專利名稱：一種高濃度氨氮廢水中重金屬氨絡合物的解絡合方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種絡合物解絡合的方法，特別是涉及一種將高濃度氨氮廢水中重金屬氨絡合物解絡合并實現(xiàn)水中金屬與氨同時去除的方法，屬于工業(yè)廢水處理領域。
背景技術：
在化工、冶金、電池、電鍍等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，常產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水，這種廢水氨氮濃度大于1000mg/L,最高可達100000mg/L以上,且同時含有高濃度無機鹽和重金屬。關于此類廢水的處理，有效的處理方法是首先將PH調(diào)節(jié)至堿性，將水中的氨氮全部轉化為氨分子的形式，然后采用汽提法將氨分子轉移至氣相，從而實現(xiàn)水中氨氮的脫除，例如CN 101161596A提出了使用精餾塔來進行氨的汽提脫除并實現(xiàn)氨氮資源化回收的方法。實踐證明，采用精餾塔對氨進行汽提脫除，在一般情況下對高濃度氨氮廢水具有較好的效果，能夠實現(xiàn)氨氮廢水的達標排放(處理后的外排水氨氮濃度小于15mg/L)。 然而當水中存在能夠發(fā)生氨絡合的重金屬時，致使分子態(tài)的氨在與液相分離時不僅需要克服分子間作用力，還需要破壞配位鍵，分離難度大大提高，導致此類氨氮廢水處理難以達標。因此在處理此類廢水時，首先需要將重金屬與氨氮的絡合物進行解絡合處理，然后再進行汽提脫氨。目前，常用的氨絡合物解絡合方法有調(diào)節(jié)PH至中性或酸性(如CN101423240A)、電解沉積重金屬(如CN 101928827A)和加入螯合劑(如CN 102249388A)等。由于在進行汽提脫氨時需調(diào)節(jié)PH至堿性，因此調(diào)節(jié)pH至中性或酸性來解絡合的方法不適用；電解沉積重金屬在重金屬濃度較低時效果較差，難以將重金屬沉積完全；加入螯合劑的方法雖然效果明顯，但由于螯合劑本身屬于有機物，易造成水中化學需氧量指標超標，形成二次污染。因此，需要一種有效的解絡合方法，以滿足含重金屬氨絡合物的廢水處理需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有含重金屬的氨氮廢水處理中重金屬與氨氮絡合而難以去除的問題，從而提供一種用于重金屬氨絡合物的解絡合方法，此方法具有同時適用于不同濃度的重金屬氨氮廢水、簡便易行和無二次污染的特點。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種高濃度氨氮廢水中重金屬氨絡合物的解絡合方法，包括如下步驟I)向含重金屬的高濃度氨氮廢水中加入堿性物質，將其pH值調(diào)節(jié)至堿性，使廢水中的銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；2)將步驟I)所述的堿性高濃度氨氮廢水引入汽提塔，使重金屬氨絡合物分解，重金屬離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。其中，步驟I)發(fā)生的化學反應為
NH；+OH = NH3-H2O
步驟2)發(fā)生的化學反應為4+ + Α ΗM(OH), i + NH3 個其中M為重金屬，η為配位數(shù)，k為重金屬陽離子電荷數(shù)。本發(fā)明通過在含重金屬的高濃度氨氮廢水中加入堿，使銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；通過控制輸入汽提塔的蒸汽流量與蒸汽壓力來控制汽提塔的溫度分布，使液體在汽提塔內(nèi)一定的溫度區(qū)域保持一定的停留時間，使重金屬氨絡合物分解，并與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀，從而完成重金屬氨絡合物的解絡合。在汽提塔將氨分子轉移至氣相，從而同時實現(xiàn)廢水中氨氮的脫除。本發(fā)明所述的重金屬氨絡合物分解并與氫氧根離子結合的過程，可以通過控制輸 入汽提塔的蒸汽流量與蒸汽壓力來控制汽提塔的溫度分布，使液體在汽提塔內(nèi)一定溫度區(qū)域保持一定停留時間來完成。所述的一定溫度區(qū)域及一定停留時間均可由本領域技術人員根據(jù)公知常識及經(jīng)驗進行設計、選擇。本發(fā)明所述重金屬為能夠與氨形成絡合物的金屬，優(yōu)選為銅、鑰、鎳、鋅、錳、銀、鉬、鈷、鎘、鈮、鉭、鎵或稀土元素中的一種或至少兩種的混合物，典型但非限制性的例子包括銅，鎳，鎘，鉺，鈷，銅和鑰的組合，鋅和鈮的組合，鉭和釤的組合，鈷、鎘和錳的組合，鎳、鈮和釔的組合，銀、鉬、鈷和鎘的組合等，進一步優(yōu)選鎳和/或鈷。