一種處理煤化工廢水中高濃度氨氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種處理煤化工廢水中高濃度氨氮方法，屬于污水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤化工廢水是指以高濃度煤洗滌廢水為主，含有大量酚、油、氨氮等有毒有害的物質(zhì)，廢水中的氨氮在5000mg/L?10000mg/L，大多數(shù)是以氨離子和游離氨保持平衡的狀態(tài)而存在，具有排放量大，污染范圍廣，排放方式復雜、污染物種種類繁多、污染物質(zhì)毒性強、污染物排放后恢復比較困難等特點。
[0003]近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，石油、化工等重工業(yè)發(fā)展迅速，各地化工企業(yè)如雨后春筍般涌出，隨之而來的空氣、水污染問題也日益為人們所重視，由此而產(chǎn)生的高氨氮廢水也成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一。
[0004]氨氮廢水排入水體，特別是流到較緩慢的湖泊、海灣，容易引起水中藻類及其它微生物大量繁殖，形成富營養(yǎng)化污染，除了會使自來水處理廠運行困難，造成飲用水的異味夕卜，嚴重時會使水中溶解氧下降，魚類大量死亡，甚至會導致湖泊滅亡，氨氮還使給水消毒和工業(yè)循環(huán)水殺菌處理過程中增大了用氯量，對某些金屬，特別是對銅具有腐蝕性，為了減少水資源的浪費和環(huán)境污染、提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效，對氨氮廢水進行深度處理勢在必行。
[0005]目前去除氨氮的主要方法有:折點加氯法、吹脫法及汽提法；折點加氯法是將氯氣通入廢水中達到某一點，在該點時水中流離氯含量最低，而氨的濃度降低為零，但運行費用高，副產(chǎn)物氯胺和氯代有機會造成二次污染問題，還存在二次污染問題的又比如公開號為CN101428889，名稱為“一種去除廢水中氨氮的處理方法”公開的方法為先在廢水進水管的進口處充入壓縮空氣，經(jīng)高壓噴嘴射入廢水混合反應(yīng)器，再在混合反應(yīng)器中加入脫氮劑，最后將混合后的廢水總文丘管里流出，進入走廊式廊道結(jié)構(gòu)的吹托池中進行曝氣吹脫即可，該方法操作簡單，提高氨氮去除率，但是還是無法解決氨氮排放帶來的二次污染問題；另外吹脫法及汽提法是指將廢水中pH值調(diào)節(jié)至堿性時，離子態(tài)銨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨，再將廢氣和氣體接觸，使氨氮從液相轉(zhuǎn)移到氣相，該方法常用于高濃度氨氮廢水處理，但是實際操作時候存在處理效率低，而且對環(huán)境容易造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對有機復合脫氮劑結(jié)合吹脫法在高濃度氨氮廢水處理過程存在氨氣排放，造成環(huán)境二次污染問題，提供了一種有機復合脫氮劑改性鎂鋁鐵水滑石納米磁性吸附材料，吸附廢水中高濃度氨氮，且飽和后能老化吸附材料表層，在外加磁場和水流沖刷作用下，實現(xiàn)吸附材料的更新，無需再生。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(I)鎂鋁鐵水滑石制備:分別稱取5.8?10.2g硝酸鎂，3.5?7.0g硝酸鋁，4.6?13.4g硝酸鐵溶解在350?480ml含有4.2?8.4g尿素的無水乙醇溶液中；室溫下攪拌Ih ；倒入水熱反應(yīng)釜中加熱至150°C，反應(yīng)12?14h ;冷卻之室溫；用乙醇和去離子水清洗二遍后在100°C下干燥8h，得到納米鎂鋁鐵水滑石；
(2)磁化:將上述制備的納米鎂鋁鐵水滑石依次用質(zhì)量濃度為36.5%的濃鹽酸和飽和氫氧化鉀溶液浸泡6h，置于馬弗爐中，在溫度為110°C下烘干，靠近磁場磁化；
(3)改性:將經(jīng)酸洗、堿浸和磁化后的納米鎂鋁鐵水滑石材料浸入10?30g有機復合脫氮劑中，攪拌40?60min ；
(4)烘干:將改性后的納米鎂鋁鐵水滑石材料用去離子水清洗3遍，在氮氣保護條件下烘干；
(5)活化:在溫度為800°C?900°C下煅燒4?6h，即可。
[0008]所述的有機復合脫氮劑為乙酸乙酯、丙二醇胺、延胡索酸組成的，以質(zhì)量比計，20%?45%乙酸乙酯，20%?55%丙二醇胺，15%?45%延胡索酸。
[0009]本發(fā)明的應(yīng)用方法是:
