專利名稱：一種用于處理高濃度氨氮廢水的氨氮脫除劑及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于處理高濃度氨氮廢水的氨氮脫除劑及處理方法，屬于 污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氨氮主要來自城市生活污水和工業(yè)廢水，城市生活污水中氨氮濃度較低， 通過適當(dāng)?shù)纳幚砜蛇_(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)；工業(yè)廢水中氨氮濃度較髙，來源廣 泛，不同類型的工廠排放的廢水含氮情況差異較大。產(chǎn)生高濃度氨氮廢水的工 廠主要可分為兩大類 一類是含氮產(chǎn)品生產(chǎn)廠，另一類是含氮產(chǎn)品使用廠或加 工廠，如氮肥廠、復(fù)合肥廠、煉焦廠、金屬冶煉廠、鐵合金廠、食品廠、屠宰 廠等等。
氨氮是一種能造成水體富營養(yǎng)化的物質(zhì)，它的存在能不斷消耗水中的溶解 氧，使得水體發(fā)黑，降低水體觀賞價(jià)值，當(dāng)pH較高時(shí)，氨氮呈游離態(tài)形式存在， 對(duì)水體中魚及水生物皆有毒害作用，同時(shí)水體中氨氮濃度較高會(huì)增加水處理成 本。近年來隨著各類氨氮引起的污染事件大量出現(xiàn)，氨氮污染的嚴(yán)重性日益引 起了人們關(guān)注，國家亦對(duì)廢水的處理設(shè)置了嚴(yán)格的氨氮排放指標(biāo)。
針對(duì)高濃度氮氮廢水(》500mg/L)的處理方法較多，如蒸發(fā)結(jié)晶法、反滲 透、氨吹脫、催化濕式氧化、離子交換法、化學(xué)沉淀法等，蒸發(fā)結(jié)晶法適用于 高氨氮濃度(大于10000mg/L)廢水處理，對(duì)濃度相對(duì)較低的廢水處理成本高 昂，反滲透與氨吹脫雖能獲得較好的處理效果，但難以做到一次性處理到排放 標(biāo)準(zhǔn)，且處理后濃水和氨氣還需再次處理，催化濕式氧化處理效果好，但其苛 刻的處理?xiàng)l件使得目前無法真正工業(yè)應(yīng)用，離子交換法因其高昂的處理和再生 成本，在髙濃度氨氮廢水處理中未見應(yīng)用報(bào)道，化學(xué)沉淀法即磷酸銨鎂(MAP) 沉淀法是近年來研究較多的一種氨氮廢水處理方法，對(duì)各類廢水的處理都能高 效的去除氨氮，但由于廢水處理藥劑成本高，雖能回收磷酸銨鎂作為化肥，但 該類化肥目前并未實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用，因此難以抵消廢水處理成本，且處理后廢 水中余磷濃度較高，氨氮雖得到了去除，但卻引入了另一種營養(yǎng)元素磷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可循環(huán)利用處理氨氮廢水的氨氮脫除劑。 本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了解決目前磷酸銨鎂沉淀法去除氨氮成本高，雖 能獲得較高的氨氮去除效果，但仍無法處理到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，且處理后余磷濃度高的問題，提供一種能大幅降低廢水處理成本，并使出水中氨氮和余磷濃度 均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的方法。
本發(fā)明中的氨氮脫除劑是采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的設(shè)定水量的氨氮 廢水進(jìn)入pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH-8 9后，再進(jìn)入MAP沉淀 池中，然后按Mg2+:NH4+: P043-=1.4~1.6:l:1.4~1.6加入鎂鹽和磷酸鹽，調(diào)節(jié) pH=9,攪拌反應(yīng)30min,靜置沉淀l~1.5h，生成的沉淀物在MAP分解室中按 OH-:NH4+=l~1.2:l的摩爾比加入氫氧化鈉，控制分解溫度在80°C~120 °C，加 熱分解2 3h,分解產(chǎn)物在分解產(chǎn)物溶解室按鹽酸與MAP分解室中加入的氫氧 化鈉的摩爾比即H+:OIT為0.8~1.2加入鹽酸溶解，攪拌混勻成稀泥狀制成氨氮 脫除劑。加入的鎂鹽為氯化鎂或硫酸鎂中的一種或兩種混合物，磷酸鹽為磷酸 鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉中的一種或兩種及兩種以上的混合物。
