一種養(yǎng)豬廢水的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種養(yǎng)豬廢水的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)水生態(tài)環(huán)境保護(hù)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題是氨氮排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出受納水體的環(huán)境容量，氨氮現(xiàn)已超過(guò)COD成為影響我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量的首要污染物。據(jù)2013年《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》顯示，全國(guó)廢水中氨氮排放量達(dá)245.7萬(wàn)噸，相當(dāng)于受納水體環(huán)境容量的近8倍。氨氮(NH#PNH4+)是各類含氮化合物中對(duì)水生態(tài)環(huán)境影響和危害最大的一種存在形態(tài)，與其他形態(tài)的氮相比，其對(duì)水體的危害更為廣泛、復(fù)雜和持久。而在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，我國(guó)仍將處于城市化和工業(yè)化“雙快速”發(fā)展階段，污染物排放增量壓力巨大，亟需提高氨氮廢水處理技術(shù)水平。造成我國(guó)水體氨氮污染如此嚴(yán)重的根源是含大量氮、磷的工業(yè)廢水和城市生活污水未經(jīng)嚴(yán)格處理直接排放。養(yǎng)豬廢水便是其中一典型的含高濃度氨氮和磷的廢水。近年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)豬肉的消耗量逐年增大，使得目前我國(guó)生豬存欄量大，由此產(chǎn)生的養(yǎng)豬廢水量也極大，加劇了周邊水體的富營(yíng)養(yǎng)化，也嚴(yán)重影響了土壤的自然生產(chǎn)能力，破壞了原有的自然生態(tài)環(huán)境。當(dāng)前，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污水中氨氮經(jīng)嚴(yán)格處理后排放。
[0003]目前，工業(yè)上應(yīng)用的氨氮處理方法主要有生物法和化學(xué)法兩大類。生物法脫氮技術(shù)主要有A/0、A2/0、SBR、氧化溝等活性污泥法，盡管這類生物處理方法可較好的去除廢水中氨氮，但它們對(duì)廢水中氨氮的濃度、氨氮沖擊負(fù)荷、廢水中有毒物質(zhì)、水溫、碳源等因素極其敏感，一旦外界條件發(fā)生較大變化，廢水處理系統(tǒng)將受到嚴(yán)重影響，進(jìn)而影響到氨氮去除效果和污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此在實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)用生物法處理氨氮廢水往往需要嚴(yán)格的運(yùn)行管理才能達(dá)到較好的除氨效果?；瘜W(xué)法除氨技術(shù)主要有氨吹脫、折點(diǎn)氯化、吸附法、磷酸銨鎂沉淀等。氨吹脫通常用于高濃度氨氮廢水的處理，盡管其脫氨效果良好，但冬季低水溫對(duì)脫氨效果的影響、吹脫塔的結(jié)垢及氨氮對(duì)空氣的二次污染是該技術(shù)無(wú)法回避的問(wèn)題；折點(diǎn)氯化一般用于低濃度氨氮廢水處理或飲用水消毒，該技術(shù)由于在應(yīng)用過(guò)程中容易產(chǎn)生具有致癌作用的含氯有機(jī)化合物，現(xiàn)已較少用于廢水的工業(yè)處理；吸附法主要是采用沸石等吸附材料來(lái)去除廢水中氨氮，該方法一般用于處理較低濃度的氨氮廢水，由于該方法產(chǎn)生大量污泥，在工業(yè)處理中難以實(shí)際應(yīng)用。磷酸銨鎂沉淀是近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛研究的一種高效廢水除氨技術(shù)。該技術(shù)與生物法、氨吹脫和折點(diǎn)氯化相比較，不存在它們上述的缺點(diǎn)，且具備操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速和產(chǎn)物沉淀分離性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種具有良好應(yīng)用前景的廢水除氨技術(shù)。
[0004]然而，令人遺憾的是，由于養(yǎng)豬廢水中的氨氮濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其中磷的濃度，在磷酸銨鎂沉淀過(guò)程中往往需投加大量磷和鎂鹽及堿，才能保證氨氮的高效去除，這使得磷酸銨鎂沉淀除氨成本過(guò)高，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟(jì)可行性，制約了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。為大幅度地降低磷酸銨鎂沉淀處理成本，實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化應(yīng)用，循環(huán)利用磷酸銨鎂中的磷和鎂則是必由途徑。目前現(xiàn)有的磷酸銨鎂循環(huán)利用技術(shù)主要是通過(guò)NaOH熱解和高溫直接熱解兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這類技術(shù)主要是利用磷酸銨鎂在高溫條件下的不穩(wěn)定性，通過(guò)高溫釋氨而達(dá)到磷和鎂的循環(huán)利用，但這類熱解方法極易產(chǎn)生無(wú)任何氨氮脫除性能的副產(chǎn)物Mg2P2O7，使得磷酸銨鎂循環(huán)利用難以為繼，同時(shí)隨著循環(huán)利用次數(shù)的增加，Mg2P2O7產(chǎn)生量也逐漸增大，極大的影響磷酸銨鎂循環(huán)利用的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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，提供一種養(yǎng)豬廢水的處理方法。