循環處理氮磷廢水的方法
2023-04-25 06:05:26 1
專利名稱：循環處理氮磷廢水的方法
技術領域：
本發明屬於含氮廢水處理和資源化利用技術領域，尤其涉及循環處理氮磷廢水的方法。
背景技術：
由於人類經濟活動，排放大量的氮磷進入水體，使水體富營養化，發生水華、赤潮現象，對水環境及國民經濟造成巨大損失；氮磷是引起水體富營養化的主要原因，磷又是一種不可再生資源，是重要的化工原料之一。據USGS (美國地質調查局)預測數據顯示，全球的磷礦石儲量只能維持90年。我國國土資源部已將磷礦資源列為2010年後不能滿足國民經濟發展要求的20種礦種之一。因此，廢水脫氮除磷與氮磷營養元素回收利用相結合越來越重要。自1939年在消化汙泥上清液的管道中發現了磷酸氨鎂晶體以來，利用磷酸銨鎂沉澱法回收廢水中氮磷便得到了廣泛的研究。近年來，很多學者對回收後的磷酸氨鎂資源化作了大量研究，主要集中在緩釋肥效等方面。
發明內容
解決的技術問題本發明提供一種循環處理氮磷廢水的方法，拓寬了磷酸銨鎂沉澱法回收氮磷產物的資源化途徑，實現資源的循環利用，保證了經濟社會的可持續發展。技術方案循環處理氮磷廢水的方法，步驟如下A、向廢水中投加正磷酸鹽、銨鹽以及鎂鹽，並用鹼液調節pH值7. 5-12. 0,反應30min-180min,抽濾得到沉澱；所述投加正磷酸鹽、銨鹽及鎂鹽用量為使得廢水中氮磷摩爾配比為0. 9-1. 4，鎂磷摩爾配比為0. 8-1. 2 ；若原廢水中含有磷酸鹽、銨鹽或者鎂鹽，可適當減少投加量至最佳摩爾配比。B、用純水洗滌沉澱物3飛次，風乾或者置於40°C以下烘箱中乾燥48小時，放冷；C、用3%wt 18%wt的鹼液將上步所得沉澱物調成漿糊狀，其中，所加鹼液中0H_和沉澱產物中NH4+化學摩爾比為0. 8^1. 5 ;D、將所得漿糊狀沉澱物置於含有導氣管的密閉容器中，在90-300°C加熱熱解；
E、用吸收液吸收所產生氣體，熱解完成後，收集熱解固體產物；F、將吸收液加入到含磷廢水中，重複步驟A-E ;將步驟E中回收的固體熱解產物投加到含氮廢水中，重複步驟A-E。廢水包括僅含氮不含磷的廢水、僅含磷不含氮的廢水、以及同時含有氮磷的廢水。所述正磷酸鹽為磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鎂或磷酸氫鎂；所述銨鹽為氯化銨或硫酸氨；所述鎂鹽為氯化鎂或氫氧化鎂。A和C中所述鹼液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。步驟E中所用吸收液為硫酸或鹽酸。各摩爾比中如無特別說明，氮指代NH4+、磷指代P043_、鎂指代Mg2+。 磷酸銨鎂分子式為MgNH4PO4 6H20，其中氮鎂磷摩爾比為I : I : 1，但在偏離磷酸銨鎂(MAP)晶體形成最佳pH值或者有其他幹擾離子(如鈣離子、碳酸根離子等)存在時，容易形成其他雜質，如磷酸鎂、磷酸鈣、氫氧化鎂、羥磷酸鈣、磷酸氫鈣等，在形成磷酸銨鎂沉澱的反應體系中，反應方程式如下
Mg2++NH4.+P0廣一MgNH4PO4 6H20在90攝氏度到300攝氏度下熱解，主要熱解反應方程式如下MgNH4PO4 6H20 — MgAP04+NH3+H20 (其中 A 代表 Na、K 等)(I)氣體吸收反應方程式如下NH3+H+ — NH4 + (2)回收熱解固體產物除氮反應方程式如下MgAP04+NH4++H20 — MgNH4PO4 6H20 (其中 A 代表 Na、K 等)有益效果磷酸銨鎂沉澱法回收處理氮磷廢水，工藝簡單可行，條件容易控制；本發明拓寬了磷酸銨鎂沉澱法回收氮磷產物的資源化途徑，實現資源的循環利用，保證了經濟社會的可持續發展。
