離子計)和鎂離子濃度(以鎂離子計)之和控制在90mg/L以下；為保證氨氮的去除率＞80％；流速的選擇既要保證一定去除率，又要能提高處理效率，淡水流速控制在2～18cm/s范圍內(nèi)，氨氮濃度較大時應(yīng)選用較小流速；為提高處理效率，應(yīng)盡量提高原水或廢水的溫度。對水中NH3-N濃度高的經(jīng)一級處理的出水達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的可采用二級處理，經(jīng)一級后的出水再進(jìn)入二級電滲析裝置繼續(xù)分離和濃縮，使二級出水的氨氮去除量占總氨氮的99％以上；同時本方法還具有對亞硝酸鹽、硝酸鹽的明顯去除作用；定時監(jiān)測出水管8的水質(zhì)，出水水質(zhì)反映了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以便及時進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和對超濾膜的清洗與更換；NH3-N在直流電場作用下，電解產(chǎn)生的NH4+和OH-可以回收利用，回收率在99％，同時控制了環(huán)境的污染。
本發(fā)明打破了電滲析對弱電解質(zhì)(如氨氮)的脫除率不高的傳統(tǒng)觀念。
具體實施方式
二結(jié)合圖2，本實施方式與具體實施方式
一的不同點在于該方法還包括對經(jīng)具體實施方式
一步驟二處理后的水質(zhì)經(jīng)a步驟進(jìn)行檢測水質(zhì)，然后進(jìn)入b步驟進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷結(jié)果水中溶解物在2000～5000mg/L范圍內(nèi)時，進(jìn)行c步驟吸附和離子交換處理，吸附劑處理采用活性炭，離子交換劑處理采用沸石或陰離子交換樹脂，處理后的水去d步驟進(jìn)行檢測水質(zhì)；當(dāng)b步驟判斷結(jié)果為否時，直接去步驟d進(jìn)行檢測水質(zhì)，然后進(jìn)入e步驟進(jìn)行判斷，當(dāng)水中的COD在5～50mg/L范圍內(nèi)時，則進(jìn)行f步驟再次進(jìn)行活性炭或生物活性炭和氧化與吸附處理，處理后的水直接進(jìn)入電滲析裝置7進(jìn)行電滲析處理；采用氧化與吸附的方法對含氨氮的水和廢水進(jìn)行處理，是為了降低水中氨氮的濃度；活性炭或生物活性炭和氧化與吸附聯(lián)用進(jìn)行處理，是為了保持水中具有充足的溶解氧；當(dāng)e步驟判斷結(jié)果為否時，則直接進(jìn)入電滲析裝置7進(jìn)行電滲析處理。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一、二的不同點在于待需處理給水中NH3-N濃度為9.86mg/L，pH為7.86，鈣離子34.43mg/L，鎂離子7.61mg/L，電導(dǎo)率430mS/m，水溫為17.8℃時，水的流量控制在58.85mL/s、水的流速為10cm/s，電滲析裝置7中的電流為0.40A，施加的電壓為220V。經(jīng)電滲析裝置7處理后出水管8的出水經(jīng)檢測出水氨氮含量為0.86mg/L，氨氮去除率為91.28％。其它步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一、二的不同點在于待需處理給水中NH3-N濃度含量為21.10mg/L，pH為8，鈣離子30.43mg/L，鎂離子5.61mg/L，水溫為20℃時，水的流量控制在40.85mL/s、水的流速控制在7cm/s，電滲析裝置7中的電流為1A，施加的電壓為220V。經(jīng)電滲析裝置7處理后出水管8的出水濃縮系數(shù)為2.14，NH4+的回收率為99.2％。其它步驟與具體實施方式
一、二相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一、二的不同點在于待需處理給水中NH3-N濃度為100mg/L，pH為9.35，鈣離子29.51mg/L，鎂離子6.89mg/L，SS1.20mg/L，水溫為22℃時，首先投加24.7mg/L的聚合硅鋁進(jìn)行混凝預(yù)處理，混合反應(yīng)沉淀后，清水進(jìn)入超濾膜和電滲析裝置7，電滲析裝置(7)中的電流為2A，施加的電壓為240V，水的流量控制在21.19mL/s，水的流速控制在3.47cm/s。經(jīng)電滲析裝置7處理后的出水，經(jīng)檢測水中NH3-N含量為296mg/L，去除率85.2％，NH4+的回收率87.33％。其它步驟與具體實施方式
一、二相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五的不同點在于對經(jīng)具體實施方式
五處理后的出水的水質(zhì)如達(dá)不到指標(biāo)要求，可再進(jìn)行二級電滲析處理，使經(jīng)二級電滲析處理后的出水中的氨氮去除量占水中總的NH3-N含量的99.64％，NH4+的回收率99.2％。其它步驟與具體實施方式
五相同。
權(quán)利要求