本發(fā)明既達(dá)到處理廢水的目的，同時(shí)又能回收有價(jià)值的資源。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]a、首先將養(yǎng)豬廢水注入到電解磷回收池，然后開(kāi)啟直流電源，調(diào)節(jié)電流密度在120 - 180mA/cm范圍，通過(guò)電解陽(yáng)極鎂合金板釋放出鎂離子，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器使廢水混合均勻，控制攪拌速度在180?220rpm，當(dāng)廢水pH上升到9?9.5時(shí)，關(guān)閉電源，停止電解，靜置60?90min進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入沉氨池，回收池底部沉淀的磷酸銨鎂固體備用。
[0008]所述的電解磷回收池，其陽(yáng)極電極為含鎂合金板，鎂的含量應(yīng)大于90%，陰極為不銹鋼、石墨以及其他惰性電極。
[0009]b、將步驟a回收的磷酸銨鎂固體按其中磷的摩爾數(shù)與沉氨池中廢水氨氮的摩爾數(shù)之比為1:1加入到磷酸銨鎂電化學(xué)分解池，然后按每升電解支持液加入400?500g磷酸銨鎂固體的比例，加入電解支持液，開(kāi)啟直流電源，控制電壓在20?30V，電解2?2.5小時(shí)，在電解期間控制攪拌速度為100?150rpm，混合反應(yīng)溶液，最后產(chǎn)生的混合液全部轉(zhuǎn)移至上述沉氨池。
[0010]所述的磷酸銨鎂電化學(xué)分解池，其電解陽(yáng)極和陰極均為石墨或其他復(fù)合惰性電極，所加入的電解支持液為海水或采用氯化鈉配置的含鹽量大于3 %的溶液。
[0011]C、當(dāng)步驟a中的上清液和步驟b中產(chǎn)生的磷酸銨鎂分解產(chǎn)物都加入到沉氨池后，啟動(dòng)攪拌器，使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH在9?9.5，反應(yīng)20?30min，然后靜置60?90min，上清液排放至后續(xù)廢水處理環(huán)節(jié)，產(chǎn)生的磷酸銨鎂沉淀重新返回到步驟b中的磷酸銨鎂電化學(xué)分解池，然后重復(fù)步驟b和C。
[0012]d、按照上述a、b、c步驟，進(jìn)行6?8個(gè)批次廢水處理后，沉氨池產(chǎn)生的磷酸銨鎂沉淀作為產(chǎn)品回收，然后在步驟b重新加入步驟a中回收的新鮮磷酸銨鎂，重復(fù)上述步驟。
[0013]本發(fā)明的技術(shù)原理
[0014]I)在步驟a中使用鎂金屬合金作為電解陽(yáng)極時(shí)，則電解磷回收池中主要發(fā)生以下反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)磷酸銨鎂的形成，從而達(dá)到磷的回收。
[0015]陽(yáng)極反應(yīng):Mg— Mg2++2e ^
[0016]陰極反應(yīng):2H++2e^H2!
[0017]反應(yīng)溶液:Mg2++NH4++HP0廣+6H20— MgNH4PO4.6H20 I +H+
[0018]2)形成的磷酸銨鎂進(jìn)入步驟b中的磷酸銨鎂電化學(xué)分解池，則通過(guò)電解發(fā)生如下反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)磷酸銨鎂的分解而達(dá)到產(chǎn)物再利用目的。
[0019]2Cl__2e_—2C12
[0020]C12+H20 — H0C1+H++C1 ^
[0021]2MgNH4P04.6H20+3H0C1 — N2+2MgHP04.3H20+3Cr+9H20+3H+
[0022]3)MgHPO4.3H20是一種可高效去除氨氮的含磷化合物，當(dāng)其加入到步驟c中的沉氨池，則發(fā)生如下反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)磷酸銨鎂的循環(huán)利用。
[0023]MgHPO4.3H20+NH4++3H20 — MgNH4PO4.6H20 I +H+
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0025]1、工藝方法操作簡(jiǎn)單，工程投資費(fèi)用低，處理成本低，在不需外加磷酸鹽和鎂鹽的條件下，只利用養(yǎng)豬廢水中本身存在的磷即可實(shí)現(xiàn)氨氮的高效去除，養(yǎng)豬廢水中氨氮濃度降低至89?105mg/L，即氨氮去除率達(dá)88.2?90% ;磷濃度降至4?5.8mg/L，即磷回收率為95.7?97%。
[0026]2、可回收較高純度的磷酸銨鎂產(chǎn)品，磷酸銨鎂純度達(dá)85%以上，不僅解決了廢水中氨氮和磷的污染問(wèn)題，同時(shí)也回收了有價(jià)值資源，實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]根據(jù)圖1所示的養(yǎng)豬廢水的處理方法流程示意圖，首先:
[0030]a、取Im3氨氮濃度為890mg/L,磷濃度為135mg/L的養(yǎng)豬廢水加入到電解磷回收池1，該電解磷回收池陽(yáng)極鎂金屬板3鎂含量為92%，陰極2為不銹鋼網(wǎng)，然后開(kāi)啟直流電源，調(diào)節(jié)電流密度在120mA/cm，通過(guò)電解陽(yáng)極鎂合金板釋放出鎂離子，在此期間啟動(dòng)攪拌器，控制攪拌速度在220rpm，使廢水混合均勻，當(dāng)廢水pH上升到9時(shí)，關(guān)閉電源，停止電解，靜置60mi