具體實施例方式實施例I :用氯化銨配置模擬含氨氮400mg/L的廢水，磷酸二氫鈉和氯化鎂分別作為磷源及鎂源加入到廢水中，其中氮磷摩爾比為I. 4,鎂磷摩爾比為I,用氫氧化鈉調節pH值為9.5,在轉速300轉/分的轉速下反應I小時，靜置倒掉上清液，用純水洗滌沉澱5次，然後用真空泵抽濾得沉澱，置於乾燥皿中於40攝氏度烘箱中乾燥48小時，然後轉移至乾燥器中冷卻得MAP沉澱，重複以上步驟至產生大量MAP沉澱。稱取IOOgMAP於IOOOmL梨型瓶中，然後稱取16g氫氧化鈉溶於IOOmL純水中，將配置的氫氧化鈉溶液倒入梨型瓶中混勻，在150°C下密封攪拌熱解3小時後，用90度抽氣接頭導氣，冷凝管冷卻，將四個各盛放250mL 6M/L的鹽酸溶液吸收瓶並聯放置，吸收生成的氨氣，並多次熱解新MAP吸收氨氣製得較高濃度銨鹽， 將所得銨鹽溶液與IL含磷114mg/L的模擬廢水中(混合後磷初始濃度為57mg/L)，以氯化鎂作為鎂源調節鎂磷摩爾比為1，用氫氧化鈉調節PH值為9. 0，攪拌速度為300轉/分，反應時間2小時，然後過濾測定過濾液中殘留氮磷濃度，氮去除率為17. 7%，磷去除率為54. 9%，然後將沉澱重新製成高濃度銨鹽溶液，如此重複四次，氮去除率分別為16. 9%、15. 8%、16. 3%及15. 3%，P去除率為54. 2%,53. 6%,53. 9%及53. 2% ;稱取4g熱解固體產物，投加到800mg/L模擬氨氮廢水200mL中，用氫氧化鈉調節pH值9. 0，攪拌速度300轉/分，反應時間I小時，過濾測定殘餘氮濃度，氮去除率為95. 3%，然後將沉澱重新熱解得到固體，如此重複4次，氨氮去除率分別為94. 6%、91. 9%,88. 7及85. 2%。實施例2:用氯化銨配置模擬含氨氮400mg/L的廢水，磷酸氫二鉀和氯化鎂分別作為磷源及鎂源，氮磷摩爾比為I. 2，鎂磷摩爾比為I. 2，用氫氧化鈉調節pH值為9. 0，在轉速250轉/分的轉速下反應I小時，靜置倒掉上清液，用純水洗滌沉澱5次，然後用真空泵抽濾得沉澱，風乾，重複以上步驟至產生大量MAP沉澱。稱取IOOgMAP於IOOOmL梨型瓶中，然後稱取15g氫氧化鉀溶於IOOmL純水中，將配置的氫氧化鈉溶液倒入梨型瓶中混勻，在250°C下密封攪拌熱解3小時後，用90度抽氣接頭導氣，冷凝管冷卻，將四個各盛放250mL 5M/L的硫酸溶液吸收瓶並聯放置，吸收生成的氨氣，並多次熱解新MAP吸收氨氣製得較高濃度銨鹽，將所得銨鹽溶液與IL含磷400mg/L的模擬廢水中(混合後磷初始濃度為200mg/L)，以氯化鎂作為鎂源調節鎂磷摩爾比為I. 2，用氫氧化鈉調節pH值為9. 5，攪拌速度為250轉/分，反應時間2小時，然後過濾測定過濾液中殘留氮磷濃度，氮去除率為54. 4%，磷去除率為85. 8%，然後將沉澱重新製成高濃度銨鹽溶液，如此重複四次，氮去除率分別為55. 3%,53. 7%,54. 2%及53. 9%，P去除率為86. 1%、84. 9%,84. 7%及85. 1% ;稱取4g熱解固體產物，投加到800mg/L模擬氨氮廢水200mL中，用氫氧化鈉調節pH值9. O，攪拌速度250轉/分，反應時間I小時，過濾測定殘餘氮濃度，氮去除率為94. 3%，然後將沉澱重新熱解得到固體，如此重複4次，氨氮去除率分別為93. 7%、91. 2%,88. 9及86. 1%。實施例3 用氯化銨配置模擬含氨氮400mg/L的廢水，A、向廢水中投加磷酸二氫鈉、氯化銨以及氯化鎂，並用氫氧化鉀溶液調節PH值12. 0，反應lOOmin，抽濾得到沉澱；所述投加磷酸二氫鈉、氯化銨及氯化鎂用量使得廢水中氮磷摩爾配比為0. 9，鎂磷摩爾配比為0. 8 ;B、用純水洗滌沉澱物5次，風乾48小時，放冷；C、用10%wt的氫氧化鉀溶液將上步所得沉澱物調成漿糊狀，其中，所加氫氧化鉀溶液中OIT和沉澱產物中NH4+化學摩爾比為I. 0 ;D、將所得漿糊狀沉澱物置於含有導氣管的密閉容器中，在200°C加熱熱解；E、用硫酸吸收所產生氣體， 熱解完成後，收集熱解固體產物；F、將硫酸吸收液加入到含磷400mg/L的模擬廢水中，重複步驟A-E，四個循環，磷去除率為83. 1%、85. 9%,87. 7%及86. 1% ;將步驟E中回收的固體熱解產物投加到含氨氮400mg/L的廢水中，重複步驟A-E，四個循環，氮去除率分別為52. 3%、55. 7%、51. 2% 及 53. 9%。實施例4 取實際養殖廢水,含磷90mg/L，含氮700mg/L，用氯化鎂調節鎂磷摩爾比為I,用氫氧化鈉調節PH值為9. 