權(quán)利要求

1.用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的催化劑，所述的催化劑為粉末型MgO基催化劑，其特征在于，制作方法如下： 第一步：選擇載體： 選擇100～400目的水淬渣為催化劑載體； 第二步：配制3.5％Mg2+的硝酸鎂溶液： 按重量百分組分取工業(yè)純以上級(jí)別的六水硝酸鎂35～40、水60～65的比例配置而成； 第三步：浸漬： 將催化劑載體浸入硝酸鎂溶液中，浸漬4小時(shí)以上，使鎂負(fù)載到載體表面； 第四步：干燥： 從硝酸鎂溶液中取出催化劑載體，在室溫下晾干后，放入烘箱，在100～120℃條件下干燥12小時(shí)以上； 第五步：焙燒： 將上述干燥后的催化劑載體放入爐中，在400～600℃條件下焙燒4小時(shí)以上，即制得負(fù)載型催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的催化劑，其特征在于：所述的水淬渣200目以上。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的催化劑，其特征在于：所述的水淬渣，為銅冶煉水淬渣、鋼冶煉水淬渣的一種或幾種。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)軸支撐軸承汽車配件，其特征在于：軸承(3)的頂部中間部位嵌入連接有軸蓋(302)，所述軸蓋(302)的外圍外壁與軸承(3)的內(nèi)側(cè)內(nèi)壁相連。 5.無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝，其特征在于：采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的催化劑，通過(guò)預(yù)處理單元和臭氧催化氧化單元完成脫氮作用； 所述預(yù)處理單元包括格柵渠、反應(yīng)池和沉淀池； 其中格柵渠設(shè)置格柵，為粗、細(xì)兩道，采用人工格柵手動(dòng)清渣或者機(jī)械格柵自動(dòng)清渣；反應(yīng)池包括快混池和絮凝池，分別安裝轉(zhuǎn)速快慢和形式不一樣的攪拌機(jī)；沉淀池為平流式或輻流式沉淀池，含進(jìn)水、出水和排泥裝置；快混池停留時(shí)間不低于30秒；絮凝池停留時(shí)間不低于22分鐘；沉淀池停留時(shí)間不低于2.5小時(shí)；沉淀池的水力負(fù)荷控制為0.5～1.8m3/(m2·h)范圍內(nèi)； 所述臭氧催化氧化單元包括臭氧催化氧化池和催化劑回流池，其中臭氧催化氧化池設(shè)置MgO基催化劑、穿孔曝氣管、進(jìn)水口和出水堰；臭氧催化氧化池的水力停留時(shí)間為1～2小時(shí)，MgO基催化劑用量控制在池體體積的5～20％。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝，其特征在于：催化劑回流池為斜管沉淀池，催化劑回流池停留時(shí)間不低于0.25小時(shí)，回收的催化劑再循環(huán)泵回流至臭氧催化反應(yīng)池。 7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝，其特征在于：所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在快混池停留時(shí)間為1分鐘。 8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝，其特征在于：所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在絮凝池停留時(shí)間為30分鐘。 9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝，其特征在于：所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在沉淀池停留時(shí)間為4小時(shí)。 10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝，其特征在于：所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在催化劑回流池停留時(shí)間為0.5小時(shí)。

