[发明专利]一种高浓度有机氨氮废水的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高浓度有机氨氮废水的处理方法，具体是一种利用功率间歇超声波结合过氧化氢氧化来协同处理高浓度有机氨氮废水的方法。

背景技术

随着工农业生产的不断发展和城市人口的日益膨胀，含氮化合物的排放量近年来急剧增加，已成为环境的主要污染源而引起各界的关注。尤其是大量不易降解含氮有机物的随意排放，引起水体中藻类及其他微生物大量繁殖，造成水体富营养化，严重威胁到人类和水中生物的生存。ADC发泡剂生产过程中产生的氨氮废水就是含氮有机物污染的重要来源之一。ADC发泡剂学名偶氮二甲酰胺，又称偶氮二酰胺，分子式C₂H₄N₄O₂，外观呈淡黄色的结晶粉末，是发气量最大、性能最优越、用途最广泛的发泡剂之一。目前我国主要采用尿素法生产ADC发泡剂，其酸性缩合工艺会产生大量的氨氮废水，因其含有大量的无机盐以及有机胺类和偶氮类物质，很难处理。近年来，由于对ADC发泡剂的需求增长，氨氮废水处理技术的开发又明显滞后于工业生产，导致氨氮废水处理技术落后、处理成本高，实际的情况是大量氨氮废水未经任何处理就排入周围环境，造成严重污染的同时也造成了资源的巨大浪费。

目前，国内主要采用空气吹脱法处理氨氮废水。此法是将废水pH值调节到10.5～11.5的范围内，空气不断吹入废水中，使气相和液相充分接触，形成气液传质，使氨气选出，脱离液相，从而达到降低废水中氨氮浓度的目的。这种方法广泛用于处理中高浓度的氨氮废水。空气吹脱法存在的主要缺陷在于：仅能够将废水中的无机氨吹脱出来，对有机氨氮的脱除效果不明显，导致出水的COD含量依然很高，不能达到排放标准，且后续也不易采用生物法降解。另外，由于NH₃极易溶于水的物理性质，使得单纯的空气吹脱工艺很难将氨氮含量降至100mg/L以下，因此要考虑将吹脱与其他新型、高效的废水处理工艺相结合使用的必要性。

超声波有机废水处理技术是新兴的高级氧化技术的一种，主要通过将功率超声引入水中，利用其空化效应降解水中的有机污染物，具有设备简单、操作方便、反应条件温和适用范围广等特点。为了提高废水处理的效果，降低能耗，必须提高声能-空化能的转化效率和空化效应的利用率，这是超声波处理有机废水技术工业化需要解决的主要问题。

发明内容

针对目前超声波处理有机废水的不足之处，本发明首次采用间歇超声技术与过氧化氢协同作用的方法来处理ADC发泡剂生产中产生的高浓度有机氨氮废水。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：主要利用功率超声波在溶液中产生的空化效应来为有机氨氮废水的降解提供良好的反应环境，并且与具有极强氧化性、对环境友好的过氧化氢协同作用，有利于提高空化效应和有机氨氮的去除率。

一种有机氨氮废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)预处理：将氨氮浓度为2000～4000mg/L的有机氨氮废水升温至50～80℃，调节pH值至7～13；

2)对经过预处理的有机氨氮废水采用功率间歇超声波与过氧化氢协同处理，进行有机氨氮的降解；过氧化氢的质量百分浓度为30～40％；其中，超声波的频率为：30～240kHz；功率为50～1200W；间歇方式采取0.1～20min开、0.1～20min关，周期进行，废水在超声波反应器中的停留时间为20～240min。

进一步，超声波的频率为40kHz；功率为100W；间歇方式采取1min开、1min关，周期进行。

其技术效果特点在于：

1)利用超声的空化效应和传质效应。溶液介质在足够大振幅的超声波声压作用下，发生断裂，形成微泡，微泡进一步长大为空化气泡。进入空化气泡的水蒸气在空化效应产生的局部高温和高压下发生分裂和链式反应，产生·OH；同时，空化泡崩溃产生的冲击波和射流，使·OH进入整个溶液。溶液中有机物的超声化学反应包括热解反应和氧化反应两种类型，为溶液中难以降解的有机氨氮提供了其他方法难以达到的多种降解途径。同时，超声波促使介质质点处于振动状态，加强了质点的运动，起到了加速质量传递作用。