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，運行維護(hù)管理復(fù)雜。對于高濃度無機氨氮廢水，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；使水中的有機氮和共存的有機物氧化；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)