回转窑富氧燃烧技术的开发,促进了煤在锌冶炼浸出渣火法处理中的应用。某锌冶炼企业在使用回转窑富氧燃烧技术,烟气净化时洗涤液氨氮含量较高,经循环富集达到了400~800mg/L,即使经污水处理系统处置后仍难以达到《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)的氨氮排放标准。而常规的中低浓度氨氮废水脱除工艺存在投资大、效率低、二次污染等问题,因此,急需一种新技术来解决有色冶金废水中氨氮超标问题,实现治污不产污的目的。
1、氨氮工业废水处理技术
通常将NH+4-N浓度小于500mg/L的生活污水和工业废水均定义为中低浓度的氨氮废水。目前,该中低浓度的氨氮废水常采用传统生物脱氮法和物化法来处理。传统生物脱氮工艺被称为三级活性污泥法。在此基础上,人们又提出了A/O工艺、氧化沟、SBR、PASF等改进方法。物化处理氨氮主要有化学沉淀法、吹脱法、离子交换法、折点氯化法等。折点氯化法是指向含有氨氮的废水中加入Cl2或NaClO,Cl2达到一定程度时NH4+-N浓度到达最低点,即折点,其机理为氯气与氨气反应生成氮气。离子交换法是利用固相中的离子和液相中的离子进行可逆化学反应,斜发沸石对NH+4的选择性很强,这种交换树脂利用其所带的可交换离子在固相和气相的界面上发生离子交换,从而实现废水中氨氮的去除,并且吸附饱和的沸石可再生利用。化学沉淀法又称MAP法,是通过向含有氨氮的废水中投加镁化和物、磷酸或磷酸氢盐,使之与废水中NH+4生成难溶的磷酸铵镁沉淀,从而实现废水中氨氮的分离。常规氨氮废水处理技术对比如表1所示。
2、光催化氨氮废水处理技术
光催化是可直接利用太阳能的绿色环保新技术,且其反应产物为惰性气体和水。近年来,该技术已成为环保领域研究热点。光催化水处理技术是通过氧化剂将有机污染物深度氧化分解为无毒的CO2、H2O等无机小分子,氧化剂为反应产生的羟基自由基(?OH)。另外,污水中的重金属离子在光催化还原反应过程中可以被有效去除。
由于TiO2具有优异的光催化活性、较高的化学稳定性和较低的成本而受到广泛关注。目前关于TiO2光催化降解氨氮机理的报道很少。武婕等指出,TiO2光催化降解过程中形成的自由基(OH)和超氧离子(O-2)具有很高的反应活性,可促使无机氮离子发生一系列氧化还原反应。催化反应过程主要为NH+4的氧化和NO-3的还原,同时还将产生一些中间产物,氮气和水是降解的最终产物,二者均不会对环境造成污染。但该过程反应机理还需进一步深入研究。
刘佳等采用水解—沉淀法制备了Cu/La共掺杂纳米TiO2催化剂,光催化试验表明,所得改性光催化剂对氨氮的去除及焦化废水的处理均具有较高的催化活性。光触媒催化反应原理如图1所示。