5，在轉速300轉/分的轉速下反應3小時，靜置倒掉上清液，用純水洗滌沉澱5次，然後用真空泵抽濾得沉澱，置於乾燥皿中於40攝氏度烘箱中乾燥48小時，重複以上步驟至產生大量MAP沉澱。稱取IOOgMAP於IOOOmL梨型瓶中，然後稱取16g氫氧化鈉溶於IOOmL純水中，將配置的氫氧化鈉溶液倒入梨型瓶中混勻，在250°C下密封攪拌熱解3小時後，用90度抽氣接頭導氣，冷凝管冷卻，將四個各盛放250mL 5M/L的硫酸溶液吸收瓶並聯放置，吸收生成的氨氣，並多次熱解新MAP吸收氨氣製得較高濃度銨鹽，將所得銨鹽溶液與IL含磷400mg/L的廢水中(混合後磷初始濃度為200mg/L)，以氯化鎂作為鎂源調節鎂磷摩爾比為I，用氫氧化鈉調節pH值為9. 0，攪拌速度為250轉/分，反應時間2小時，然後過濾測定過濾液中殘留氮磷濃度，氮去除率為48. 6%，磷去除率為80. 8%，然後將沉澱重新製成高濃度銨鹽溶液，如此重複四次，氮去除率分別為47. 3%,46. 2%,47. 5%及46. 7%, P去除率為81. 2%,79. 7%,80. 3%及80. 1% ;稱取4g熱解固體產物，投加到800mg/L模擬氨氮廢水200mL中，用氫氧化鈉調節pH值9. 0，攪拌速度250轉/分，反應時間I小時，過濾測定殘餘氮濃度，氮去除率為86. 8%，然後將沉澱重新熱解得到固體，如此重複4次，氨氮去除率分別為 87. 2%, 84. 7%, 82. 4 及 79. 9%。上述具體實施方式
不以任何形式限制本發明的技術方案，凡是採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案均落在本發明的保護範圍。
權利要求
1.循環處理氮磷廢水的方法，其特徵在於步驟如下 A、向廢水中投加正磷酸鹽、銨鹽以及鎂鹽，並用鹼液調節pH值7.5-12.0，反應30min-180min，抽濾得到沉澱；所述投加正磷酸鹽、銨鹽及鎂鹽用量為使得廢水中氮磷摩爾配比為O. 9-1. 4,鎂磷摩爾配比為O. 8-1. 2 ； B、用純水洗滌沉澱物3飛次，風乾或者置於40°C以下烘箱中乾燥48小時，放冷； C、用3%Wt 18%Wt的鹼液將上步所得沉澱物調成漿糊狀，其中，所加鹼液中Off和沉澱產物中NH4+化學摩爾比為O. 8^1. 5 ； D、將所得漿糊狀沉澱物置於含有導氣管的密閉容器中，在90-300°C加熱熱解； E、用吸收液吸收所產生氣體，熱解完成後，收集熱解固體產物； F、將吸收液加入到含磷廢水中，重複步驟A-E;將步驟E中回收的固體熱解產物投加到含氮廢水中，重複步驟A-E。
2.根據權利要求I所述循環處理氮磷廢水的方法，其特徵在於所述正磷酸鹽為磷酸ニ氫鉀、磷酸氫ニ鉀、磷酸ニ氫鈉、磷酸氫ニ鈉、磷酸鎂或磷酸氫鎂；所述銨鹽為氯化銨或硫酸氨；所述鎂鹽為氯化鎂或氫氧化鎂。
3.根據權利要求I所述循環處理氮磷廢水的方法，其特徵在於A和C中所述鹼液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。
4.根據權利要求I所述循環處理氮磷廢水的方法，其特徵在於步驟E中所用吸收液為硫酸或鹽酸。
全文摘要
循環處理氮磷廢水的方法，步驟如下A、向廢水中投加正磷酸鹽、銨鹽以及鎂鹽，並用鹼液調節pH值，抽濾得到沉澱；B、用純水洗滌沉澱物，乾燥放冷；C、用鹼液將上步所得沉澱物調成漿糊狀；D、將所得漿糊狀沉澱物置於含有導氣管的密閉容器中，加熱熱解；E、用吸收液吸收所產生氣體，熱解完成後，收集熱解固體產物；F、將吸收液加入到含磷廢水中，重複步驟A-E；將步驟E中回收的固體熱解產物投加到含氮廢水中，重複步驟A-E。本發明拓寬了磷酸銨鎂沉澱法回收氮磷產物的資源化途徑，實現資源的循環利用，保證了經濟社會的可持續發展。
文檔編號C02F1/52GK102674516SQ20121016072
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者於東盛, 任高翔, 倪利曉, 儲祥林, 朱亮, 李勇, 李時銀, 胡淑珍 申請人:河海大學