本發(fā)明步驟I)中所述堿性物質為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氧化鈣、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或至少兩種的組合，例如氫氧化鈉，碳酸鈉，碳酸鉀，氧化鈣和氫氧化鉀，氫氧化鈉和氫氧化鉀，碳酸鈉和氫氧化鉀等，優(yōu)選氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。能夠將高濃度氨氮廢水調(diào)節(jié)為堿性且不改變廢水的其他性質的物質皆可用于實施本發(fā)明。本發(fā)明步驟I)向高濃度氨氮廢水中加入堿性物質，將其pH值調(diào)節(jié)至If 14，例如
11.02 13. 8，11. 5 13. 2，11. 85 13，12 12. 6 等，優(yōu)選為 12。本發(fā)明步驟2)所述汽提塔內(nèi)塔釜以上IOm內(nèi)的溫度差彡10°C，溫度為9(Tl85°C。所述溫度可選擇 90. 2 184. 6°C,93. 5 180°C，98 170°C，122 158°C，136 150°C，142 147°C等，優(yōu)選為10(Tl75°C，進一步優(yōu)選為110°C。本發(fā)明步驟2)所述的高濃度氨氮廢水在所述汽提塔內(nèi)塔釜以上IOm內(nèi)的停留時間為 O. riOOs，例如可選擇 O. 11 99. 6s, O. 6 96s，I. 5 82s，6 70s，15 55s，23 40s，33s 等，優(yōu)選3 30s,進一步優(yōu)選12s。本發(fā)明步驟2)中所述的汽提塔高度至少為10m，塔體材料為金屬。一種高濃度氨氮廢水中重金屬氨絡合物的解絡合方法，工藝條件經(jīng)優(yōu)化后，所述方法包括以下步驟I)向含重金屬的高濃度氨氮廢水中加入堿性物質，將其pH值調(diào)節(jié)至1廣14，使廢水中的銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；2)將步驟I)所述的堿性高濃度氨氮廢水引入汽提塔，塔釜以上IOm內(nèi)的溫度差< 10°C，且此區(qū)域內(nèi)的溫度為9(Tl85°C ;高濃度氨氮廢水在此區(qū)域的停留時間為
O.f 100s，使重金屬氨絡合物分解，重金屬離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。本發(fā)明所述高濃度氨氮廢水中重金屬總濃度彡O. lmg/L，氨氮濃度彡1000mg/L。
與已有技術方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果與調(diào)節(jié)pH至中性或酸性的方法比較，本發(fā)明方法將廢水pH調(diào)節(jié)為堿性，與汽提法要求一致，在汽提處理前無需再次調(diào)節(jié)PH，同時節(jié)約了處理成本；與電解沉積重金屬的方法比較，本方法對低濃度重金屬的氨氮廢水也具有良好的處理能力；與添加重金屬螯合劑的方法比較，本方法不必加入藥劑，處理成本更低，且無二次污染。下面對本發(fā)明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權利保護范圍，本發(fā)明的權利范圍以權利要求書為準。
具體實施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下實施例I·針對含銅的氨氮廢水，其中銅離子濃度為127mg/L，氨氮濃度為1722mg/L，具體工藝如下I)在上述廢水中加入氫氧化鉀溶液，將廢水的pH調(diào)節(jié)至11，使廢水中的銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；2)將步驟I)所述的堿性廢水進入汽提塔處理；通過控制輸入汽提塔的蒸汽流量和蒸汽壓力控制汽提塔溫度，使塔釜溫度為185°C，塔釜上部IOm處的溫度為175°C ；3)通過汽提塔內(nèi)多級塔盤的間距調(diào)節(jié)廢水流速，使其通過步驟2)所述的IOm區(qū)域的時間為12s ;使銅氨絡合物分解，銅離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。經(jīng)實際工程試驗驗證，經(jīng)過上述步驟處理后，塔釜外排水中氨氮含量為2. lmg/L,銅離子濃度為O. 03mg/L，解絡合率達到99. 98%。