說(shuō)明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢(污)水處理領(lǐng)域，具體涉及一種用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的催化劑及廢水處理工藝。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的深入推進(jìn)，產(chǎn)生的廢(污)水越來(lái)越多，嚴(yán)重影響生活環(huán)境。廢水中氨氮的構(gòu)成主要有兩大類，一種是氨水形成的氨氮，一種是無(wú)機(jī)氨形成的氨氮，主要是硫酸銨，氯化銨等。一般分四種：有機(jī)氮、氨氮、亞硝態(tài)氮(NO2-)和硝態(tài)氮(NO3-)。而自然地表水體和地下水體中主要以硝態(tài)氮(NO3-)為主。高氨氮廢水的一般的形成是由于氨水和無(wú)機(jī)氨共同存在所造成的，一般上pH在中性以上的廢水氨氮的主要來(lái)源是無(wú)機(jī)氨和氨水共同的作用，pH在酸性的條件下廢水中的氨氮主要由于無(wú)機(jī)氨所導(dǎo)致。高濃度無(wú)機(jī)氨氮其顯著特征是：(1)主要污染物為氨氮和硝態(tài)氮,氨氮和硝態(tài)氮含量高，氨氮濃度范圍在40mg/L—300mg/L，硝態(tài)氮濃度范圍在20mg/L—40mg/L；(2)有機(jī)碳含量很低，基本上不含磷，可生化性差；(3)水量大，水量為每天數(shù)千噸至過(guò)萬(wàn)噸不等；(4)氨氮濃度波動(dòng)明顯。目前處理氨氮主要有如下方法：傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)、氨吹脫法、離子交換法、折點(diǎn)氯法、鳥糞石沉淀法。氨吹脫法、離子交換法、折點(diǎn)氯法、鳥糞石沉淀法普遍存在能耗大，存在二次污染，處理成本偏高等問題。而傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)雖然脫氮效果較好，但有硝化反硝化不宜控制等缺點(diǎn)。

現(xiàn)今，針對(duì)無(wú)機(jī)氨氮廢水的主要污染物氨氮和硝態(tài)氮，生化處理是最為經(jīng)濟(jì)的方式，其主要原理是通過(guò)硝化與反硝化、短程硝化反硝化或者厭氧氨氧化，短程硝化反硝化因?yàn)楣に噮?shù)控制嚴(yán)格，厭氧氨氧化因?yàn)閷?duì)水溫要求高和工藝參數(shù)控制更為嚴(yán)格，因此，兩者目前都很難在面源污染無(wú)機(jī)氨氮廢水處理中得到實(shí)際應(yīng)用，所以硝化與反硝化是目前無(wú)機(jī)氨氮廢水處理的主要生化處理工藝，例如活性污泥法的硝化反硝化生化工藝、接觸氧化法的硝化和反硝化工藝在實(shí)際無(wú)機(jī)氨氮廢水處理項(xiàng)目中都有應(yīng)用。整體而言，在硝化和反硝化的處理過(guò)程中對(duì)運(yùn)行溫度、碳源需求量和供氧等具有較高的要求，這也極大地限制了硝化與反硝化對(duì)無(wú)機(jī)氨氮廢水處理的大面積使用。因此，在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的當(dāng)前，亟需突破性開發(fā)能夠在較低溫下運(yùn)行、碳源需求量少和供氧成本低的面源污染無(wú)機(jī)氨氮廢水處理系統(tǒng)及其工藝，以解決目前無(wú)機(jī)氨氮廢水處理存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的催化劑及廢水處理工藝，以解決上述背景技術(shù)中提及的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的催化劑，所述的催化劑為粉末型MgO基催化劑，其制作方法如下：

第一步：選擇載體

選擇100～400目的水淬渣為催化劑載體；

第二步：配制3.5％Mg2+的硝酸鎂溶液

按重量百分組分取工業(yè)純以上級(jí)別的六水硝酸鎂35～40、水60～65的比例配置而成；

第三步：浸漬

將催化劑載體浸入硝酸鎂溶液中，浸漬4小時(shí)以上，使鎂負(fù)載到載體表面；

第四步：干燥

從硝酸鎂溶液中取出催化劑載體，在室溫下晾干后，放入烘箱，在100～120℃條件下干燥12小時(shí)以上；

第五步：焙燒

將上述干燥后的催化劑載體放入爐中，在400～600℃條件下焙燒4小時(shí)以上，即制得負(fù)載型催化劑；

優(yōu)先地，所述的水淬渣200目以上；

優(yōu)選的，所述的水淬渣，為銅冶煉水淬渣、鋼冶煉水淬渣的一種或幾種；

一種用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝，通過(guò)預(yù)處理單元和臭氧催化氧化單元完成脫氮作用；

