專利名稱：利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水中氨氮的去除方法，屬于化工環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
治理污染、節(jié)能減排已成為我國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要課題，氨氮廢水作為 水體富營養(yǎng)化的重要污染物成為了治理的重點(diǎn)。氨氮廢水排入湖泊、水庫、河口、海灣等水 體后，將造成水體的富營養(yǎng)化，水生生物特別是藻類將大量繁殖，破壞水體的生態(tài)平衡，導(dǎo) 致水質(zhì)惡化、魚類死亡。我國云南滇池、無錫太湖、武漢東湖、杭州西湖、南京玄武湖、濟(jì)南大 明湖、撫順的大伙房水庫等都曾受到富營養(yǎng)化的影響，這不僅污染了我國緊缺的淡水資源， 影響了漁業(yè)的發(fā)展，還導(dǎo)致部分城市飲水困難。同時(shí)，淡水水體的富營養(yǎng)化，還導(dǎo)致我國沿 海地區(qū)近年來赤潮的頻發(fā)，海洋環(huán)境受到嚴(yán)重污染。日益嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化不僅破壞生 態(tài)平衡，而且直接危害人類的生命安全和健康。因此，去除氨氮技術(shù)正成為廢水處理領(lǐng)域中 研究開發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)。目前，廢水中的氨氮去除方法主要包括生物方法和物理化學(xué)方法兩大類。生物方法主要是通過微生物的作用將氨氮轉(zhuǎn)變成氮?dú)?，從而將廢水中的氨氮去 除。但是，廢水中的高濃度氨氮對(duì)微生物有抑制作用，必須增大回流比來稀釋廢水，才能夠 使微生物正常生長(zhǎng)。因此，生物方法處理高濃度氨氮廢水具有局限性，目前處理高濃度氨氮 廢水的最高質(zhì)量濃度約為2000 mg/L。物理化學(xué)方法在處理高濃度的氨氮廢水時(shí)具有一定優(yōu)勢(shì)，主要有吹脫法、折點(diǎn)氯 化法、催化濕式氧化法、膜吸收法、化學(xué)沉淀法等。吹脫法去除廢水中的氨氮，將氣體通入水中，使水中溶解的游離氨穿過氣液界面， 向氣相轉(zhuǎn)移，達(dá)到脫除氨氮的目的。但是，吹脫法存在兩大弊端一是不能將氨氮濃度降到 很低，當(dāng)濃度不高時(shí)，吹脫效果差；二是產(chǎn)生的氨氣進(jìn)入大氣，對(duì)環(huán)境造成了二次污染。折點(diǎn)氯化法是將氯氣通入廢水中，使氯氣與氨氣反應(yīng)生成無害的氮?dú)?，已達(dá)到脫 除廢水中的氨氮。通入氯氣的量達(dá)到某一量值時(shí)，水中游離氯含量最低。這種方法的局限 性在于處理后的水中仍含有殘余的氯，需要進(jìn)行后續(xù)處理，不適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。催化濕式氧化法是在一定溫度、壓力和催化劑作用下，經(jīng)空氣氧化使廢水中的有 機(jī)物和氨氮分別氧化分解成C02、N2和H2O等無害物質(zhì)，達(dá)到凈化目的。該方法所用催化劑 中所含的貴金屬價(jià)格昂貴，而且反應(yīng)中貴金屬容易流失，所需處理設(shè)備還必須抗酸堿、耐高 壓，增加了處理費(fèi)用。膜吸收法是將膜分離和吸收相結(jié)合的新型膜過程，具有對(duì)氨氮廢水處理效率高的 特點(diǎn)。但是，膜吸收法要求對(duì)原水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理和常規(guī)處理，避免頻繁的膜污染和膜淤 塞，所以處理費(fèi)用很高，管理操作不便，不適合應(yīng)用于大規(guī)模的水處理工程。化學(xué)沉淀法是向廢水中投加鎂源和磷源沉淀劑，使氨氮以沉淀的方式從廢水中脫 除。目前所采用的鎂源和磷源沉淀劑分別為鎂鹽沉淀劑和磷酸鹽沉淀劑，與廢水中的氨氮 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成磷酸銨鎂，將氨氮去除，又稱磷酸銨鎂沉淀法。