一种含氨氮废水的处理工艺的制作方法

专利名称：一种含氨氮废水的处理工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业中各类含氨氮废水的处理及氨的综合回收技术，特别是涉及鹆及稀土的 湿法冶炼中一种含氨氮废水的处理工艺。
背景技术：
目前在工农业等领域大量存在氨的排放，尤其是钨及稀土的湿法冶炼都大量使用含氨氮 的试剂，使得工艺中各类含氨氮废水量大且浓度高，导致大部分废水不但不能返回循环使用， 而且需经高成本处理后才能达标排放。
氮是水体中的营养成分。当水体中受纳的氨氮过量时便会引起水体富营养化污染，导致 水生植物如藻类等快速生长后又大量死亡，而氧气被微生物分解大量消耗，使水中溶解氧急 剧降低，进而使水生生物大量死亡，这种富营养化带来赤潮和水华现象导致极大经济损失。 据国家环保部公布2008年我国共发生赤潮68次，累计发生面积13738平方公里，造成直接 经济损失206.05亿元，并且预计在2009年可能发生的赤潮现象为73次之多，将严重破坏生 态，污染环境，各级政府都积极开展防护和治理措施。
传统的离子交换法由于对流出液漏穿点(当流出液中氨氮浓度达15 mg/L时必须停止进 料，否则不能达标排放)无法及时准确判定，导致流出液中氨氮浓度超标，不能循环使用， 且因交换树脂吸附的NH/太少，导致解吸(再生)时解吸液中NH4+浓度太低再利用价值不 高，还需进一步处理，因而处理成本较高。

发明内容
本发明目的是提供一种成本低廉、综合回收氨、能连续达标排放或循环使用废水的含氨 氮废水的处理工艺。
本发明技术方案 一种含氨氮废水的处理工艺，其步骤是将含氨氮的废水注入装填有
阳离子交换树脂第一根交换柱，经阳离子交换树脂吸附后料液从第一根交换柱出口流出，然 后流入装填有阳离子交换树脂第二根交换柱进一步吸附，从第二根交换柱出口流出料液中氨
氮浓度小于15 mg/L;
当第一根交换柱出口流出料液pH值等于7或达到一定体积量时，即判定第一根交换柱 己完成吸附，此时停止进入废水，改用去离子水将柱内含氨氮废水顶出进入第二根交换柱， 同时将含氨氮的废水从第二根交换柱进口进入，第二根交换柱出口流出的料液进入装填有阳 离子交换树脂第三根交换柱，从第三根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L;
用去离子水洗涤好的第一根交换柱，用0.8 1.5倍树脂床体积、浓度为3 6mol/L的盐酸 进行解析，解析好的第一根交换柱转入备用状态；
当第二根交换柱出口流出料液pH值等于7或达到一定体积量时，即判定第二根交换柱 己完成吸附，此时停止进入废水，改用去离子水将柱内含氨氮废水顶出进入第三根交换柱， 同时将含氨氮的废水从第三根交换柱进口进入，第三根交换柱出口流出的料液进入装填有阳 离子交换树脂第一根交换柱，从第一根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L;
用去离子水洗涤好的第二根交换柱，用0.8 1.5倍树脂床体积、浓度为3 6mol/L的盐酸 进行解析，解析好的第二根交换柱转入备用状态；
当第三根交换柱出口流出料液pH值等于7或达到一定体积量时，即判定第三根交换柱 已完成吸附，此时停止进入废水，改用去离子水将柱内含氨氮废水顶出进入第一根交换柱， 同时将含氨氮的废水从第一根交换柱进口进入，第一根交换柱出口流出的料液进入装填有阳 离子交换树脂第二根交换柱，从第二根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L;
用去离子水洗涤好的第三根交换柱，用0.8~1.5倍树脂床体积、浓度为3~6 md/L的盐酸 进行解析，解析好的第三根交换柱转入备用状态，如此交替循环，三交换柱中两两配合使用；
若废水中阳离子仅含NH4+,则解析时可获NH4C1浓度为120 150g/L的纯净溶液，此溶液可直接返回工艺流程中，或将该溶液进行蒸发结晶即可获得精制氯化铵晶体；
若废水中除含NH4+外还含有其他阳离子，则可将解析液进行碱化即加入NaOH使溶液 pH值达12左右，进行蒸发浓縮，冷凝回收蒸发出的游离氨，同时获得其他阳离子的氯化物 晶体。
阳离子交换树脂是001 X7干树脂，即强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。 本发明具有投资省，运行费用低，可以及时准确的判断穿透点的时间，减少监测工作量， 且001X7树脂吸附量大，再生次数少，出水能直接达标排放，NH4+可以回收重新回到工艺生 产中，其吸附树脂通过解吸再生可重复利用；采用HC1溶液作为001x7再生剂，可以解决pH 对吸附氨氮的影响并使得再生液可再利用，解吸方便且再生后吸附容量基本保持不变；当吸 附柱再生或者维修时，余下的吸附柱依然可以处理氨氮废水，连续作业，达标排放；适用范 围广，能处理各种氨氮废水，不受其他共存阳离子的影响，即便在有共存阳离子条件下仍可 以获得其他阳离子的氯化物晶体。
