一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于废水脱氮技术领域，更具体地说，涉及一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法。
【背景技术】
[0002]随着工农业生产的不断发展，氮元素所产生的水体污染(主要是水体富营养化)越来越严重。为此各国对废水处理出水水质的排放要求也越来越高，除了对有机物(碳类)和悬浮物有严格要求外，对处理出水的氮也有所要求。氮存在的形态有几种:有机氮、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氮气。
[0003]目前，在工业废水中，高浓度氨氮废水主要为总氮超标的主要污染源。对水体中的氨氮处理方法主要有:吹脱法、生化法、和离子交换法等。但是对于高浓度的氨氮废水，生化法中微生物容易受到抑制，离子交换法容量有限，经济性较差。因此，吹脱法是目前技术条件下处理高浓度氨氮废水的最佳方式。
[0004]传统的氨氮吹脱法是通过向废水中加入大量的碱，调节废水pH，使得水体中大部分的NH4+转化为NH3的形态，从而增加水体中NH3的浓度，然后利用空气将挥发性的NH3不断从液相中转移到气相中，达到去除氨氮的目的。但是，由于NH3容易水中，易与H2O形成氢键，造成液相和气相溶解平衡，因此，当水体中氨氮浓度较低时，氨氮难以被吹脱出。传统氨氮吹脱法同时所需的气水比大、耗碱量大、时间长和温度高(>90°C)，因此，导致污水处理的运行费用大大增加。
[0005]目前，针对传统氨氮吹脱法存在的缺点，众多学者开始研制出脱氮剂。中国专利申请号为200810196612.7，申请公开日为2009年2月25日的专利申请文件公开了一种处理高浓度氨氮废水的有机脱氮剂和脱氮方法，该发明合成了一种有机脱氮剂，并应用于高浓度无机氨氮的去除。由于废水中表面张力的存在，从而导致NH3向气相中扩散的传质阻力大，从而影响了氨氮的处理效率。针对这一不足之处，中国专利申请号为200810155038.0，申请公开日为2009年7月8日的专利申请文件公开了一种处理中浓度氨氮废水的复合脱氮剂和脱氮方法，该发明通过添加表面活性剂，降低废水的表面张力，从而使得其曝气时间缩短，处理效率提升。但是，其所采用的表面活性剂聚乙烯多胺盐、咪唑啉、吗啉胍类等是难以降解的物质，会对后续单元处理产生不利影响，特别对生化单元，会抑制微生物生长，引起生化系统恶化;同时其所使用的表面活性剂临界胶束浓度(CMC)大，使得反应过程中所需要投加的量大，导致处理成本变高。
[0006]除此之外，高浓度氨氮废水中通常含有部分有机氮，在吹脱过程中往往会被吹脱出来，从而导致吸收液中氨氮纯度较低，难以作为副产品使用。虽然中国专利申请号为201110206644.2，申请公开日为2011年11月30日的专利申请文件公开了一种分离回收超高浓度氨氮废水中氨的方法，采用了高铁酸钾作为氧化剂，但是该氧化剂只能利用Fe(VI)转化为Fe(III)过程中的氧化能力，对较高浓度的有机氮的去除能力较差，效果不明显。
[0007]因此，面对高浓度氨氮废水的处理，亟需开发一种新型的环境友好型脱氮剂，能够高效去除废水中的氨氮，使得氨氮废水处理成本降低，避免对后续处理单元产生影响。同时，又能将水体中的有机氮破坏，使得接收液中的氨氮纯度较高，可作为副产品使用。
【发明内容】
[0008]1.要解决的问题
[0009]针对现有高浓度氨氮废水处理过程中存在氨氮处理效果差，处理效率低，脱氮剂不绿色环保，脱氮剂用量大，以及对有机氮处理效果差等问题，本发明提供了一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法，新型脱氮剂能够有效地将高浓度氨氮废水中的氨氮降低至
0.3mg/L以下，同时能够回收高纯度的氨氮非产品，从而实现了环境效益和社会效益的统
O
[0010]2.技术方案
[0011]为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下:
[0012]—种环境友好型复配脱氮剂，所述的脱氮剂由绿色表面活性剂、乙二醇脱氨酶、高铁酸盐、有机羧酸类和双氧水按比例复配而成。
[0013]优选地，所述的脱氮剂中各组分的质量分数为:绿色表面活性剂占30-70%，乙二醇脱氨酶占10-20%，高铁酸盐占5-10%，有机羧酸类占5-30%，双氧水占5-30%，，以各物质所含纯物质的质量计。
[0014]优选地，所述的绿色表面活性剂由高效表面活性剂羧甲基纤维素钠和生物表面活性剂磷脂酰乙酰胺按照质量比(2-5): I组成。