磷酸銨鎂沉淀法不僅可以高效地去除高濃度氨氮廢水中的氮，而且其處理產(chǎn)物可以作為資源利用，磷酸銨鎂沉淀 法成為處理高濃度氨氮廢水的研究熱點(diǎn)。近年來，磷酸銨鎂沉淀法所采用的鎂鹽沉淀劑基本上為可溶性的氯化鎂或硫酸 鎂，所采用的磷酸鹽沉淀劑一般采用磷酸氫鈉。采用可溶性鎂鹽處理高濃度氨氮廢水的效 果比采用微溶性鎂鹽要好，但是，可溶性鎂鹽(氯化鎂和硫酸鎂)價(jià)格較貴，導(dǎo)致水處理成 本高，而且可溶性鎂鹽中的Cl—和SO42-對(duì)設(shè)備和構(gòu)筑物有較強(qiáng)的腐蝕作用，處理后廢水可溶 性鹽類濃度增加，給后續(xù)處理增加了難度。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)使用可溶性鎂鹽(氯化鎂和硫酸鎂)去除廢水中氨氮的磷酸銨鎂沉 淀方法，存在水處理成本高、處理后水體鹽度高腐蝕性強(qiáng)的弊端，本發(fā)明推出以氫氧化鎂作 為鎂源沉淀劑去除廢水中氨氮的新的磷酸銨鎂沉淀方法，在提供了反應(yīng)所需鎂的同時(shí)，又 不會(huì)向水體中引入大量的無機(jī)鹽陰離子，有利于廢水的后續(xù)深度處理。本發(fā)明所涉及的利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮方法的技術(shù)方案為在含有氨氮的 廢水中加入鎂源沉淀劑和磷源沉淀劑，使氨氮與鎂、磷反應(yīng)后以沉淀的方式從廢水中脫除； 以氫氧化鎂作為鎂源沉淀劑，以磷酸鹽作為磷源沉淀劑，鎂源沉淀劑中鎂與廢水中氨氮的 摩爾比為1.2 1.6 1，磷源沉淀劑中磷與廢水中氨氮的摩爾比為1.0 1.2 1;鎂源沉 淀劑的氫氧化鎂為膏狀氫氧化鎂或料漿狀氫氧化鎂，膏狀氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40% 50%,料漿狀氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28% 35%;磷源沉淀劑的磷酸鹽為磷酸氫二鈉或磷酸 二氫鈉；在廢水中加入鎂源沉淀劑和磷源沉淀劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2 4小時(shí)，反應(yīng) 液的PH值為8 9。反應(yīng)完成后的濾液即為處理后的出水。本發(fā)明所涉及的以氫氧化鎂作為鎂源沉淀劑去除廢水中氨氮的方法，解決了現(xiàn)有 技術(shù)利用可溶性鎂鹽存在的處理成本高、處理后水體腐蝕性強(qiáng)的弊端；以膏狀氫氧化鎂和 料漿狀氫氧化鎂作為鎂源沉淀劑，提高了氫氧化鎂的反應(yīng)活性，實(shí)現(xiàn)了廢水中氨氮的高效 去除；同時(shí)，副產(chǎn)的磷酸銨鎂又可作為緩釋肥料用于種植景觀植物、林木、花卉等，甚至可 以制成清潔劑、化妝品和動(dòng)物飼料，進(jìn)一步降低廢水的處理成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
取2L氨氮濃度為10. Og/L的廢水，將其注入反應(yīng)容器內(nèi)，開啟攪拌，向廢水中加入614g 磷酸氫二鈉(Na2HPO4. 12H20)，加入257g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的膏狀氫氧化鎂，用氫氧化鈉調(diào)節(jié) 溶液的PH值為9，反應(yīng)3小時(shí)后，抽濾反應(yīng)完成液，濾液中氨氮含量為0. 9g/L,氨氮去除率 為 91%。實(shí)施例2