具体实施例方式
本发明采用阳离子交换树脂，2 3根(以3根为好)交换柱为一组可处理氨氮浓度30~30000 mg/L的废水。将含氨氮的废水从第一根交换柱顶部(或底部)进入，经交换树脂吸附后料液 从底部(或顶部)流出，然后流入第二根交换柱，其中第一根交换柱为主吸附柱，第二根交 换柱为保护柱(确保流出液中氨氮浓度小于15mg/L)，第三根交换柱为再生完成的备用柱。 当第一根交换柱顶部(或底部)流出液pH值^7(或达到一定体积量)时，即判定第一根交换 柱己完成吸附，此时停止进入废水，改用去离子水将柱内含氨氮废水顶出，同时将含氨氮的 废水从第二根交换柱顶部(或底部)进料，流出的料液进入第三根交换柱(此时第二根交换 柱为主吸附柱，而第三根交换柱为保护柱，防止流出液中氨氮浓度超标)。用去离子水洗涤完 成的第一根交换柱，用0.8~1.5倍树脂床体积、浓度为3~6 mol/L左右的盐酸进行解吸(再生)， 再生后的交换柱转入备用状态。三柱依次循环。
若废水中阳离子仅含NH4+ (或游离氨)，则解吸(再生)时可获NH4C1浓度为120 150g/L 的纯净溶液，此溶液可直接返回钨及稀土的湿法冶炼工艺流程中，或将该溶液进行蒸发结晶 即可获得精制氯化铵晶体。
若废水中除含NH4+ (或游离氨)外还含有其他阳离子，则可将解吸(再生)液进行碱化 (加入NaOH使溶液pH值达12左右)，进行蒸发浓缩，冷凝回收蒸发出的游离氨，同时获 得其他阳离子的氯化物晶体。
实施例l:离子交换柱O40X300mm，内装001 X7 (强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂) 干树脂275 g,将氨氮浓度为810 mg/L的废水以50 mL/min流量从交换柱顶部进入，当进料 至14.1L时检测到流出液pH值为7，即停止进料，改用去离子水将余液顶出，得流出液总体 积为15.6 L，其中前部分流出液体积为5.2 L，经分析氨氮浓度为10 mg/L (符合15 mg/L — 类排放标准)，达标排放。后部分流出液体积为10.2 L ，经分析氨氮浓度为87 mg/L将此流 出液按同样流量进入另一交换柱(规格同样为①40X300 mm，内装001 X 7干树脂275 g)， 10.2 L溶液进完后，流出液10.2 L经分析氨氮浓度为8 mg/L。继续定量进入氨氮浓度为810 mg/L的废水16.5 L，其中前部分流出液体积为6.0L，经分析氨氮浓度为25 mg/L。此溶液与 前述流出液10.2 L混合后经分析氨氮浓度为14 rag/L (符合15 mg/L —类排放标准)，后部分 流出液与水顶液合并后体积为11 L，氨氮浓度为91 mg/L，此溶液进入第三根交换柱，重复 以上步骤，依次循环。
用4mol/LHCl溶液200 mL对第一根交换柱进行解吸(再生)，得解吸再生液220mL， 含C厂离子98 g/L，此溶液可直接返回流程使用；用4 mol/L HC1溶液200 mL对第二根交换 柱进行解吸(再生)，得解吸再生液220 mL'含Cr离子124g/L，此溶液可直接返回流程使 用，也可将该溶液进行蒸发结晶即可获得精制氯化铵晶体。
实施例2:离子交换柱同例1 。先将氨氮浓度为31400 mg/L废水0.4 L以30 mL/min从交换柱顶部进入，进完后改用去离子水将余液顶出，得流出液总体积为0.7L，其中前部分流出 液体积为100 mL，经分析氨氮浓度为12mg/L (符合15 mg/L—类排放标准)，达标排放。后 部分流出液体积为600 mL,经分析氨氮浓度为105 mg/L将此流出液按同样流量进入另一交 换柱(规格同样为①40X300mm，内装001 X7干树脂275 g)， 600mL溶液进完后，流出液 (600 mL)经分析氨氮浓度为13 mg/L。继续定量进入氨氮浓度为31400 mg/L的废水0.4 L，其 中前部分流出液体积为150 mL，经分析氨氮浓度为30 mg/L。此溶液与前述流出液750 mL 混合后经分析氨氮浓度为15 mg/L (符合15mg/L—类排放标准)，后部分流出液与水顶液合 并后体积为550mL，氨氮浓度为1050 mg/L，此溶液进入第三根交换柱，重复以上步骤，依 次循环。
用4mol/LHCl溶液200mL对第一根交换柱进行解吸(再生)，得解吸再生液220mL, 含Cl—离子118 g/L，此溶液可直接返回流程使用；用4 mol/L HC1 200 mL对第二根交换柱进 行解吸(再生)，得解吸再生液220 mL，含Cl—离子103g/L，此溶液可直接返回流程使用， 也可将该溶液进行蒸发结晶即可获得精制氯化铵晶体。