實施例2針對含鑰的氨氮廢水，其中鑰離子濃度為2129mg/L，氨氮濃度為46003mg/L，具體工藝如下I)在上述廢水中加入氫氧化鈉溶液，將廢水的pH調(diào)節(jié)至13. 5，使廢水中的銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；2)將步驟I)所述的堿性廢水進入汽提塔處理；通過控制輸入汽提塔的蒸汽流量和蒸汽壓力控制汽提塔溫度，使塔釜溫度為102°C，塔釜上部IOm處的溫度為95°C ；3)通過汽提塔內(nèi)多級塔盤的間距調(diào)節(jié)廢水流速，使其通過步驟2)所述的IOm區(qū)域的時間為30s ;使鑰氨絡合物分解，鑰離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。經(jīng)實際工程試驗驗證，經(jīng)過上述步驟處理后，塔釜外排水中氨氮含量為12. 9mg/L,鑰離子濃度為O. 81mg/L，解絡合率達到99. 96%。實施例3針對含鎳、鈷的氨氮廢水，其中鎳離子濃度為217mg/L，鈷離子濃度為60mg/L，氨氮濃度為22500mg/L，具體工藝如下I)在上述廢水中加入碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液，將pH調(diào)節(jié)至12，此時生成部分碳酸鈷和碳酸鎳沉淀，使用過濾器將其除去；2)將步驟I)所述的堿性廢水進入汽提塔處理；通過控制輸入汽提塔的蒸汽流量和蒸汽壓力控制汽提塔溫度，使塔釜溫度為115°C，塔釜上部IOm處的溫度為106°C ；3)通過汽提塔內(nèi)多級塔盤的間距調(diào)節(jié)廢水流速，使其通過步驟2)所述的IOm區(qū)域的時間為3s ;使鎳鈷氨絡合物分解，鎳、鈷離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。經(jīng)實際工程試驗驗證，經(jīng)過上述步驟處理后，塔釜外排水中氨氮含量為7. 9mg/L,鎳離子濃度為O. 53mg/L,解絡合率達到99. 76% ;鈷離子濃度為O. 35mg/L,解絡合率達到99. 42%ο實施例4針對含錳的氨氮廢水，其中錳離子濃度為420mg/L，氨氮濃度為6003mg/L，具體工藝如下I)在上述廢水中加入氧化鈣溶液，將廢水的pH調(diào)節(jié)至14，使廢水中的銨離子轉化 為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；2)將步驟I)所述的堿性廢水進入汽提塔處理；通過控制輸入汽提塔的蒸汽流量和蒸汽壓力控制汽提塔溫度，使塔釜溫度為98°C，塔釜上部IOm處的溫度為90°C ；3)通過汽提塔內(nèi)多級塔盤的間距調(diào)節(jié)廢水流速，使其通過步驟2)所述的IOm區(qū)域的時間為O. Is ;使錳氨絡合物分解，錳離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。經(jīng)實際工程試驗驗證，經(jīng)過上述步驟處理后，塔釜外排水中氨氮含量為I. 3mg/L,錳離子濃度為I. 2mg/L，解絡合率達到99. 71%。實施例5針對含鎘的氨氮廢水，其中鎘離子濃度為368mg/L，氨氮濃度為2600mg/L，具體工藝如下I)在上述廢水中加入氫氧化鈉溶液，將廢水的pH調(diào)節(jié)至13，使廢水中的銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；2)將步驟I)所述的堿性廢水進入汽提塔處理；通過控制輸入汽提塔的蒸汽流量和蒸汽壓力控制汽提塔溫度，使塔釜溫度為132°C，塔釜上部IOm處的溫度為125°C ；3)通過汽提塔內(nèi)多級塔盤的間距調(diào)節(jié)廢水流速，使其通過步驟2)所述的IOm區(qū)域的時間為IOOs ;使鎘氨絡合物分解，鎘離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。經(jīng)實際工程試驗驗證，經(jīng)過上述步驟處理后，塔釜外排水中氨氮含量為2. 9mg/L,鎘離子濃度為O. 27mg/L，解絡合率達到99. 92%。本發(fā)明方法首先調(diào)節(jié)高濃度氨氮廢水的pH至堿性，以滿足汽提工藝需要，然后控制汽提塔內(nèi)的溫度與廢水停留時間，為重金屬氨絡合物提供足夠的能量以破壞其配位鍵，同時利用廢水中多余的氫氧根離子與重金屬離子結合并形成沉淀，而過量的氫氧根使化學平衡向生成沉淀方向移動，最終實現(xiàn)重金屬氨絡合物的解絡合，該方法經(jīng)實際工程試驗驗證，具有良好的解絡合效果。