工业废水中无机氮的资源化固氮方法与流程

1.本发明涉及脱氮固氮的方法。


背景技术：

2.目前对无机氮的处理主要有传统生化法、汽提法、离子交换法、折点氯化法、沉淀法等。传统生化法和离子交换法适用于低浓度含氮废水，汽提法、折点氯化法、沉淀法适用于各种浓度含氮废水，其中传统生化法工艺成熟、脱氮效果较好，但流程长、占地大、能耗大、成本高；汽提法工艺简单、投资较低，但能耗大、有二次污染；离子交换法工艺简单、操作方便，但成本高且有二次污染；折点氯化法投资少、反应快、效率高，但操作要求高、成本高、有二次污染；沉淀法操作简单、干扰因素少、反应快，但成本高、出水容易产生二次污染。
3.本发明相当于以废水中的无机氮为原料，利用还原剂把硝态氮还原为氨态氮后，再结合病理学结石的生长机理，高效固定氨态氮，使废水中无机氮达标的同时，固定下来氮元素不再以氮气的形式排空，而是以固态氮肥去往下游相关企业。


技术实现要素：

4.本发明目的旨在提供一种低能耗高效率资源化利用废水中无机氮的工业废水中无机氮的资源化固氮方法。
5.本发明的技术解决方案如下：一种工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于，用还原剂将工业废水中的硝态氮、亚硝态氮还原为氨态氮，用固氮剂将氨态氮固化结晶。
6.优选地包含以下步骤：步骤一：将待处理溶液ph调节至6-8并进行一次还原，以铝粉、镁条、锌粉、铁粉中的一种或几种作为还原剂，把溶液中的硝态氮、亚硝态氮还原为氨态氮；步骤二：将步骤一得到的一次还原液进行二次还原，以铝粉、镁条、锌粉、铁粉中的一种或几种作为还原剂，把溶液中剩余的硝态氮、亚硝态氮还原为氨态氮；步骤三：以磷酸钙、草酸钙、磷酸镁、碳酸钙中的一种或几种作为晶核，以胱氨酸、尿酸、磷酸镁、磷酸钙中的一种或几种作为养晶剂，使溶液中的氨态氮以结晶的形式沉淀出来，养晶完成后，溶液中的氨态氮降至10ppm以下；步骤四：步骤三得到的水相可达标排放，氨氮沉淀经烘干作为氮肥提供下游相关企业。
7.优选地，步骤一中氮与还原剂质量比为1：1.1—2.1，一次还原后氨态氮占总氮比例在70%-80%。
8.优选地，步骤一还原剂中锌粉占一次还原剂的40%-60%。
9.优选地，步骤二中氮与还原剂质量比为1：0.2—0.5，二次还原后硝态氮、亚硝态氮降至10ppm以下。
10.优选地，步骤二还原剂中铝粉占一次还原剂的60%-70%。
11.优选地，步骤三中氮与晶核、养晶剂质量比为1：0.01-0.04：0.1-0.5。
12.优选地，步骤三中养晶时间4-6h。
13.本发明至少具有以下有益效果：本发明的工业废水中无机氮的资源化固氮技术，采用活性较高的金属还原剂镁条、铝粉，配合活性较低的金属还原剂铁粉、锌粉，有效还原工业废水中的硝态氮，并将硝态氮降至达标，当废水中的无机氮基本转化为氨态氮后，结合病理学中结石的生长机理，以磷酸钙、草酸钙、磷酸镁、碳酸钙为晶核，使氮元素很好的固定下来，相当于节省了大化工合成氨的能源消耗，同时排放水达到db33 2260-2020《电镀水污染物排放标准》。
14.本发明相当于以废水中的无机氮为原料，利用还原剂把硝态氮还原为氨态氮后，再结合病理学结石的生长机理，高效固定氨态氮，使废水中无机氮达标的同时，固定下来氮元素不再以氮气的形式排空，而是以固态氮肥去往下游相关企业。
附图说明
15.图1是本发明的工业废水中无机氮的资源化固氮技术流程示意框图。
具体实施方式
16.下面结合实施例对本发明提供的工业废水中无机氮的资源化固氮技术进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
17.实施例中的工业废水取自浙江省丽水市松阳县某不锈钢企业，经测定无机氮浓度为1345ppm，硝态氮浓度为943ppm，氨态氮浓度为402ppm，以下实施例参考图1。
18.实施例1取500g样品废水，调节ph至6.5，加入0.34g铁粉、0.34g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应1-1.5h，继续加入0.12g铝粉、0.07g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应40-60min。加入0.004g磷酸钙、0.002g磷酸镁作为晶核，搅拌均匀后加入0.04g磷酸镁、0.02g草酸钙作为养晶剂，养晶4h，过滤得到氮肥，水相达标排放。
19.实施例2取500g样品废水，调节ph至7.0，加入0.36g铁粉、0.36g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应1-1.5h，继续加入0.11g铝粉、0.07g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应40-60min。加入0.004g碳酸钙、0.002g磷酸镁作为晶核，搅拌均匀后加入0.04g磷酸镁、0.03g草酸钙作为养晶剂，养晶4h，过滤得到氮肥，水相达标排放。