实施例3:同实施例l。所不同的是将两根交换柱串联起来，连续进料，即将氨氮浓度为 810 mg/L的废水以50 mL/min流量从第一根交换柱顶部进入，流出液直接进入第二根交换柱 顶部并经树脂吸附后从柱底流出。当第一根交换柱进料至15L时即停止进料，改用去离子水 将余液顶入第二根交换柱。此时第一根交换柱转入解吸(再生)作业，而第二根交换柱继续 以40 mL/min流量从顶部进入氨氮浓度为810mg/L的废水。从第二根交换柱流出的前部分体 积为15 L的流出液，经分析氨氮浓度为13 mg/L (符合15 mg/L —类排放标准)，达标排放。 当第二根交换柱开始从顶部进入氨氮浓度为810 mg/L的废水时其流出液则串接入第三根交 换柱(或反串回再生完成了的第一根交换柱)。依次循环。
用4 mol/LHCl溶液200 mL对第一根交换柱进行解吸(再生)，得解吸再生液225 mL, 含Cr离子115g/L，此溶液可直接返回流程使用，也可将该溶液进行蒸发结晶即可获得精制 氯化铵晶体。
权利要求
1、一种含氨氮废水的处理工艺，其步骤是将含氨氮的废水注入装填有阳离子交换树脂第一根交换柱，经阳离子交换树脂吸附后料液从第一根交换柱出口流出，然后流入装填有阳离子交换树脂第二根交换柱进一步吸附，从第二根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L；当第一根交换柱出口流出料液pH值等于7或达到一定体积量时，即判定第一根交换柱已完成吸附，此时停止进入废水，改用去离子水将柱内含氨氮废水顶出进入第二根交换柱，同时将含氨氮的废水从第二根交换柱进口进入，第二根交换柱出口流出的料液进入装填有阳离子交换树脂第三根交换柱，从第三根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L；用去离子水洗涤好的第一根交换柱，用0.8～1.5倍树脂床体积、浓度为3～6mol/L的盐酸进行解析，解析好的第一根交换柱转入备用状态；当第二根交换柱出口流出料液pH值等于7或达到一定体积量时，即判定第二根交换柱已完成吸附，此时停止进入废水，改用去离子水将柱内含氨氮废水顶出进入第三根交换柱，同时将含氨氮的废水从第三根交换柱进口进入，第三根交换柱出口流出的料液进入装填有阳离子交换树脂第一根交换柱，从第一根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L；用去离子水洗涤好的第二根交换柱，用0.8～1.5倍树脂床体积、浓度为3～6mol/L的盐酸进行解析，解析好的第二根交换柱转入备用状态；当第三根交换柱出口流出料液pH值等于7或达到一定体积量时，即判定第三根交换柱已完成吸附，此时停止进入废水，改用去离子水将柱内含氨氮废水顶出进入第一根交换柱，同时将含氨氮的废水从第一根交换柱进口进入，第一根交换柱出口流出的料液进入装填有阳离子交换树脂第二根交换柱，从第二根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L；用去离子水洗涤好的第三根交换柱，用0.8～1.5倍树脂床体积、浓度为3～6mol/L的盐酸进行解析，解析好的第三根交换柱转入备用状态，如此交替循环，三交换柱中两两配合使用；若废水中阳离子仅含NH4+，则解析时可获NH4Cl浓度为120～150g/L的纯净溶液，此溶液可直接返回工艺流程中，或将该溶液进行蒸发结晶即可获得精制氯化铵晶体；若废水中除含NH4+外还含有其他阳离子，则可将解析液进行碱化即加入NaOH使溶液pH值达12左右，进行蒸发浓缩，冷凝回收蒸发出的游离氨，同时获得其他阳离子的氯化物晶体。
2、 根据权利要求1所述一种含氨氮废水的处理工艺，其特征是阳离子交换树脂是001 X7干树脂，即强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。
全文摘要
本发明涉及工业中各类含氨氮废水的处理及氨的综合回收技术，特别是一种含氨氮废水的处理工艺。传统的离子交换法由于对流出液漏穿点无法及时准确判定，导致流出液中氨氮超标，不能循环使用，解吸液中NH₄⁺浓度低再利用价值不高，还需处理氨氮，处理成本较高。本发明技术方案一种含氨氮废水的处理工艺，其步骤是将含氨氮的废水注入装填有阳离子交换树脂第一根交换柱，经阳离子交换树脂吸附后料液从第一根交换柱出口流出，然后流入装填有阳离子交换树脂第二根交换柱进一步吸附，从第二根交换柱出口流出料液中氨氮浓度小于15mg/L。本发明成本低廉、综合回收氨、能连续达标排放或循环使用废水。
文档编号C02F9/08GK101607769SQ20091011578
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月26日 优先权日2009年7月26日
发明者群 严, 丹 封, 李健昌, 罗仙平, 华 赖, 郭永忠, 黄俊文 申请人:江西理工大学