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的處理步驟，但本發(fā)明并不局限于上述處理步驟，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述處理步驟才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種高濃度氨氮廢水中重金屬氨絡合物的解絡合方法，包括如下步驟 O向含重金屬的高濃度氨氮廢水中加入堿性物質，將其PH值調(diào)節(jié)至堿性，使廢水中的銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子； 2)將步驟I)所述的堿性高濃度氨氮廢水引入汽提塔，使重金屬氨絡合物分解，重金屬離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。
2.如權利要求I中所述的方法，其特征在于，所述重金屬為能夠與氨形成絡合物的金屬，優(yōu)選為銅、鑰、鎳、鋅、錳、銀、鉬、鈷、鎘、鈮、鉭、鎵或稀土元素中的一種或至少兩種的混合物，進一步優(yōu)選鎳和/或鈷。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于，步驟I)中所述堿性物質為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氧化鈣、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸鉀中的一種或至少兩種的組合，優(yōu)選氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
4.如權利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步驟I)向高濃度氨氮廢水中加入堿，將其pH值調(diào)節(jié)至If 14，優(yōu)選為12。
5.如權利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步驟2)所述汽提塔內(nèi)塔釜以上IOm內(nèi)的溫度差彡10°c，溫度為90 185°C ； 優(yōu)選地，所述溫度為10(Tl75°C。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟2)所述的高濃度氨氮廢水在所述汽提塔內(nèi)塔釜以上IOm內(nèi)的停留時間為O. f 100s，優(yōu)選3 30s，進一步優(yōu)選12s。
7.如權利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步驟2)中所述的汽提塔高度至少為10m，塔體材料為金屬。
8.如權利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 O向含重金屬的高濃度氨氮廢水中加入堿性物質，將其PH值調(diào)節(jié)至If 14，使廢水中的銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子； 2)將步驟I)所述的堿性高濃度氨氮廢水引入汽提塔，塔釜以上IOm內(nèi)的溫度差(10°c,且此區(qū)域內(nèi)的溫度為9(Tl85°C ;高濃度氨氮廢水在此區(qū)域內(nèi)的停留時間為O.f 100s，使重金屬氨絡合物分解，重金屬離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。
9.如權利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，所述高濃度氨氮廢水中重金屬總濃度彡O. lmg/L,氨氮濃度彡1000mg/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高濃度氨氮廢水中重金屬氨絡合物的解絡合方法，包括如下步驟在含重金屬高濃度氨氮廢水中加入堿性物質，使銨離子轉化為氨分子，并存在多余的氫氧根離子；通過控制輸入汽提塔的蒸汽流量與蒸汽壓力來控制汽提塔的溫度分布，使液體在汽提塔內(nèi)一定的溫度區(qū)域保持一定的停留時間，使重金屬氨絡合物分解，重金屬離子與廢水中多余的氫氧根離子結合，生成沉淀。本發(fā)明方法對重金屬氨絡合物具有良好的解絡合效果，操作簡單且無二次污染。
文檔編號C02F9/10GK102942280SQ20121045867
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權日2012年11月14日
發(fā)明者劉晨明, 林曉, 林琳, 李金濤, 王啟偉 申請人:北京賽科康侖環(huán)保科技有限公司