使用本發(fā)明中的氨氮脫除劑處理高濃度氨氮廢水的處理方法和步驟如下
1、 設(shè)定水量的氨氮廢水首先進(jìn)入pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH=8~9，預(yù)去除廢水中部分可沉淀的金屬離子，然后通過泵將預(yù)處理后廢水泵 入MAP沉淀池，加入按設(shè)定水量配制的氨氮脫除劑的90%~100%,調(diào)節(jié)廢水 pH=8.5~9.5，攪拌反應(yīng)30min,然后靜置沉淀l~1.5h，生成的沉淀物從由反應(yīng) 池底部的沉淀出口排出，經(jīng)脫水后送至MAP分解室分解。
2、 根據(jù)MAP沉淀池出水氨氮濃度，若濃度達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，則出水直 接進(jìn)入除磷池，通過加入鎂鹽去除余磷，處理后廢水從廢水出口排放，生成的 沉淀物由反應(yīng)池底部的沉淀出口排出，經(jīng)脫水后送至分解產(chǎn)物溶解室溶解；倘 若濃度尚未達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，則進(jìn)入MAP再次沉淀池，加入剩余氨氮脫除劑， 反應(yīng)條件與1步驟中相同，生成的沉淀物由反應(yīng)池底部的沉淀出口排出送至 MAP分解室分解，經(jīng)處理后廢水再進(jìn)入除磷池，操作與上述相同。
3、 往MAP分解室中按OH~:NH4+=l~1.2:l的摩爾比加入氫氧化鈉，控制 分解溫度在8(TC 12(TC，加熱分解2 3h，產(chǎn)生的氨氣采用氨吸收裝置回收成氨 水，分解后的固體傳送至分解產(chǎn)物溶解室。
4、 按鹽酸與MAP分解室中加入的氫氧化鈉的摩爾比即H+:OH—為0.8 1.2 加入鹽酸溶解收集的分解產(chǎn)物和除磷池中的沉淀物，攪拌混勻30min后通過加 藥泵返回MAP沉淀池和MAP再次沉淀池循環(huán)利用。
本發(fā)明中的除磷池中加入的鎂鹽為氯化鎂或硫酸鎂中的一種或兩種混合 物，按鎂離子與余磷摩爾比即Mg^P04、3 6:l加入鎂鹽，調(diào)節(jié)pH-9 10.5， 攪拌反應(yīng)30min，靜置30"60min。
5本發(fā)明的原理是，通過往廢水中加入鎂鹽和磷酸鹽，使其與氨氮反應(yīng)生成磷 酸銨鎂而達(dá)到去除氨氮目的，反應(yīng)式如下<formula>formula see original document page 6</formula>生成的磷酸銨鎂沉淀通過與氫氧化鈉反應(yīng)生成MgNaP04而使得氨氮去除， 主要發(fā)生的反應(yīng)
<formula>formula see original document page 6</formula> 在除磷池中余磷與鎂鹽在較高pH條件下主要發(fā)生以下反應(yīng)而使得磷得以去
除<formula>formula see original document page 6</formula> 在分解產(chǎn)物溶解室中加入鹽酸主要是溶解難溶于水的分解產(chǎn)物及除磷池中 產(chǎn)生的磷酸鎂，使得其在廢水中能快速溶解釋放出鎂離子和磷酸根離子。 本發(fā)明的有益效果
1、 本發(fā)明中使用的氨氮脫除劑制備簡單，處理廢水快速高效，可經(jīng)多次循 環(huán)利用。
