循环处理氮磷废水的方法

摘要

循环处理氮磷废水的方法，步骤如下：A、向废水中投加正磷酸盐、铵盐以及镁盐，并用碱液调节pH值，抽滤得到沉淀；B、用纯水洗涤沉淀物，干燥放冷；C、用碱液将上步所得沉淀物调成浆糊状；D、将所得浆糊状沉淀物置于含有导气管的密闭容器中，加热热解；E、用吸收液吸收所产生气体，热解完成后，收集热解固体产物；F、将吸收液加入到含磷废水中，重复步骤A-E；将步骤E中回收的固体热解产物投加到含氮废水中，重复步骤A-E。本发明拓宽了磷酸铵镁沉淀法回收氮磷产物的资源化途径，实现资源的循环利用，保证了经济社会的可持续发展。

权利要求

1.循环处理氮磷废水的方法，其特征在于步骤如下：

用氯化铵配制模拟含氨氮400mg/L的废水，磷酸氢二钾和氯化镁分别作为磷源及镁源，氮磷摩尔比为1.2，镁磷摩尔比为1.2，用氢氧化钠调节pH值为9.0，在转速250转/分的转速下反应1小时，静置倒掉上清液，用纯水洗涤沉淀5次，然后用真空泵抽滤得沉淀，风干，重复以上步骤至产生大量MAP沉淀；称取100gMAP于1000mL梨型瓶中，然后称取15g氢氧化钾溶于100mL纯水中，将配置的氢氧化钠溶液倒入梨型瓶中混匀，在250℃下密封搅拌热解3小时后，用90度抽气接头导气，冷凝管冷却，将四个各盛放250mL 5M/L的硫酸溶液吸收瓶并联放置，吸收生成的氨气，并多次热解新MAP吸收氨气制得较高浓度铵盐，将所得铵盐溶液与1L含磷400mg/L的模拟废水中，混合后磷初始浓度为200mg/L，以氯化镁作为镁源调节镁磷摩尔比为1.2，用氢氧化钠调节pH值为9.5，搅拌速度为250转/分，反应时间2小时，然后过滤测定过滤液中残留氮磷浓度，氮去除率为54.4%，磷去除率为85.8%，然后将沉淀重新制成高浓度铵盐溶液，如此重复四次，氮去除率分别为55.3%、53.7%、54.2%及53.9%，P去除率为86.1%、84.9%、84.7%及85.1%；称取4g热解固体产物，投加到800mg/L模拟氨氮废水200mL中，用氢氧化钠调节pH值9.0，搅拌速度250转/分，反应时间1小时，过滤测定残余氮浓度，氮去除率为94.3%，然后将沉淀重新热解得到固体，如此重复4次，氨氮去除率分别为93.7%、91.2%、88.9及86.1%。

说明书

循环处理氮磷废水的方法

技术领域

[0001] 本发明属于含氮废水处理和资源化利用技术领域，尤其涉及循环处理氮磷废水的方法。

背景技术

[0002] 由于人类经济活动，排放大量的氮磷进入水体，使水体富营养化，发生水华、赤潮现象，对水环境及国民经济造成巨大损失；氮磷是引起水体富营养化的主要原因，磷又是一种不可再生资源，是重要的化工原料之一。据USGS（美国地质调查局）预测数据显示，全球的磷矿石储量只能维持90年。我国国土资源部已将磷矿资源列为2010年后不能满足国民经济发展要求的20种矿种之一。因此，废水脱氮除磷与氮磷营养元素回收利用相结合越来越重要。自1939年在消化污泥上清液的管道中发现了磷酸氨镁晶体以来，利用磷酸铵镁沉淀法回收废水中氮磷便得到了广泛的研究。近年来，很多学者对回收后的磷酸氨镁资源化作了大量研究，主要集中在缓释肥效等方面。

发明内容

[0003] 解决的技术问题：本发明提供一种循环处理氮磷废水的方法，拓宽了磷酸铵镁沉淀法回收氮磷产物的资源化途径，实现资源的循环利用，保证了经济社会的可持续发展。

[0004] 技术方案：循环处理氮磷废水的方法，步骤如下：A、向废水中投加正磷酸盐、铵盐以及镁盐，并用碱液调节pH值7.5-12.0，反应30min-180min，抽滤得到沉淀；所述投加正磷酸盐、铵盐及镁盐用量为使得废水中氮磷摩尔配比为0.9-1.4，镁磷摩尔配比为0.8-1.2；若原废水中含有磷酸盐、铵盐或者镁盐，可适当减少投加量至最佳摩尔配比。B、用纯水洗涤沉淀物3~5次，风干或者置于40℃以下烘箱中干燥48小时，放冷；C、用3%wt~18%wt的- +
碱液将上步所得沉淀物调成浆糊状，其中，所加碱液中OH 和沉淀产物中NH4 化学摩尔比为0.8~1.5；D、将所得浆糊状沉淀物置于含有导气管的密闭容器中，在90-300℃加热热解；
E、用吸收液吸收所产生气体，热解完成后，收集热解固体产物；F、将吸收液加入到含磷废水中，重复步骤A-E；将步骤E中回收的固体热解产物投加到含氮废水中，重复步骤A-E。