20.实施例3取500g样品废水，调节ph至7.5，加入0.39g铁粉、0.39g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应1-1.5h，继续加入0.1g铝粉、0.06g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应40-60min。加入0.004g磷酸钙、0.002g磷酸镁晶核，搅拌均匀后加入0.04g磷酸镁、0.04g草酸钙作为养晶剂，养晶4h，过滤得到氮肥，水相达标排放。
21.实施例4取500g样品废水，调节ph至7.5，加入0.42g铁粉、0.42g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应1-1.5h，继续加入0.09g铝粉、0.06g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应40-60min。加入0.002g草酸钙、0.002g碳酸钙、0.002g磷酸镁晶核，搅拌均匀后加入0.03g磷酸
镁、0.05g草酸钙作为养晶剂，养晶5h，过滤得到氮肥，水相达标排放。
22.对比例取500g样品废水，调节ph至7.5，加入0.42g铁粉、0.42g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应1-1.5h，继续加入0.09g铝粉、0.06g锌粉的混合还原剂，常温下充分反应40-60min。加入0.006g磷酸镁，搅拌均匀后加入0.06g磷酸镁，养晶5h，过滤得到氮肥，水相中氮达标。
23.对比例采用传统的化学沉淀法以及传统的沉淀剂。
24.对比以上实施例和对比例并分别用凯氏定氮仪对氮元素、仲裁法对磷元素进行分析。
25.表1实施例和对比例所处理废水中残留氮和磷的浓度 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例总氮（ppm）1815151419氨氮（ppm）1299814总磷（ppm）0.40.30.50.31.4从表1中可以看出本发明处理的废水达到排放标准，对比例中虽然也能使氮达标，但导致了磷元素的超标，本分明能高效固氮同时不引起磷等其它元素超标，主要原因使采取了二次还原，尽可能减少元素的增加，与病理学中结石形成机理的结合，有效控制磷等其它元素的干扰，从而达到本发明有效利用废水中的氮元素，并且使废水达标排放的目的。
26.以上所述仅是本发明的优选实施方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种工业废水中无机氮的资源化固氮方法：其特征在于：用还原剂将工业废水中的硝态氮、亚硝态氮还原为氨态氮，用固氮剂将氨态氮固化结晶。2.根据权利要求1所述的工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤一：将待处理溶液ph调节至6-8并进行一次还原，以铝粉、镁条、锌粉、铁粉中的一种或几种作为还原剂，把溶液中的硝态氮、亚硝态氮还原为氨态氮；步骤二：将步骤一得到的一次还原液进行二次还原，以铝粉、镁条、锌粉、铁粉中的一种或几种作为还原剂，把溶液中剩余的硝态氮、亚硝态氮还原为氨态氮；步骤三：以磷酸钙、草酸钙、磷酸镁、碳酸钙中的一种或几种作为晶核，以胱氨酸、尿酸、磷酸镁、磷酸钙中的一种或几种作为养晶剂，使溶液中的氨态氮以结晶的形式沉淀出来，养晶完成后，溶液中的氨态氮降至10ppm以下；步骤四：步骤三得到的水相可达标排放，氨氮沉淀经烘干作为氮肥提供下游相关企业。3.根据权利要求2所述的工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于：步骤一中氮与还原剂质量比为1：1.1—2.1，一次还原后氨态氮占总氮比例在70%-80%。4.根据权利要求2所述的工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于：步骤一还原剂中锌粉占一次还原剂的40%-60%。5.根据权利要求2所述的工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于：步骤二中氮与还原剂质量比为1：0.2—0.5，二次还原后硝态氮、亚硝态氮降至10ppm以下。6.根据权利要求2所述的工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于：步骤二还原剂中铝粉占一次还原剂的60%-70%。7.根据权利要求2所述的工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于：步骤三中氮与晶核、养晶剂质量比为1：0.01-0.04：0.1-0.5。8.根据权利要求2所述的工业废水中无机氮的资源化固氮方法，其特征在于：步骤三中养晶时间4-6h。

技术总结
本发明公开了一种工业废水中无机氮的资源化固氮方法，用还原剂将工业废水中的硝态氮、亚硝态氮还原为氨态氮，用固氮剂将氨态氮固化结晶。本发明相当于以废水中的无机氮为原料，利用还原剂把硝态氮还原为氨态氮后，再结合病理学结石的生长机理，高效固定氨态氮，使废水中无机氮达标的同时，固定下来氮元素不再以氮气的形式排空，而是以固态氮肥去往下游相关企业。关企业。关企业。


技术研发人员：郭伟 李宏 张培杨
受保护的技术使用者：纬地资源环境科技江苏有限公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8