一種回收廢水中氨氮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種回收廢水中氨氮的方法，更具體地說(shuō)，是一種經(jīng)濟(jì)的氨氮廢水循環(huán)處理方法，可高效去除廢水中的氨氮，屬于廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，磷酸銨鎂結(jié)晶沉氨法得到了廣泛的研宄。磷酸銨鎂結(jié)晶法是通過(guò)向氨氮廢水中投加可溶性鎂鹽和磷酸鹽與廢水中的氨氮形成磷酸銨鎂晶體而達(dá)到去除氨氮的目的。此法可以解決煤化工廢水等生化抑制廢水生化脫氮效果差的問(wèn)題并且磷酸銨鎂是良好的緩釋肥，在去除廢水氨氮的同時(shí)，沉淀產(chǎn)物還可進(jìn)行資源化利用。然而，藥劑成本過(guò)高限制了磷酸銨鎂法的推廣使用，是此法研宄的一個(gè)難點(diǎn)。
[0003]針對(duì)藥劑成本過(guò)高的難題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了一些解決辦法。發(fā)表的文章主要有:此類(lèi)技術(shù)主要是通過(guò)磷酸銨鎂熱解產(chǎn)物循環(huán)來(lái)達(dá)到降低藥劑成本的作用，為了提高磷酸銨鎂熱解的釋氨率，在磷酸銨鎂熱解過(guò)程中，加入了氫氧化鈉溶液，提高磷酸銨鎂熱解過(guò)程中氨氮的釋放。Tao Zhang等研宄表明，通過(guò)熱解磷酸銨鎂氨氮釋放率超過(guò)90%。然而，磷酸銨鎂熱解過(guò)程中熱解產(chǎn)物與過(guò)量的水蒸汽形成磷酸鹽鎂，磷酸鹽鎂同磷酸銨鎂一樣，最終分解成磷酸氫鎂，但磷酸鹽鎂比磷酸銨鎂性能更穩(wěn)定，所需熱解溫度更高，熱解時(shí)間更長(zhǎng)。因此，在磷酸銨鎂熱解過(guò)程中添加氫氧化鈉溶液，雖然能提高氨氮的釋放率，但同時(shí)會(huì)提高能耗，增加廢水處理成本。
[0004]Shilong He等利用磷酸銨鎂熱解產(chǎn)物循環(huán)處理垃圾滲濾液時(shí)，第一次氨氮去除率達(dá)到84%，第六次則降為62%; Mustafa Trker等利用磷酸銨鎂熱解產(chǎn)物循環(huán)處理厭氧上清液時(shí)，第一次氨氮去除率達(dá)到92%，第五次則降為77%。磷酸銨鎂循環(huán)沉氨過(guò)程中，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，氨氮去除率出現(xiàn)明顯下降。Shigeru Sugiyama等認(rèn)為，磷酸錢(qián)鎂熱解過(guò)程中，伴隨有焦磷酸鎂衍生物的生成，而焦磷酸鎂的沉氨能力很差。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，焦磷酸鎂含量逐步上升，導(dǎo)致氨氮去除率隨著循環(huán)次數(shù)的增加明顯下降。目前為止，尚未見(jiàn)一種運(yùn)行成本低，回收效果穩(wěn)定、高效回收方法的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中磷酸銨鎂結(jié)晶法去除廢水中氨氮成本高、回收利用效率不高的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟(jì)的回收廢水中氨氮的方法，它可以有效解決磷酸銨鎂結(jié)晶法藥劑成本過(guò)高的問(wèn)題，同時(shí)解決了熱解回收磷酸銨鎂方法中隨著磷酸銨鎂循環(huán)沉氨次數(shù)的增加氨氮去除率下降的難題。
[0006]本發(fā)明所述回收廢水中氨氮的方法，具體包括以下步驟:
(I)將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體投入酸性溶液進(jìn)行酸解，在10°c ~60°C溫度下酸解l~3h，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?70%的磷酸銨鎂溶液，將磷酸銨鎂溶液注入到分離極室中，保持電流密度為10?40ma/cm2的條件下，分離2?5h，得分離后的陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)物； (2)向廢水中投加步驟(I)獲得的陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)物，使得mg2+:廢水中氨氮:po431?爾比為0.9-1.4:1:0.6-1.3，陰陽(yáng)極產(chǎn)物與廢水中的氨氮形成磷酸銨鎂晶體，沉淀并與廢水分離；
(3)回收步驟(2)中的磷酸銨鎂晶體溶液到酸溶液中，在10°C~60°C溫度下酸解l~3h，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%?70%的磷酸銨鎂溶液；將磷酸銨鎂溶液注入到分離極室中，保持電流密度為10?40ma/cm2的條件下，分離2?5h，得分離后的陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)物，投入廢水循環(huán)除氨。
[0007]本發(fā)明中磷酸銨鎂晶體是一種堿性晶體，可以溶解在酸溶液中，將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體溶解到酸溶液中配置成一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磷酸銨鎂溶液，此時(shí)磷酸銨鎂溶液中含有大量的鎂離子，磷酸根離子和銨根離子；陰陽(yáng)離子交換膜具有選擇透過(guò)性，陽(yáng)膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而陰膜只允許陰離子通過(guò)，利用離子交換膜可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)磷酸根與鎂離子的分離及銨根離子的去除。將磷酸銨鎂溶液注入到膜分離極室中，調(diào)節(jié)電滲析系統(tǒng)的電流密度，控制分離時(shí)間，處理完成后將分離產(chǎn)物投入廢水除氨，回收磷酸銨鎂固體循環(huán)沉氨。