2、 使用本發(fā)明中的氨氮脫除劑的處理方法可以處理任意濃度的氨氮廢水， 但建議處理濃度為500~5000mg/L的氨氮廢水，經(jīng)本方法處理后出水氨氮濃度 小于15mg/L，余磷濃度小于lmg/L，達(dá)國家廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、 使用本發(fā)明中的氨氮脫除劑的處理方法可實(shí)現(xiàn)價(jià)格較高的磷酸鹽基本不 損失的循環(huán)利用，80%~90%的鎂鹽得到回收利用，并回收了氨水作為產(chǎn)品，變 現(xiàn)后可抵消部分處理費(fèi)用，極大的降低了廢水處理成本。
4、 使用本發(fā)明中的氨氮脫除劑的處理方法其工藝反應(yīng)迅速，反應(yīng)條件容易 控制，不給環(huán)境造成二次污染，不受環(huán)境因素干擾，對(duì)各種水質(zhì)條件的廢水適 應(yīng)能力強(qiáng)，尤其適合于重金屬和有機(jī)物含量少的髙濃度氨氮廢水處理。


圖1為使用本發(fā)明中的氨氮脫除劑處理高濃度氨氮廢水的處理方法的簡單 流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例中的廢水取自某稀土冶煉廠排放的堿皂廢水和碳銨沉淀洗滌廢水，主 要水質(zhì)指標(biāo)分別為
堿皂廢水<formula>formula see original document page 6</formula>碳銨沉淀洗滌廢水pH二6.7，[NH4+]-1550mg/L， [Al3+]=0.8 mg/L， [Mn2+] =0.6mg/L， [Pb2+]=0.04 mg/L， [Zn2+]=1.4 mg/L， [Cu2+]=0.4mg/L， [TOC] =3.4mg/L。
氨氮脫除劑實(shí)施例如下
實(shí)施例1:在pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池中加入21113堿皂廢水，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH=8S，廢水進(jìn)入MAP沉淀池中，然后按]\^2+:1\114+: 043-=1.6:1:1.6加入氯 化鎂和磷酸氫二鈉，調(diào)節(jié)pH-9，攪拌反應(yīng)30min，靜置沉淀lh，生成的沉淀物 在MAP分解室中按OH":NH4、l.l:l的摩爾比加入氫氧化鈉，控制分解溫度在 95DC,加熱分解3h,分解產(chǎn)物在分解產(chǎn)物溶解室按鹽酸與MAP分解室中加入 的氫氧化鈉的摩爾比即H+:OIT為1:1加入鹽酸溶解，攪拌混勻成稀泥狀制成氨 氮脫除劑。
實(shí)施例2:在pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池中加入2mS碳銨沉淀洗滌廢水，加入氫氧化 鈉調(diào)節(jié)pH-8.2，廢水進(jìn)入MAP沉淀池中，然后按Mg2+:NH4+: P043—=1.5:l:1.5 加入氯化鎂和磷酸氫二鈉，調(diào)節(jié)pH-9，攪拌反應(yīng)30min,靜置沉淀lh，生成的 沉淀物在MAP分解室中按OH—:NH4+=1.2*.l的摩爾比加入氫氧化鈉，控制分解 溫度在IO(TC,加熱分解3h，分解產(chǎn)物在分解產(chǎn)物溶解室按鹽酸與MAP分解室 中加入的氫氧化鈉的摩爾比即H+:OH—為0.8:1加入鹽酸溶解，攪拌混勻成稀泥 狀制成氨氮脫除劑。
使用本發(fā)明中的氨氮脫除劑的處理方法和步驟的實(shí)施例如下
對(duì)上述兩個(gè)應(yīng)用實(shí)施實(shí)例制得的氨氮脫除劑編號(hào)，依次為1號(hào)氨氮脫除劑、 2號(hào)氨氮脫除劑，對(duì)污水進(jìn)行處理。
實(shí)施例3:在pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池中加入2ii^堿皂廢水，然后再加入23kg氫 氧化鈉調(diào)節(jié)pH等于8.5，靜置沉淀后將廢水通入MAP沉淀池，加入l號(hào)氨氮 脫除劑中的95%，調(diào)節(jié)pH:9，反應(yīng)30min后靜置lh，取上清液測定氨氮濃度 為55mg/L，廢水再進(jìn)入MAP再次沉淀池，加入1號(hào)氨氮脫除劑中余下的5%， 反應(yīng)條件與MAP沉淀池中相同，反應(yīng)后廢水殘余氨氮濃度為8.7mg/L，廢水再 進(jìn)入除磷池，按Mg2+:P043:5:l加入氯化鎂，調(diào)節(jié)pH=10，反應(yīng)30min，靜置 30min,廢水中殘余磷濃度為0.7mg/L。
