[发明专利]一种可循环使用的氨氮废水吸附剂的制备和再生使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可循环使用的氨氮废水吸附剂的制备和再生使用方法，属于环境污染控制技术领域。

背景技术

水中氨氮源自，一，生活污水中含氮有机物受微生物作用分解产物，二，某些工业废水，如焦化废水和合成氨、化肥厂废水、农田排水、以及养殖水中过剩饲料及过度施肥等。水中氨氮含量高会造成水体富营养化，导致水草、蓝藻等生物大量繁殖，破坏生态平衡，引发系列环境问题，严重危害生态安全。在好氧条件下，亚硝化菌、硝化菌会将水体中的氨氮氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，对饮用水和水生物产生很大危害。

目前，国内外高浓度氨氮废水处理技术，主要可以分为生物法、物理化学法和多种技术联合使用的方法。生物法是利用微生物的生命活动，通过氨化、硝化、反硝化等一系列反应，使废水中的氨氮最终转变为无害的氮气排放。生物法主要包括传统生物硝化反硝化技术、同步硝化反硝化技术、短程硝化反硝化技术、厌氧氨氧化技术等。生物法出水水质较稳定，运行成本低，便于管理，但运行周期长，脱氮效率低，易受进水水质和环境因素影响，还易造成二次污染，适用于大规模的低氨氮废水处理工程。物理化学法是利用物理和化学的综合作用，使氨氮废水得以净化。它主要包括吹脱法、折点氯化法、离子交换法、磷酸铵镁沉淀法等处理技术。磷酸铵镁沉淀法(MAP法)是通过向废水中投加镁盐和磷酸盐，在碱性条件下生成磷酸铵镁结晶沉淀，从而去除水中的氨。磷酸铵镁沉淀法处理氨氮废水具有反应迅速、工艺简单、不受温度和水中毒素影响、去除率高的优点，适合高浓度废水的处理。但该方法需要投加大量的磷酸盐，废水中残留的磷酸根、镁离子、氯离子和硫酸根离子等给后续处理带来了负担，还需要添加氢氧化钠来调节pH，成本较高，而且再生MAP的使用过程中磷酸根因溶解而流失严重，再生材料的吸附性能和吸附效率都大为降低，在工业应用中受到限制。

用吸附法处理高浓度氨氮废水是利用离子交换剂(不溶性离子化合物)内的可交换离子与溶液中的同性阳离子(NH₄⁺)进行交换反应，把大量的NH₄⁺都吸附到不溶性离子化合物表面，从而实现氨氮的去除。常用的吸附剂大致可以分为三类：①矿物类吸附剂，主要有沸石、凹凸棒土、膨润土、蛭石、稀土和海泡石等，②废渣类吸附剂，主要有粉煤灰、花生壳等，③竹炭类吸附剂，如活性炭、竹炭、炭化甘蔗渣等。佟小薇等发现利用无机盐改性沸石时，NaCl改性沸石对氨氮吸附效果最好，对氨氮吸附量可达887mg/kg，是天然沸石的3.84倍(佟小薇，朱义年,环境工程学报，2009,3:635-638)。张林栋等对纯化后的海泡石经水热活化、酸活化和钠离子交换改性，当pH6，氨氮浓度500mg/L，吸附时间8h，对氨氮饱和吸附量8.89mg/g(张林栋，王先年，李军等,化工环保，2006，26:67－69)。刘通等试验发现，经盐改性的沸石对氨氮有较高的去除率，对氨氮浓度4.43mg/L水源水，在粒径0.8～1.7mm、25℃下，经15min接触，氨氮浓度降至0.3mg/L，去除率93.2％(刘通，闫刚，姚立荣,水文地质工程地质，2011,38:97-101)。郑越等的研究发现，粉煤灰对氨氮的吸附容量随着水中氨氮浓度的增加而增大，氨氮浓度500mg/L，粉煤灰对氨氮的吸附容量最高达0.68mg/g(郑越,刘方,吴永贵,环境科学与技术,2011,34:4-7)。周珊等用硝酸改性竹炭，当pH7，氨氮浓度50mg/L，投加量3.0g/100mL,平衡吸附时间4h，氨氮饱和吸附量达到0.30mg/g(周珊，陈斌，王佳莹等,浙江大学学报-农业与生命科学版，2007，33:584－590)。综上所述，上述吸附剂存在吸附时间长、吸附量小、再生效率低等缺点，因此，研发工艺简单、吸附容量大、可再生的氨氮吸附剂具有重要应用价值。

发明内容

本发明的目的在于公开一种可循环使用的氨氮废水吸附剂的制备方法，该吸附剂主要用于工业废水中高浓度氨氮废水的处理。

为了达到上述目的，本发明基于磷酸氢镁吸附氨生成难溶于水的磷酸铵镁这一反应原理，并且采用硅酸盐的掺杂，降低磷的流失(固定磷)，将磷酸盐、硅酸盐、镁盐等按一定比例通过混合反应，制得氨氮废水吸附剂，将氨氮废水吸附剂投加到氨氮废水，沉淀，经分离、加热，烘干再生，得到可循环使用的氨氮废水吸附剂，该吸附剂三次连续循环的吸附性能与初始吸附剂的吸附性能很接近。

具体制备和使用工艺如下：