一種磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法
【專利摘要】一種磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法，其主要是將收集的磷酸銨鎂固體加入到水溶液中，然后按有效氯比氮(Cl/N)為7.6～11:1加入含氯氧化劑，調(diào)節(jié)溶液pH在5～7范圍內(nèi)反應(yīng)5～20min，然后將反應(yīng)后溶液pH調(diào)節(jié)在4以下，回用于氨氮廢水處理；在回用過(guò)程中，Mg:P:N摩爾比控制在1～1.1:1～1.1:1范圍，廢水pH調(diào)節(jié)在8.5～9.5范圍，反應(yīng)時(shí)間控制在10～30min。本發(fā)明磷酸銨鎂分解反應(yīng)迅速，無(wú)氨氮二次污染問(wèn)題，而且工藝方法簡(jiǎn)單，投資少，磷酸銨鎂分解產(chǎn)物回用去除氨氮效率高。
【專利說(shuō)明】一種磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水治理領(lǐng)域，特別涉及一種磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]氨氮(NH3-N)是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì)之一，也是水體環(huán)境重點(diǎn)控制的污染物。水體中氨氮主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)和城市生活污水的排放，遏制氨氮污染趨勢(shì)加劇最為直接有效的方式之一是確保企業(yè)達(dá)標(biāo)排放。磷酸銨鎂(MAP)沉淀由于具有脫氨效率高、反應(yīng)迅速、固液分離性能好、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，其反應(yīng)方程式如下:
[0003]Mg2++NH4++HP0廣+6H20 — MgNH4PO4.6H20 I +H+ (I)
[0004]然而由于許多氨氮廢水中往往缺乏可供沉淀的Mg2+和P043_，在磷酸銨鎂沉淀處理過(guò)程中需加入大量磷和鎂鹽，使得廢水處理成本高，經(jīng)濟(jì)性差，嚴(yán)重制約了該方法在氨氮廢水治理領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，解決磷酸銨鎂沉淀這一應(yīng)用瓶頸問(wèn)題主要通過(guò)使用廉價(jià)鎂源和循環(huán)利用磷酸銨鎂兩種途徑。其中，磷酸銨鎂循環(huán)利用由于可大幅降低氨氮處理成本而受到研究者廣泛關(guān)注。當(dāng)前，磷酸銨鎂循環(huán)利用采用的傳統(tǒng)方法主要有高溫直接熱解和氫氧化鈉分解兩種。高溫直接熱解，其基本原理反應(yīng)方程式如下:
[0005]MgNH4PO4.6H20 (s) — MgHPO4 (s) +NH3 (g) +6H20 (g) (2)
[0006]在高溫條件下，磷酸銨鎂受熱分解釋放出氨氣而形成MgHP04。該分解方法操作較為簡(jiǎn)單，不需外加任何試劑，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，但MgHPO4的產(chǎn)生受熱解溫度、時(shí)間等因素影響較大。研究表明:磷酸銨鎂在溫度100 - 800°C范圍內(nèi)分解，隨溫度的上升，主要產(chǎn)物的形成順序依次為=MgNH4PO4.6Η20 — MgNH4PO4.Η20 — MgHPO4 — Mg2P2O7。溫度在 227 °C 左右，其主要分解產(chǎn)物為MgHPO4，同時(shí)也存在部分因MgHPO4脫水而形成的Mg2P2O7，此外可能還存在Mg3 (PO4)2,而Mg3 (PO4) 2和Mg2P2O7對(duì)氨氮去除基本無(wú)效。
[0007]氫氧化鈉分解，其基本反應(yīng)原理如下方程式:
[0008]MgNH4PO4.6H20 (s) +NaOH (s) — MgNaPO4 (s) +NH3 (g) +7H20 (g) (3)
[0009]氫氧化鈉分解相對(duì)高溫直接熱解，產(chǎn)物有效成分大幅提高，是實(shí)現(xiàn)磷酸銨鎂循環(huán)利用最為重要的方法。然而，該方法與高溫直接熱解也存在相同的副產(chǎn)物困擾問(wèn)題，只是其副產(chǎn)物含量相對(duì)高溫直接熱解要較少，但隨著循環(huán)利用次數(shù)的增加，分解產(chǎn)物中的無(wú)效成分Mg3 (PO4)2^Mg2P2O7等逐漸增加，使得氨氮去除率隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸下降，最終導(dǎo)致熱解產(chǎn)物失效。
[0010]綜上，現(xiàn)有磷酸銨鎂循環(huán)利用分解方法存在的主要問(wèn)題是:在分解磷酸銨鎂過(guò)程中，容易產(chǎn)生大量Mg3 (PO4) 2、Mg2P2O7等無(wú)效成分，且隨著循環(huán)利用次數(shù)的增加，這類副產(chǎn)物逐漸積累，導(dǎo)致分解產(chǎn)物的氨氮去除效率降低，限制了磷酸銨鎂循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法，使磷酸銨鎂能高效循環(huán)利用，降低廢水治理成本。[0012]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0013]將收集的磷酸銨鎂固體加入到水溶液中，然后按有效氯比氮((:1/沁為7.6~11:1加入含氯氧化劑，調(diào)節(jié)溶液PH在5~7范圍內(nèi)，反應(yīng)5~20min，然后將反應(yīng)后溶液pH調(diào)節(jié)在4以下，回用于氨氮廢水處理；在回用過(guò)程中，Mg:P:N摩爾比控制在I~1.1:1~1.1:1范圍，廢水PH調(diào)節(jié)在8.5~9.5范圍，反應(yīng)時(shí)間控制在10~30min。