取2L氨氮濃度為5. Og/L的廢水，將其注入反應(yīng)容器內(nèi)，開啟攪拌，向廢水中加入214g 磷酸二氫鈉(NaH2PO4. 2H20)，加入245g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%的料漿狀氫氧化鎂，用氫氧化鈉調(diào)節(jié) 溶液的PH值8，反應(yīng)2小時(shí)后，抽濾反應(yīng)完成液，濾液中氨氮含量為0. 3g/L,氨氮去除率為 94% ο實(shí)施例3取2L氨氮濃度為5. Og/L的廢水，將其注入反應(yīng)容器內(nèi)，開啟攪拌，向廢水中加入409g 磷酸氫二鈉(Na2HPO4. 12H20)，加入196g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的料漿狀氫氧化鎂，用氫氧化鈉調(diào) 節(jié)溶液的PH值9，反應(yīng)3小時(shí)后，抽濾反應(yīng)完成液，濾液中氨氮含量為0. 4g/L,氨氮去除率 為 92%。 實(shí)施例4
取2L氨氮濃度為10. Og/L的廢水，將其注入反應(yīng)容器內(nèi)，開啟攪拌，向廢水中加入321g 磷酸二氫鈉(NaH2PO4. 2H20)，加入206g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的膏狀氫氧化鎂，用氫氧化鈉調(diào)節(jié) 溶液的PH值8，反應(yīng)4小時(shí)后，抽濾反應(yīng)完成液，濾液中氨氮含量為0. 8g/L,氨氮去除率為 92%。
權(quán)利要求
1.一種利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法，在廢水中加入鎂源沉淀劑和磷源沉淀 劑，使氨氮與鎂、磷反應(yīng)后以沉淀的方式從廢水中脫除，其特征在于，以氫氧化鎂作為鎂源 沉淀劑，以磷酸鹽作為磷源沉淀劑；鎂源沉淀劑中鎂與廢水中氨氮的摩爾比為1. 2 1. 6 1，磷源沉淀劑中磷與廢水中氨氮的摩爾比為1.0 1.2 1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法，其特征在于，鎂源沉 淀劑的氫氧化鎂為膏狀氫氧化鎂或料漿狀氫氧化鎂；磷源沉淀劑的磷酸鹽為磷酸氫二鈉或 磷酸二氫鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法，其特征在于，所選膏 狀氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40% 50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法，其特征在于，所選料 漿狀氫氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28% 35%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法，其特征在于，在廢水 中加入鎂源沉淀劑和磷源沉淀劑，使氨氮與鎂、磷進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2 4小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法，其特征在于，在廢水 中加入鎂源沉淀劑和磷源沉淀劑，使氨氮與鎂、磷進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)液的PH值為8 9。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用氫氧化鎂去除廢水中氨氮的方法，以膏狀氫氧化鎂或料漿狀氫氧化鎂作為鎂源沉淀劑，以磷酸鹽作為磷源沉淀劑,鎂源沉淀劑中鎂與廢水中氨氮的摩爾比為1.2～1.6︰1，磷源沉淀劑中磷與廢水中氨氮的摩爾比為1.0～1.2︰1，使氨氮與鎂、磷反應(yīng)后以沉淀的方式從廢水中脫除。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)利用可溶性鎂鹽存在的處理成本高、處理后水體腐蝕性強(qiáng)的弊端，實(shí)現(xiàn)了廢水中氨氮的高效去除，進(jìn)一步降低廢水的處理成本。
文檔編號(hào)C02F101/16GK102001738SQ20101059726
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者劉駱峰, 張雨山, 王俐聰, 王玉琪, 黃西平 申請(qǐng)人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所