[0008](I)本發(fā)明采用磷酸銨鎂酸解液經(jīng)電滲析系統(tǒng)分離后的產(chǎn)物循環(huán)除氨的技術(shù)方案，不僅降低了磷酸銨鎂結(jié)晶法沉氨的藥劑成本，而且，可以實(shí)現(xiàn)磷酸根和鎂離子的同時(shí)回收，回收產(chǎn)物過(guò)程中沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生，回收效率高；循環(huán)過(guò)程中，不存在隨著磷酸銨鎂酸解液經(jīng)電滲析系統(tǒng)分離后的產(chǎn)物循環(huán)除氨循環(huán)次數(shù)的增加除氨率下降的問(wèn)題。
[0009]( 2 )磷酸銨鎂酸解液經(jīng)電滲析系統(tǒng)分離的過(guò)程中，步驟(I)中，酸性溶液的pH小于4即可、酸解溫度為室溫、酸解時(shí)間為1~2 h磷酸銨鎂溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10°/『50%、分離電流密度為25~35ma/cm2、分離時(shí)間為2.5-3 h，磷酸根和鎂離子的回收率分可達(dá)到93%~100%，80。/『90%;磷酸根和鎂離子的回收率與分離電流密度、分離時(shí)間呈正相關(guān)性，為降低能耗、提高分離效率，同時(shí)獲得較高的成晶離子回收率，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果知，當(dāng)分離電流密度為30~35ma/cm2、分離時(shí)間為3 h，成晶離子回收率達(dá)到98%。
[0010](3)磷酸銨鎂溶液在經(jīng)電滲析系統(tǒng)分離過(guò)程中，很少有副產(chǎn)物生成，此法利用物理分離的方法，陽(yáng)極濃縮室的產(chǎn)物主要以磷酸鹽溶液，陰極濃縮室主要產(chǎn)生氫氧化鎂沉淀；整個(gè)系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)有的污水處理系統(tǒng)改造簡(jiǎn)便，電滲析系統(tǒng)的操作簡(jiǎn)單，控制參數(shù)少，是一種簡(jiǎn)單易行高效的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為實(shí)施例1中去除煤氣化廢水氨氮效果圖；
圖2為實(shí)施例2中去除焦化廢水氨氮效果圖；
圖3為實(shí)施例3中去除制釩廢水氨氮效果圖；
圖4為實(shí)施例4中去除化肥工業(yè)廢水氨氮效果圖；
圖5為實(shí)施例5中去除養(yǎng)殖廢水氨氮效果圖；
圖6為實(shí)施例6中去除合成氨廢水氨氮效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0013]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述回收煤氣化廢水中氨氮的方法，具體包括以下步驟:
(I)將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體投入酸溶液中進(jìn)行酸解，在10°c溫度下酸解3h，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的磷酸銨鎂溶液；將磷酸銨鎂溶液注入到陽(yáng)極室中，保持電流密度為20ma/cm2的條件下，分離3h，得分離后的陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)物。
[0014](2)向廢水中投加步驟(I)獲得的陽(yáng)極室及陰極室產(chǎn)物，使得mg2+:廢水中氨氮:po/_摩爾比為1.4:1:0.6，陰陽(yáng)極產(chǎn)物與廢水中的氨氮形成磷酸銨鎂晶體，沉淀并與廢水分咼。
[0015](3)回收步驟(2)中的磷酸銨鎂晶體，將其投入到酸溶液中進(jìn)行酸解，在30°C溫度下酸解lh，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的磷酸銨鎂溶液。將磷酸銨鎂溶液注入到分離極室中，保持電流密度為30ma/cm2的條件下，分離2h，得分離后的陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)物，產(chǎn)物投入廢水循環(huán)除氨。
[0016]隨著磷酸銨鎂(簡(jiǎn)稱(chēng)MAP)酸解電滲析循環(huán)過(guò)程次數(shù)的增加，磷酸銨鎂回收產(chǎn)物循環(huán)沉氨法去除煤氣化廢水氨氮效果見(jiàn)圖1 ;從圖中可以看到，磷酸銨鎂熱解產(chǎn)物循環(huán)沉氨率保持在87%，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，沉氨率變化不明顯。
[0017]通過(guò)本發(fā)明的方法，不僅大大降低了磷酸銨鎂法處理高濃度氨氮廢水的藥劑費(fèi)用，而且保持了一個(gè)較高的氨氮去除效果，處理后的廢水氨氮含量在83 mg/L，方便廢水的后續(xù)處理，同時(shí)沉淀產(chǎn)物還可資源化利用。
[0018]實(shí)施例2
本實(shí)施例所述回收焦化廢水中氨氮的方法，具體包括以下步驟:
(I)將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體投入到酸溶液中進(jìn)行酸解，在60°C溫度下酸解lh，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的磷酸銨鎂溶液。將磷酸銨鎂溶液注入到陽(yáng)極室中，保持電流密度為lOma/cm2的條件下，分離2h，得分離后的陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)物。
[0019](2)向廢水中投加步驟(I)獲得的陽(yáng)極室及陰極室產(chǎn)物，使得mg2+:廢水中氨氮:po/_摩爾