[0014]所述的水溶液為清潔的自來(lái)水或地表水，用量為任意量。
[0015]所述的含氯氧化劑為次氯酸鈉。
[0016]本發(fā)明中所采用的原理:當(dāng)按C1/N = 7.6~11:1往磷酸銨鎂水溶液中加入次氯酸鈉后，調(diào)節(jié)PH在5~7范圍內(nèi)，磷酸銨鎂中氨氮即可與次氯酸發(fā)生氧化反應(yīng)而使得氨氮脫除，磷酸銨鎂最后轉(zhuǎn)化為磷酸氫鎂、磷酸鎂及溶解態(tài)的磷酸根和鎂離子，而后調(diào)節(jié)分解產(chǎn)物溶液PH主要使產(chǎn)物中的磷酸鎂轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)的磷酸根和鎂離子以增加其再利用效果，最后產(chǎn)物再利用過(guò)程中是按方程式(I)及以下反應(yīng)式進(jìn)行:
[0017]MgHP04+NH4++6H20 = MgNH4PO4.6H20 I +H+ (4)
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1、反應(yīng)迅速。折點(diǎn)氯化中的活性氯具有強(qiáng)氧化性，可迅速將磷酸銨鎂中的銨氧化成氮?dú)猓纬煽裳h(huán)利用的活性鎂和磷；
[0020]2、無(wú)氨氮二次污染問(wèn)題。統(tǒng)磷酸銨鎂的循環(huán)利用，不會(huì)對(duì)空氣和水體造成二次污染，減少了操作難度和處理成本。
[0021]3、工藝方法簡(jiǎn)單，投資少，磷酸銨鎂分解產(chǎn)物回用去除氨氮效率高。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]稱取246g磷酸銨鎂加入到IL自來(lái)水中，然后按C1/N = 8.5:1加入次氯酸鈉，調(diào)節(jié)溶液PH = 6反應(yīng)lOmin，反應(yīng)后產(chǎn)物溶液pH調(diào)節(jié)為3，最后將調(diào)節(jié)pH后的產(chǎn)物溶液，按Mg:P:N= 1:1:1回用處理垃圾滲濾液，回用過(guò)程中反應(yīng)溶液pH調(diào)整為9，反應(yīng)20min，沉淀30min,最后取上清液測(cè)定氨氮濃度，結(jié)果顯示氨氮去除率達(dá)97%。
[0024]實(shí)施例2
[0025]稱取492g磷酸銨鎂加入到1.5L自來(lái)水中，然后按C1/N = 9:1加入次氯酸鈉，調(diào)節(jié)溶液PH = 6反應(yīng)5min，反應(yīng)后產(chǎn)物溶液pH調(diào)節(jié)為3，最后將調(diào)節(jié)pH后的產(chǎn)物溶液，按Mg:P:N = 1:1:1回用處理焦化廢水，回用過(guò)程中反應(yīng)溶液pH調(diào)整為9.5，反應(yīng)30min，沉淀30min,最后取上清液測(cè)定氨氮濃度，結(jié)果顯示氨氮去除率達(dá)96%。
[0026]實(shí)施例3
[0027]稱取500g磷酸銨鎂加入到1.5L自來(lái)水中，然后按C1/N = 11:1加入次氯酸鈉，調(diào)節(jié)溶液PH = 6反應(yīng)20min，反應(yīng)后產(chǎn)物溶液pH調(diào)節(jié)為3，最后將調(diào)節(jié)pH后的產(chǎn)物溶液，按Mg:P:N = 1:1:1回用處理焦化廢水，回用過(guò)程中反應(yīng)溶液pH調(diào)整為8.5，反應(yīng)lOmin，沉淀30min,最后取上清液測(cè)定氨氮濃度,結(jié)果顯示氨氮去除率達(dá)95%。
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法，其特征在于:將收集的磷酸銨鎂固體加入到水溶液中，然后按有效氯比氮為7.6~11:1加入含氯氧化劑，調(diào)節(jié)溶液pH在5~7范圍內(nèi)，反應(yīng)5~20min，然后將反應(yīng)后溶液pH調(diào)節(jié)在4以下，回用于氨氮廢水處理；在回用過(guò)程中，Mg:P:N摩爾比控制在I~1.1:1~1.1:1范圍，廢水pH調(diào)節(jié)在8.5~9.5范圍，反應(yīng)時(shí)間控制在10~30min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法，其特征在于:所述水溶液為清潔的自來(lái)水或地表水，用量為任意量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磷酸銨鎂分解及其產(chǎn)物循環(huán)沉氨方法，其特征在于:所述的含氯氧化劑為次氯 酸鈉溶液。
【文檔編號(hào)】C02F1/58GK104016467SQ201410285687
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】黃海明, 丁麗 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)