[发明专利]废水中铵离子和有机碳的氧化方法

说明书

本发明涉及在100-350℃下用硝酸来氧化含铵离子和有机碳的废水中的铵离子和有机碳的方法。

将化工生产的废水在导入废水处理厂之前先予以处理已经越来越重要了。经过废水处理后仍未改变的成分必须按照相应的先有技术予以除去或至少使其浓度降低。此外，应当先从废水中完全或部分除去易生物降解的有机成分，然后再导入废水处理厂，以降低废水处理的费用。

最佳的废水处理方法应当能消除废水中不易降解的或不降解的化合物，并且降低废水中易降解成分的浓度，使得该步骤的费用低于在废水处理厂中的生物降解的费用。

废水中的铵离子特别麻烦，这是因为经过生物废水处理厂后所述铵离子基本不变。

人们已经提出了多种从废水中除去铵的方法。

例如，DE-A 2938654描述了铵与氧化氮的反应。由于反应是两相反应，此处使用所需的气体NOx带来了过程工程的问题。

DE-A 2740536公开了通过与硝酸盐反应来消除铵的方法。这种方法不能用来除去生物降解性差的化合物，而且还必须向废水中加入盐。

DE-A 2262754公开了一种处理废水的方法，其中含碳杂质在较高温度下在水相中被硝酸氧化，得到气态反应产物。铵离子也被降解，但从实施例可以看到降解的程度还不够。

WO 92/18426公开了一种降解废水中氮化合物的方法，其中，调节各氧化状态下的含氮化合物的比例使得在300-600℃下加热废水时产生不含氧化氮的逸出气体。有机碳的存在对该过程有影响。

DE-A-4107972公开了一种减低在生产硝基苯过程的废水中所含有的芳香族硝基化合物的方法。但是并没有显示这种方法能够除去该废水中的铵离子。

本发明的目的是提供一种方法，它能使废水中的铵离子实际上定量地降解，并且从工程的角度来看是简单易行的，同时可使废水中有机化合物的含量大大降低。而且，相对大量的其它物质如亚硝酸盐或硝酸盐的加入应当不对废水再产生污染。

我们发现，该目标可通过下述方法实现，即在100-350℃下，用硝酸来氧化含有铵离子和有机碳的废水中存在的铵离子和有机碳，其中通过加入有机碳或铵氮将有机碳与铵氮的摩尔比调节到0.3∶1到4∶1的范围内。

在该新方法的一个特别优选的实施方案中，有机碳与铵氮的摩尔比调节到0.7∶1至2∶1的范围。

为了能用新方法从废水中除去铵离子，废水必须含有足量的有机碳。这样便有可能减少硝酸而得到中间体亚硝酸，亚硝酸随后可与铵离子成比例地生成氮。

有机碳通常测定为TOC(有机碳总量)，由下式可得出n，n是每升废水中有机碳的摩尔数： n = TOC 12 ]]>有些废水由于含太少量的有机碳，其有机碳与铵氮的摩尔比不在本发明指定的范围，这时可用有机碳处理。

例如，用与其它含有更多有机碳的废水混合或者加入其它可氧化废料的方法便可达到上述目的。

含铵废水常常还含有提供所需碳的伯胺、肿胺或叔胺，胺本身的浓度被大大降低。因此，本发明方法对于胺生产的废水的处理特别有用。

有些废水由于含太少量的铵氮，其有机碳与铵氮的摩尔比超出了本发明指定的范围，这时可用一定量的铵氮处理。

例如，用与其它含有更多铵氮的废水混合或者加入含氮化合物的方法便可达到上述目的，其中含氮化合物是化工生产中的废料，例如已内酰胺生产中产生的硫酸铵。

如用硝酸处理含有机碳但不含铵离子的废水，大量有机成分便被氧化。所用硝酸被还原成二氧化氮和少量氮气和一氧化二氮，主要被还原成氧化氮。这说明有机成分与硝酸的氧化反应并不十分清楚。

令人惊异的是，在铵离子的存在下，后者在氧化/还原机理中的介入与有机化合物的种类无关，铵离子实际上定量地转化为氮。

在新方法中，硝酸向废水中的加入按常规方式进行，可灵活掌握加到已有的废水中，或者将铵离子和有机碳适当降解。这使得该新方法与湿法氧化或其它已知方法相比更具有适应性和有效性。常规废水所需的硝酸总量以废水为基准计最好为1-10％(重量)。