[0005] 废水包括仅含氮不含磷的废水、仅含磷不含氮的废水、以及同时含有氮磷的废水。

[0006] 所述正磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸镁或磷酸氢镁；所述铵盐为氯化铵或硫酸氨；所述镁盐为氯化镁或氢氧化镁。

[0007] A和C中所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

[0008] 步骤E中所用吸收液为硫酸或盐酸。

[0009] 各摩尔比中如无特别说明，氮指代NH4+、磷指代PO43-、镁指代Mg2+。

[0010] 磷酸铵镁分子式为MgNH4PO4·6H2O，其中氮镁磷摩尔比为1∶1∶1，但在偏离磷酸铵镁（MAP）晶体形成最佳pH值或者有其他干扰离子（如钙离子、碳酸根离子等）存在时，容易形成其他杂质，如磷酸镁、磷酸钙、氢氧化镁、羟磷酸钙、磷酸氢钙等，在形成磷酸铵镁沉淀的反应体系中，反应方程式如下：

[0011] Mg2++NH4++PO43-→MgNH4PO4·6H2O

[0012] 在90摄氏度到300摄氏度下热解，主要热解反应方程式如下：

[0013] MgNH4PO4·6H2O→MgAPO4+NH3+H2O(其中A代表Na、K等)(1)

[0014] 气体吸收反应方程式如下：

[0015] NH3+H+→NH4+（2）

[0016] 回收热解固体产物除氮反应方程式如下：

[0017] MgAPO4+NH4++H2O→MgNH4PO4·6H2O(其中A代表Na、K等)

[0018] 有益效果：磷酸铵镁沉淀法回收处理氮磷废水，工艺简单可行，条件容易控制；本发明拓宽了磷酸铵镁沉淀法回收氮磷产物的资源化途径，实现资源的循环利用，保证了经济社会的可持续发展。

具体实施方式

[0019] 实施例1：

[0020] 用氯化铵配置模拟含氨氮400mg/L的废水，磷酸二氢钠和氯化镁分别作为磷源及镁源加入到废水中，其中氮磷摩尔比为1.4，镁磷摩尔比为1，用氢氧化钠调节pH值为9.5，在转速300转/分的转速下反应1小时，静置倒掉上清液，用纯水洗涤沉淀5次，然后用真空泵抽滤得沉淀，置于干燥皿中于40摄氏度烘箱中干燥48小时，然后转移至干燥器中冷却得MAP沉淀，重复以上步骤至产生大量MAP沉淀。称取100gMAP于1000mL梨型瓶中，然后称取16g氢氧化钠溶于100mL纯水中，将配置的氢氧化钠溶液倒入梨型瓶中混匀，在150℃下密封搅拌热解3小时后，用90度抽气接头导气，冷凝管冷却，将四个各盛放250mL 6M/L的盐酸溶液吸收瓶并联放置，吸收生成的氨气，并多次热解新MAP吸收氨气制得较高浓度铵盐，将所得铵盐溶液与1L含磷114mg/L的模拟废水中（混合后磷初始浓度为57mg/L），以氯化镁作为镁源调节镁磷摩尔比为1，用氢氧化钠调节pH值为9.0，搅拌速度为300转/分，反应时间2小时，然后过滤测定过滤液中残留氮磷浓度，氮去除率为17.7%，磷去除率为54.9%，然后将沉淀重新制成高浓度铵盐溶液，如此重复四次，氮去除率分别为16.9%、15.8%、16.3%及15.3%，P去除率为54.2%、53.6%、53.9%及53.2%；称取4g热解固体产物，投加到800mg/L模拟氨氮废水200mL中，用氢氧化钠调节pH值9.0，搅拌速度300转/分，反应时间1小时，过滤测定残余氮浓度，氮去除率为95.3%，然后将沉淀重新热解得到固体，如此重复4次，氨氮去除率分别为94.6%、91.9%、88.7及85.2%。

[0021] 实施例2：

[0022] 用氯化铵配置模拟含氨氮400mg/L的废水，磷酸氢二钾和氯化镁分别作为磷源及镁源，氮磷摩尔比为1.2，镁磷摩尔比为1.2，用氢氧化钠调节pH值为9.0，在转速250转/分的转速下反应1小时，静置倒掉上清液，用纯水洗涤沉淀5次，然后用真空泵抽滤得沉淀，风干，重复以上步骤至产生大量MAP沉淀。称取100gMAP于1000mL梨型瓶中，然后称取15g氢氧化钾溶于100mL纯水中，将配置的氢氧化钠溶液倒入梨型瓶中混匀，在250℃下密封搅拌热解3小时后，用90度抽气接头导气，冷凝管冷却，将四个各盛放250mL 5M/L的硫酸溶液吸收瓶并联放置，吸收生成的氨气，并多次热解新MAP吸收氨气制得较高浓度铵盐，将所得铵盐溶液与1L含磷400mg/L的模拟废水中（混合后磷初始浓度为200mg/L），以氯化镁作为镁源调节镁磷摩尔比为1.2，用氢氧化钠调节pH值为9.5，搅拌速度为250转/分，反应