MAP沉淀池和MAP再次沉淀池中產(chǎn)生的沉淀物送至MAP分解室，按OH —:NH4+=1.1:1加入氫氧化鈉，在95 °C下分解3h，產(chǎn)生的氨氣經(jīng)氨吸收裝置制 成質(zhì)量濃度為15%~20%的氨水，產(chǎn)生的分解產(chǎn)物和除磷池中產(chǎn)生的沉淀物送至 分解產(chǎn)物溶解室，按H+:Oir-l:l加入鹽酸溶解，然后將溶解產(chǎn)物返回再循環(huán)利用5次，各反應(yīng)條件和方法均與上述相同，期間未添加磷酸鹽，僅在除磷池中 加入少量氯化鎂以去除余磷，5次循環(huán)利用后最后出水殘余氨氮濃度和余磷濃度 分別第一次為9.8mg/L， 0.5mg/L;第二次為8.7mg/L， 0.67mg/L;第三次為 11.8mg/L,0.61mg/L;第四次為10.3mg/L,0.46mg/L;第五次為9.3mg/L，0.9mg/L。 實(shí)施例4:在pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池中加入2ii^碳銨沉淀洗滌廢水，然后再加入 8.7kg氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH等于8，靜置沉淀后將廢水通入MAP沉淀池，加入全 部的2號(hào)氨氮脫除劑，調(diào)節(jié)pH-9，反應(yīng)30min后靜置lh，取上清液測定氨氮 濃度為7.8mg/L,廢水不經(jīng)MAP再次沉淀池，而直接進(jìn)入除磷池，按Mg2+: P043—= 6:1加入氯化鎂，調(diào)節(jié)pHN10.5，反應(yīng)30min,靜置30min，廢水中殘余磷濃度 為0.32mg/L。
MAP沉淀池中產(chǎn)生的沉淀物送至MAP分解室，按OH—:NH4+=1.2:1加入氫 氧化鈉，在100 °C下分解3h，產(chǎn)生的氨氣經(jīng)氨吸收裝置制成質(zhì)量濃度為 15%~20%的氨水，產(chǎn)生的分解產(chǎn)物和除磷池中產(chǎn)生的沉淀物送至分解產(chǎn)物溶解 室，按11+:011-=0.8:1加入鹽酸溶解，然后將溶解產(chǎn)物返回再循環(huán)利用5次，其 他各反應(yīng)條件和方法均與上述相同，期間未添加磷酸鹽，僅在除磷池中加入少 量氯化鎂以去除余磷，5次循環(huán)利用后最后出水殘余氨氮濃度和余磷濃度分別 第一次為12.3mg/L， 0.82mg/L;第二次為13.7mg/L， 0.61mg/L;第三次為 9.8mg/L, 0.73mg/L;第四次為10.5mg/L， 0.49mg/L;第五次為9.5mg/L， 0.56mg/L。
權(quán)利要求
1.一種用于處理高濃度氨氮廢水的氨氮脫除劑，其特征在于其制備方法具有以下操作設(shè)定水量的氨氮廢水進(jìn)入pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH＝8～9，再進(jìn)入MAP沉淀池中，然后按Mg2+∶NH4+∶PO43-＝1.4～1.6∶1∶1.4～1.6加入鎂鹽和磷酸鹽，調(diào)節(jié)pH＝9，攪拌反應(yīng)30min，靜置沉淀1～1.5h，生成的沉淀物在MAP分解室中按OH-∶NH4+＝1～1.2∶1的摩爾比加入氫氧化鈉，控制分解溫度在80℃～120℃，加熱分解2～3h，分解產(chǎn)物在分解產(chǎn)物溶解室按鹽酸與MAP分解室中加入的氫氧化鈉的摩爾比即H+∶OH-為0.8～1.2加入鹽酸溶解，攪拌混勻成稀泥狀制成氨氮脫除劑。