所述預(yù)處理單元包括格柵渠、反應(yīng)池和沉淀池；

其中格柵渠設(shè)置格柵，為粗、細(xì)兩道，采用人工格柵手動(dòng)清渣或者機(jī)械格柵自動(dòng)清渣；反應(yīng)池包括快混池和絮凝池，分別安裝轉(zhuǎn)速快慢和形式不一樣的攪拌機(jī)；沉淀池為平流式或輻流式沉淀池，含進(jìn)水、出水和排泥裝置；快混池停留時(shí)間不低于30秒；絮凝池停留時(shí)間不低于22分鐘；沉淀池停留時(shí)間不低于2.5小時(shí)；沉淀池的水力負(fù)荷控制為0.5～1.8m3/(m2·h)范圍內(nèi)；

所述臭氧催化氧化單元包括臭氧催化氧化池和催化劑回流池，其中臭氧催化氧化池設(shè)置MgO基催化劑、穿孔曝氣管、進(jìn)水口和出水堰；臭氧催化氧化池的水力停留時(shí)間為1～2小時(shí)，MgO基催化劑用量控制在池體體積的5～20％；催化劑回流池為斜管沉淀池，催化劑回流池停留時(shí)間不低于0.25小時(shí)，回收的催化劑再循環(huán)泵回流至臭氧催化反應(yīng)池。

優(yōu)選地，所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在快混池停留時(shí)間為1分鐘；

優(yōu)選地，所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在絮凝池停留時(shí)間為30分鐘；

優(yōu)選地，所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在沉淀池停留時(shí)間為4小時(shí)；

優(yōu)選地，所述的無(wú)機(jī)氨氮廢水在催化劑回流池停留時(shí)間為0.5小時(shí)；

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本種發(fā)明的有益效果是:

首先，本發(fā)明系統(tǒng)的單元設(shè)計(jì)完善，適應(yīng)性強(qiáng)；同時(shí)可以根據(jù)進(jìn)水氨氮的濃度設(shè)置多級(jí)臭氧催化氧化單元，保證整個(gè)處理系統(tǒng)和處理工藝的效果。

其次，本發(fā)明的臭氧催化氧化單元中臭氧在MgO基催化劑作用下氧化氨氮，通過(guò)催化劑吸附氨氮，再與臭氧反應(yīng)生成硝酸鹽。流失的MgO基催化劑經(jīng)斜管沉淀池過(guò)濾后再循環(huán)泵入臭氧催化反應(yīng)池。

第三，本發(fā)明的臭氧催化氧化單元占地少，停留時(shí)間短，大幅節(jié)省用地，投資成本低。

第四，本發(fā)明的臭氧催化氧化單元不受低溫等氣候影響。

第五，本發(fā)明的水淬渣來(lái)源廣泛，成本低廉，同時(shí)制備方法簡(jiǎn)單具有催化穩(wěn)定性好、不易流失、且不引入二次污染、無(wú)需進(jìn)行后處理、可再生重復(fù)使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的圖1無(wú)機(jī)氨氮廢水處理工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明的臭氧催化氧化單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、池壁；2、池蓋；3、臭氧進(jìn)氣管；4、布水系統(tǒng)；5、催化劑；6、曝氣管；7、池底；8、回流池進(jìn)水堰；9、斜管；10、回流池出水堰。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

無(wú)機(jī)氨氮廢水的處理工藝單元包括預(yù)處理單元和臭氧催化氧化單元。其中預(yù)處理單元包括格柵渠、反應(yīng)池和沉淀池，臭氧催化氧化單元包括臭氧催化氧化池和催化劑回流池。