1.一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于該方法包括下列步驟步驟一、對原水采用混凝、沉淀或過濾進(jìn)行處理；步驟二、將經(jīng)步驟一的水進(jìn)行氧化處理；步驟三、將經(jīng)步驟二的水輸入給電滲析裝置(7)進(jìn)行去氨氮處理，電滲析裝置的流通電流為0.1～5A，施加的電壓為5～240V，采用頻繁倒極的方法，倒極的間隔時間為30～80min，pH值控制在5～11的范圍，水的流速控制在2～18cm/s之間，從出水管(8)中流出的水即是已經(jīng)除氨氮的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于該方法還包括對經(jīng)步驟二處理后的水質(zhì)經(jīng)(a)步驟進(jìn)行檢測水質(zhì)，然后進(jìn)入(b)步驟進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷結(jié)果水中溶解物在2000～5000mg/L范圍內(nèi)時，進(jìn)行(c)步驟吸附和離子交換處理，然后去(d)步驟進(jìn)行檢測水質(zhì)；當(dāng)(b)步驟判斷結(jié)果為否時，直接去步驟(d)進(jìn)行檢測水質(zhì)，然后進(jìn)入(e)步驟進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷結(jié)果水中的COD在5～50mg/L范圍內(nèi)時，則進(jìn)行(f)步驟再次進(jìn)行活性炭或生物活性炭和氧化與吸附處理，處理后的水直接進(jìn)入電滲析裝置(7)進(jìn)行電滲析處理；當(dāng)(e)步驟判斷結(jié)果為否時，則直接進(jìn)入電滲析裝置(7)進(jìn)行電滲析處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于(c)步驟的吸附處理是采用活性炭，離子交換處理是采用沸石或陰離子交換樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于步驟一中的混凝是采用添加硫酸鋁、聚合鋁、聚合鋁鐵或聚合硅鋁5～40mg/L混凝劑，同時還添加1.5～5.0mg/L的助凝劑，助凝劑采用活化硅酸或聚丙烯酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于步驟一中的沉淀是采用沉淀池沉淀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于步驟一中的過濾是采用超濾膜，超濾膜的孔徑為0.45μm，或采用石英砂、陶粒、無煙煤、石榴石、鐵礦石或活性炭進(jìn)行過濾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于步驟二的氧化處理是采用臭氧氧化、臭氧/過氧化氫聯(lián)用氧化、臭氧/過渡金屬氧化物催化氧化、高錳酸鉀及其復(fù)合藥劑氧化、過氧化氫氧化、高鐵酸鉀及復(fù)合藥劑氧化、二氧化氯氧化或氯氧化技術(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于水中NH3-N濃度為9.86mg/L，pH為7.86，鈣離子34.43mg/L，鎂離子7.61mg/L，電導(dǎo)率430mS/m，水溫為17.8℃時，水的流量控制在58.85mL/s、水的流速控制在10cm/s，電滲析裝置(7)中的電流為0.40A，施加的電壓為220V。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于水中NH3-N濃度含量為21.10mg/L，pH為8，鈣離子30.43mg/L，鎂離子5.61mg/L，水溫為20℃時，水的流量控制在40.85mL/s、水的流速控制在7cm/s，電滲析裝置(7)中的電流為1A，施加的電壓為220V。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，其特征在于水中NH3-N濃度為100mg/L，pH為9.35，鈣離子29.51mg/L，鎂離子6.89mg/L，SS1.20mg/L，水溫為22℃時，首先投加24.7mg/L的聚合硅鋁進(jìn)行混凝預(yù)處理，混合反應(yīng)沉淀后，水進(jìn)入電滲析裝置(7)，電滲析裝置(7)中的電流為2A，施加的電壓為240V，水的流量控制在21.19mL/s、水的流速控制在3.47cm/s。
全文摘要
一種采用電滲析去除水中氨氮的方法，它涉及水中氨氮的去除方法。它解決了現(xiàn)有去除水中氨氮方法易污染空氣、消毒副產(chǎn)物多、去除率低、成本高的問題。該方法的步驟為一、對原水采用混凝、沉淀或過濾進(jìn)行處理；二、將經(jīng)步驟一的水進(jìn)行氧化處理；三、將經(jīng)步驟二的水輸入給電滲析裝置進(jìn)行去氨氮處理，電滲析裝置的電流為0.1～5A，電壓為5～240V，采用倒極的方法，pH值控制在5～11的范圍，控制水的流速。本發(fā)明的方法對水中氨氮濃度含量低時(氨氮濃度在3～50mg/L)的氨氮去除率＞90％，還對亞硝酸鹽、硝酸鹽有去除作用，影響因素少、操作簡單、減輕污染，降低成本的特點，NH
文檔編號C02F1/469GK1785831SQ20051001055
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者馬軍, 秦文躍, 張佳發(fā) 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)