2. —種使用權(quán)利要求1所述的氨氮脫除劑處理髙濃度氨氮廢水的處理方法，其 特征在于具有以下的處理方法和步驟a、 設(shè)定水量的氨氮廢水首先進(jìn)入pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH=8~9，預(yù)去除廢水中部分可沉淀的金屬離子，然后通過泵將預(yù)處理后廢水泵 入MAP沉淀池，加入按設(shè)定水量配制的氨氮脫除劑的卯％~100%，調(diào)節(jié)廢水 pH=8.5~9.5，攪拌反應(yīng)30min，然后靜置沉淀l~1.5h，生成的沉淀物從由反應(yīng) 池底部的沉淀出口排出，經(jīng)脫水后送至MAP分解室分解。b、 根據(jù)MAP沉淀池出水氨氮濃度，若濃度達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，則出水直 接進(jìn)入除磷池，通過加入鎂鹽去除余磷，處理后廢水從廢水出口排放，生成的 沉淀物由反應(yīng)池底部的沉淀出口排出，經(jīng)脫水后送至分解產(chǎn)物溶解室溶解；倘 若濃度尚未達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，則進(jìn)入MAP再次沉淀池，加入剩余氨氮脫除劑， 反應(yīng)條件與1步驟中相同，生成的沉淀物由反應(yīng)池底部的沉淀出口排出送至 MAP分解室分解，經(jīng)處理后廢水再進(jìn)入除磷池，操作與上述相同。c、 往MAP分解室中按OH":NH4+=l~1.2:l的摩爾比加入氫氧化鈉，控制 分解溫度在80"C 120。C,加熱分解2 3h,產(chǎn)生的氨氣采用氨吸收裝置回收成氨 水，分解后的固體傳送至分解產(chǎn)物溶解室。d、 按鹽酸與MAP分解室中加入的氫氧化鈉的摩爾比即H+:OH—為0.8~1.2 加入鹽酸溶解收集的分解產(chǎn)物和除磷池中的沉淀物，攪拌混勻30min后通過加 藥泵返回MAP沉淀池和MAP再次沉淀池循環(huán)利用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的處理高濃度氨氮廢水的氨氮脫除劑，其特征在于加 入的鎂鹽為氯化鎂或硫酸鎂中的一種或兩種混合物，磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫 二鈉、磷酸二氫鈉中的一種或兩種及兩種以上的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用權(quán)利要求1所述的氨氮脫除劑處理高濃度氨氮廢 水的處理方法和步驟，其特征在于本發(fā)明中的除磷池中加入的鎂鹽為氯化鎂或硫酸鎂中的一種或兩種混合物，按鎂離子與余磷摩爾比即Mg2+: PO/=3 6:l 加入鎂鹽，調(diào)節(jié)pH-9 10.5，反應(yīng)30min,靜置30""60min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理高濃度氨氮廢水的氨氮脫除劑及處理方法，屬污水處理技術(shù)領(lǐng)域。氨氮脫除劑為在設(shè)定水量的氨氮廢水中按Mg²⁺∶NH₄⁺∶PO₄^3-＝1.4～1.6∶1∶1.4～1.6加入鎂鹽和磷酸鹽反應(yīng)生成的沉淀物然后在MAP分解室分解，最后分解產(chǎn)物經(jīng)鹽酸溶解，攪拌混勻成稀泥狀制備而成。使用氨氮脫除劑的處理方法其特征在于設(shè)定水量的氨氮廢水先進(jìn)入pH預(yù)調(diào)節(jié)沉淀池，然后進(jìn)入MAP沉淀池，加入氨氮脫除劑攪拌反應(yīng)后根據(jù)上清液氨氮濃度選擇是否進(jìn)入MAP再次沉淀池，廢水最后進(jìn)入除磷池除磷；生成的MAP送至MAP分解室分解，分解產(chǎn)物和除磷池中產(chǎn)生的沉淀物送至分解產(chǎn)物溶解室溶解。本發(fā)明方法處理廢水成本低，不造成二次污染，不受環(huán)境因素干擾，處理后出水中氨氮和余磷濃度達(dá)國家廢水一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C01B25/00GK101555076SQ20081002734
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者波 晏, 肖賢明, 黃海明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所