預(yù)處理單元包括格柵渠、反應(yīng)池和沉淀池構(gòu)成，其中格柵渠設(shè)置格柵，為粗、細(xì)兩道，采用人工格柵手動(dòng)清渣或者機(jī)械格柵自動(dòng)清渣；反應(yīng)池分為快混池和絮凝池，分別安裝轉(zhuǎn)速快慢和形式不一樣的攪拌機(jī)；沉淀池為平流式或輻流式沉淀池，含進(jìn)水、出水和排泥裝置。快混池停留時(shí)間最優(yōu)為1分鐘，不低于30秒；絮凝池停留時(shí)間最優(yōu)為30分鐘，不低于22分鐘；沉淀池停留時(shí)間最優(yōu)為4小時(shí)，不低于2.5小時(shí)；沉淀池的水力負(fù)荷控制為0.5～1.8m3/(m2·h)范圍內(nèi)。

臭氧催化氧化單元包括臭氧催化氧化池和催化劑回流池，其中臭氧催化氧化池設(shè)置MgO基催化劑、穿孔曝氣管、進(jìn)水口和出水堰。臭氧催化氧化池的水力停留時(shí)間為1～2小時(shí)，MgO基催化劑用量控制在池體體積的5～20％。催化劑回流池為斜管沉淀池，催化劑回流池停留時(shí)間最優(yōu)為0.5小時(shí)，不低于0.25小時(shí)，回收的催化劑再循環(huán)泵回流至臭氧催化反應(yīng)池。

針對(duì)無(wú)機(jī)氨氮污染處理系統(tǒng)，其處理工藝為，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

催化劑制備過(guò)程如下：

第一步：選擇載體

選擇100～400目的水淬渣為催化劑載體，優(yōu)先地，200目以上的水淬渣；

第二步：配制3.5％Mg2+的硝酸鎂溶液

按重量百分組分取工業(yè)純以上級(jí)別的六水硝酸鎂35～40、水60～65的比例配置而成；

第三步：浸漬

將催化劑載體浸入硝酸鎂溶液中，浸漬4小時(shí)以上，使鎂負(fù)載到載體表面；

第四步：干燥

從硝酸鎂溶液中取出催化劑載體，在室溫下晾干后，放入烘箱，在100～120℃條件下干燥12小時(shí)以上；

第五步：焙燒

將上述干燥后的催化劑載體放入爐中，在400℃條件下焙燒4小時(shí)，即制得MgO基催化劑；

將催化劑投入臭氧催化氧化池中，投加量為臭氧催化氧化池體積的10％，臭氧催化氧化池的停留時(shí)間為1小時(shí)。針對(duì)某稀土尾水進(jìn)行中試研究，原水氨氮130～160mg/l，經(jīng)格柵、混凝沉淀預(yù)處理后，再經(jīng)臭氧氧化單元處理后，出水氨氮為6.8～8.5mg/l。

實(shí)施例2

催化劑制備過(guò)程如下：

第一步：選擇載體

選擇100～400目的水淬渣為催化劑載體，優(yōu)先地，200目以上的水淬渣；

第二步：配制3.5％Mg2+的硝酸鎂溶液

按重量百分組分取工業(yè)純以上級(jí)別的六水硝酸鎂35～40、水60～65的比例配置而成；

第三步：浸漬

將催化劑載體浸入硝酸鎂溶液中，浸漬4小時(shí)以上，使鎂負(fù)載到載體表面；

第四步：干燥

從硝酸鎂溶液中取出催化劑載體，在室溫下晾干后，放入烘箱，在100～120℃條件下干燥12小時(shí)以上；

第五步：焙燒

將上述干燥后的催化劑載體放入爐中，在400℃條件下焙燒4小時(shí)，即制得MgO基催化劑；

將催化劑投入臭氧催化氧化池中，投加量為臭氧催化氧化池體積的20％，臭氧催化氧化池的停留時(shí)間為2小時(shí)。針對(duì)某稀土尾水進(jìn)行中試研究，原水氨氮630～700mg/l，經(jīng)格柵、混凝沉淀預(yù)處理后，再經(jīng)臭氧氧化單元處理后，出水氨氮為16.7～21.9mg/l。