(1)將制備得到的有機復合脫氮劑改性鎂鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料與膠粘劑按質(zhì)量比5:1配成黏稠液，將黏稠液凃于塑料片表層，涂層厚度為3?6cm，將涂過粘稠液的塑料片在通風狀態(tài)下干燥10?20min，所述膠粘劑以重量份數(shù)計為18份聚乙烯醇、22份水玻璃、5份石墨烯、35份淀粉和20份水；
(2)將涂過黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每層安裝高度為10?50cm，空隙高度為50?100cm，讓氨氮濃度為5000?10000mg/L的煤化工廢水滲透液流經(jīng)吸附塔，流速控制5?15m3/h，吸附塔內(nèi)停留時間40?60min，直到塑料片表面的有機復合脫氮劑改性鎂鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料氨氮吸附達到飽和，有機復合脫氮劑老化鎂鋁鐵水滑石磁性納米材料表層；
(3)在煤化工廢水滲透液再水流的沖刷和外加磁場作用下，老化的吸附材料表層層層脫落；
(4)最后測定廢水出水中氨氮含量。
[0010]本發(fā)明的原理:鎂鋁鐵水滑石材料具有比表面積大，屬于介孔材料物質(zhì)，經(jīng)有機復合脫氮劑改性后對廢水中氨氮具有吸附性能，更重要的是，有機復合脫氮劑的加入，能夠使得吸附材料吸附氨氮達到飽和后能自行層層脫落，實現(xiàn)吸附材料表面的更新，重新吸附廢水中的高濃度氨氮，而脫落后的殘留物在水流沖刷和外加磁場作用分離。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
(1)無有害氣體產(chǎn)生，不會導致環(huán)境二次污染；
(2)制備得到有機復合脫氮劑改性鎂鋁鐵水滑石納米磁性吸附材料，吸附廢水中高濃度氨氮，且飽和后能老化吸附材料表層，在外加磁場和水流沖刷作用下，實現(xiàn)吸附材料的更新，無需再生；
(3)脫落后殘留物無水分、體積小，在外加磁場下可分離，氨氮去除率高、成本低。
【具體實施方式】
[0012]有機復合脫氮劑改性鎂鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料的制備:
(I)鎂鋁鐵水滑石制備:分別稱取5.8?10.2g硝酸鎂，3.5?7.0g硝酸鋁，4.6?13.4g硝酸鐵溶解在350?480ml含有4.2?8.4g尿素的無水乙醇溶液中；室溫下攪拌Ih ；倒入水熱反應(yīng)釜中加熱至150°C，反應(yīng)12?14h ;冷卻之室溫；用乙醇和去離子水清洗二遍后在100°C下干燥8h，得到納米鎂鋁鐵水滑石；
(2)磁化:將上述制備的納米鎂鋁鐵水滑石依次用質(zhì)量濃度為36.5%的濃鹽酸和飽和氫氧化鉀溶液浸泡6h，置于馬弗爐中，在溫度為110°C下烘干，靠近磁場磁化；
(3)改性:將經(jīng)酸洗、堿浸和磁化后的納米鎂鋁鐵水滑石材料浸入10?30g有機復合脫氮劑中，攪拌40?60min ；
(4)烘干:將改性后的納米鎂鋁鐵水滑石材料用去離子水清洗3遍，在氮氣保護條件下烘干；
(5)活化:在溫度為800°C?900°C下煅燒4?6h，即可。
[0013]所述的有機復合脫氮劑為乙酸乙酯、丙二醇胺、延胡索酸組成的，以質(zhì)量比計，20%?45%乙酸乙酯，20%?55%丙二醇胺，15%?45%延胡索酸。
[0014]納米吸附材料去除高濃度氨氮廢水的具體應(yīng)用:
(1)將制備得到的有機復合脫氮劑改性鎂鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料與膠粘劑按質(zhì)量比5:1配成黏稠液，將黏稠液凃于塑料片表層，涂層厚度為3?6cm，將涂過粘稠液的塑料片在通風狀態(tài)下干燥10?20min，所述膠粘劑以重量份數(shù)計為18份聚乙烯醇、22份水玻璃、5份石墨烯、35份淀粉和20份水；
(2)將涂過黏稠液的塑料片置于吸附塔中，每層安裝高度為10?50cm，空隙高度為50?100cm，讓氨氮濃度為5000?10000mg/L的煤化工廢水滲透液流經(jīng)吸附塔，流速控制5?15m3/h，吸附塔內(nèi)停留時間40?60min，直到塑料片表面的有機復合脫氮劑改性鎂鋁鐵水滑石磁性納米吸附材料氨氮吸附達到飽和，有機復合脫氮劑老化鎂鋁鐵水滑石磁性納米材料表層；
(3)在煤化工廢水滲透液再水流的沖刷和外加磁場作用下，老化的吸附材料表層層層脫落；
(4)最后測定廢水出水中氨氮含量。
實例I
[0015]首先分別稱取5.8g硝酸鎂、3.5g硝酸鋁、4.6g硝酸鐵溶解在350ml含