[0015]值得注意的是磷脂酰乙酰胺是一种可降解的生化表面活性剂，其CMC浓度非常低，少量投加即可使水的表面张力大大下降，从而使得NH3由液相向气相中扩散的传质阻力大大降低，增加了氨氮的吹脱速度。磷脂酰乙酰胺的加入能够使所需的羧甲基纤维素钠的投加量大大减少，从而降低废水的处理成本，减少其对后续处理单元的影响。
[0016]优选地，所述的有机羧酸类包括乙酸、乙二酸中的一种或两种。
[0017]优选地，所述的高铁酸盐包括高铁酸钠、高铁酸钾中的一种或两种。
[0018]值得注意的是，高铁酸盐在使用过程中可以将废水中有机氮部分转化为无机氮，此时六价铁转化为三价铁，三价铁可以与双氧水形成类Fenton反应，可以产生羟基自由基，对有机氮能达到更高的去除效果，同时，在有机羧酸的参与下，Fe3+可以与羧酸形成三元有机羧酸络合物，其具有特殊的光谱活性，能够在可见光的照射下产生羟基自由基，从而加快了有机氮氧化的速率。
[0019]一种氨氮废水脱氮方法，其步骤为:
[0020](I)将上述的脱氮剂加入氨氮废水中，加入量为2-8mg/L，调节氨氮废水pH至7.0-10.5；
[0021](2)采用阶段曝气法对步骤(I)中调节过pH的氨氮废水进行曝气吹脱。
[0022]优选地，步骤(2)中所述的阶段曝气法为:当废水中氨氮浓度大于5000mg/L时，采用气水比为(20-100): I进行吹脱；当废水中氨氮浓度为100-5000mg/L时，采用气水比为(50-200):1进行吹脱；当废水中氨氮浓度小于100mg/L，采用气水比为(100-300):1进行吹脱。
[0023]值得注意的是，采用阶段曝气吹脱可以有效解决氨氮吹脱过程中，前期氨氮浓度高，挥发速度快，而吸收液难以及时有效吸收，从而造成了大量氨氮逸散至环境中，减少氨氮回收效率，增加大气污染；同时，阶段曝气吹脱法可以根据氨氮浓度而有效节省曝气量，使得氨氮处理成本大幅度降低。
[0024]上述的环境友好型复配脱氮剂在废水处理领域中的应用。
[0025]3.有益效果
[0026]相比于现有技术，本发明的有益效果为:
[0027](I)本发明的一种环境友好型复配脱氮剂，克服了传统氨氮吹脱法过程中存在的氨氮吹脱效率低、氨氮浓度较高等缺点，具有脱氮效率高、脱氮效果好的特点，其对高浓度氨氮的去除率可达到99.99%，出水氨氮浓度低于0.3mg/L;
[0028](2)本发明的一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法，克服了已有脱氮剂的环境不友好以及容易对后续单元造成不利影响，同时所需的脱氮剂用量大，成本高等不足之处，具有脱氮剂用量少，使用成本低，绿色环保，对后续处理单元影响较小等优点。
[0029](3)本发明的一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法，能够有效氧化废水中的有机氮，避免了氨氮吸收液中纯度低，副产品难以回收利用的缺点；
[0030](4)本发明的一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法，能够根据氨氮的浓度采用合适的气水比进行阶段性曝气吹脱，避免了氨氮吸收效率低，同时降低了吹脱成本，具有较好的经济效益。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0032]实施例1
[0033]本实施例的一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法，尤其适用于高浓度氨氮废水的处理。将羧甲基纤维素钠20g，生物表面活性剂磷脂酰乙酰胺10g，乙二醇脱氨酶10g，高铁酸钠5g，乙二酸30g，双氧水25g充分混合后配制成10g的复配脱氮剂，对氨氮浓度为10000mg/L，凯氏氮浓度为13000mg/L的废水进行处理，复配脱氮剂的投加量为4mg/L，调节废水pH为9.5。采用鼓风曝气，初期气水比为50: I，曝气20min ；待氨氮浓度降低至5000mg/L后，调节气水比为200: I，曝气30min ；待氨氮浓度降低至100mg/L，调节气水比为300: I，曝气45min。最后出水氨氮浓度为0.28mg/L，氨氮去除率为99.997% ；出水凯氏氮浓度为5.2mg/L，凯氏氮的去除率为99.96%。
[0034]实施例2
[0035]本实施例的一种环境友好型复配脱氮剂和脱氮方法，基本同实施例1，不同的是脱氮剂的各组分比例。将羧甲基纤维素钠40g，生物表面活性剂磷脂酰乙酰胺Sg，乙二醇脱氨酶1g，高铁酸钾1g，乙酸1g，双氧水22g配制成10g的复配脱氮剂，对氨氮