實(shí)施例3

催化劑制備過(guò)程如下：

第一步：選擇載體

選擇100～400目的水淬渣為催化劑載體，優(yōu)先地，200目以上的水淬渣；

第二步：配制3.5％Mg2+的硝酸鎂溶液

按重量百分組分取工業(yè)純以上級(jí)別的六水硝酸鎂35～40、水60～65的比例配置而成；

第三步：浸漬

將催化劑載體浸入硝酸鎂溶液中，浸漬4小時(shí)以上，使鎂負(fù)載到載體表面；

第四步：干燥

從硝酸鎂溶液中取出催化劑載體，在室溫下晾干后，放入烘箱，在100～120℃條件下干燥12小時(shí)以上；

第五步：焙燒

將上述干燥后的催化劑載體放入爐中，在600℃條件下焙燒4小時(shí)，即制得MgO基催化劑；

將催化劑投入臭氧催化氧化池中，投加量為臭氧催化氧化池體積的10％，臭氧催化氧化池的停留時(shí)間為1.0小時(shí)。針對(duì)某稀土尾水進(jìn)行中試研究，原水氨氮130～160mg/l，經(jīng)格柵、混凝沉淀預(yù)處理后，再經(jīng)臭氧氧化單元處理后，出水氨氮為10.2～15.2mg/l。

實(shí)施例4

催化劑制備過(guò)程如下：

第一步：選擇載體

選擇100～400目的水淬渣為催化劑載體，優(yōu)先地，200目以上的水淬渣；

第二步：配制3.5％Mg2+的硝酸鎂溶液

按重量百分組分取工業(yè)純以上級(jí)別的六水硝酸鎂35～40、水60～65的比例配置而成；

第三步：浸漬

將催化劑載體浸入硝酸鎂溶液中，浸漬4小時(shí)以上，使鎂負(fù)載到載體表面；

第四步：干燥

從硝酸鎂溶液中取出催化劑載體，在室溫下晾干后，放入烘箱，在100～120℃條件下干燥12小時(shí)以上；

第五步：焙燒

將上述干燥后的催化劑載體放入爐中，在400℃條件下焙燒4小時(shí)，即制得MgO基催化劑；

將催化劑投入臭氧催化氧化池中，投加量為臭氧催化氧化池體積的5％，臭氧催化氧化池的停留時(shí)間為1.0小時(shí)。針對(duì)某稀土尾水進(jìn)行中試研究，原水氨氮130～160mg/l，經(jīng)格柵、混凝沉淀預(yù)處理后，再經(jīng)臭氧氧化單元處理后，出水氨氮為17.4～23.4mg/l。

實(shí)施例5

催化劑制備過(guò)程如下：

第一步：選擇載體

選擇100～400目的水淬渣為催化劑載體，優(yōu)先地，200目以上的水淬渣；

第二步：配制3.5％Mg2+的硝酸鎂溶液

按重量百分組分取工業(yè)純以上級(jí)別的六水硝酸鎂35～40、水60～65的比例配置而成；

第三步：浸漬

將催化劑載體浸入硝酸鎂溶液中，浸漬4小時(shí)以上，使鎂負(fù)載到載體表面；

第四步：干燥

從硝酸鎂溶液中取出催化劑載體，在室溫下晾干后，放入烘箱，在100～120℃條件下干燥12小時(shí)以上；

第五步：焙燒

將上述干燥后的催化劑載體放入爐中，在500℃條件下焙燒4小時(shí)，即制得MgO基催化劑；

將催化劑投入臭氧催化氧化池中，投加量為臭氧催化氧化池體積的10％，臭氧催化氧化池的停留時(shí)間為1.0小時(shí)。針對(duì)某錳礦尾水進(jìn)行中試研究，原水氨氮70～110mg/l，經(jīng)格柵、混凝沉淀預(yù)處理后，再經(jīng)臭氧氧化單元處理后，出水氨氮為5.2～7.6mg/l。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。

用于無(wú)機(jī)氨氮廢水的催化劑及廢水處理工藝.pdf