專利名稱：一種可提高磷酸銨鎂沉淀去除氨氮和磷的效果的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可提高磷酸銨鎂沉淀去除氨氮和磷的效果的方法。屬含氨氮和磷 等營養(yǎng)物的污染廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氨氮和磷是一種營養(yǎng)物質(zhì)，對生物的生長具有重要意義。然而，若氨氮和磷大量 存在于水體中能導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，使得浮游藻類增加，降低水中溶解氧，同時氨氮能對魚 類產(chǎn)生毒性，如水體中氨濃度大于0. 2mg/L時其對魚類及其他水生物將產(chǎn)生重大危害或死 亡。因此，為防止氨氮和磷在水體中造成污染和危害，必須在該類污染物排入水體前對其進 行嚴(yán)格的處理。磷酸銨鎂(MgNH4PO4 · 6H20, MAP)俗稱鳥糞石，是一種白色晶體復(fù)鹽。由于磷酸銨 鎂在水體中易于分離且溶解度低(每IOOml水中僅能溶解23mg)，利用磷酸銨鎂沉淀的生成 可有效的去除氨氮和磷，并可回收磷酸銨鎂作為農(nóng)用化肥，這已為許多文獻所報道。影響磷 酸銨鎂沉淀的因素較多，如PH、溶液過飽和度、磷鎂藥劑比、晶種及能與Mg2+和P043_起反應(yīng) 的其他離子等。在PH = 9時，磷酸銨鎂溶解度最低，氨氮去除率最高。通常通過增大磷鎂 藥劑用量可有效的提高氨氮去除效果。但增加磷和鎂，尤其磷的藥劑用量，將增大廢水處理 成本及殘余磷含量，其余磷還需再次處理。盡管磷酸銨鎂沉淀處理高濃度氨氮廢水可獲得較高氨氮去除效果，在技術(shù)上是可 行的，但由于鎂和磷試劑成本高，其經(jīng)濟上是不可行的。例如，對氨氮濃度為2240mg/L的垃 圾滲濾液采用磷酸銨鎂沉淀處理其單位氨氮處理成本為35元/kg NH4-N,而若采用氨吹脫 處理其單位氨氮處理成本僅為5元/kg NH4-N。因此，為提高磷酸銨鎂沉淀法處理氨氮的實 際應(yīng)用的可行性，它的處理成本必須得到降低。然而，為使處理成本得到降低，最主要的是 降低磷和鎂試劑的用量，其方法之一可通過提高氨氮去除效果，以降低處理單位氨氮的試 劑消耗量。在磷酸銨鎂反應(yīng)過程中加入事先生成的磷酸銨鎂作為晶種是目前不通過增加試 劑用量即可有效的提高氨氮去除效果的一種方法，如韓國Daekeim Kim等采用預(yù)先生成的 磷酸銨鎂作為晶種對垃圾滲濾液進行處理，其實驗結(jié)果表明在PH = 9，其他條件相同的情 況下，磷酸銨鎂晶種加入量從0提高到40g/L，氨氮去除率則從88%增大到98%，但該方法 仍然存在一些不足(1)所需的晶種需事先產(chǎn)生，這使操作變得繁瑣。(2)由于在反應(yīng)過程中加入大量的磷酸銨鎂晶體，這使得反應(yīng)過程中所需攪拌能 量增加。(3)反應(yīng)后新生成的磷酸銨鎂和加入的磷酸銨鎂晶體使得最終沉淀物量大，固體 處理量大，而這些最終都將增加處理成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為能有效的提高磷酸銨鎂沉淀法去除氨氮的效果，以降低單位氨氮處理費用，并克服采用加入預(yù)先生成的磷酸銨鎂晶體作為晶種來提高磷酸銨鎂沉淀去除 氨氮效果的方法的不足。本發(fā)明方法提供一種不需增大磷和鎂試劑用量及操作難度即可顯著的提高磷酸 銨鎂沉淀去除氨氮效果的方法，其特征在于通過以下幾種處理方法之一實現(xiàn)a.在含氨氮廢水中按所Mg2+ NH4+ PO廣=1 1. 5 1 0. 8 1. 5比例首 先加入反應(yīng)全部所需的磷酸鹽，待磷酸鹽完全溶解后，在一定的反應(yīng)時間內(nèi)(30 120分 鐘)分多次或連續(xù)的逐漸加入所需的全部鎂鹽，反應(yīng)過程中溶液PH始終保持在8 10.5 范圍內(nèi)。b.在含氨氮廢水中按所Mg2+ NH4+ PO廣=1 1. 5 1 0. 8 1. 5比例首 先加入反應(yīng)全部所需鎂鹽，待鎂鹽完全溶解后，在一定的反應(yīng)時間內(nèi)(30 120分鐘)分多 次或連續(xù)的逐漸加入所需的全部磷酸鹽，反應(yīng)過程中溶液PH始終保持在8 10. 5范圍內(nèi)。c.在含氨氮廢水中按所Mg2+ NH4+ PO廣=1 1. 5 1 0. 8 1. 5比例在 一定的反應(yīng)時間內(nèi)(30 120分鐘)分多次或連續(xù)的逐漸同時加入全部所需的鎂鹽和磷酸 鹽，反應(yīng)過程中溶液PH始終保持在8 10. 5范圍內(nèi)。本發(fā)明方法中以優(yōu)選a方法處理氨氮為最佳。本發(fā)明方法中所加入的鎂鹽可為氯化鎂、硫酸鎂或兩者的混合物，磷酸鹽為磷酸 鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸中的一種或幾種的混合物。本發(fā)明方法中鎂鹽和磷酸鹽的多次或連續(xù)的逐漸加入可采用人工加入也可采用 加藥泵連續(xù)加入。本發(fā)明方法的原理是通常晶體形成首先經(jīng)晶胚發(fā)展為晶核，然后再發(fā)生晶核上 的晶體生長。若溶液中沒有晶核的存在，那么磷酸銨鎂沉淀將不會發(fā)生。在磷酸銨鎂結(jié)晶 過程中，晶種(晶核)的存在和使用對磷酸銨鎂的生長將具有積極的影響。使得磷酸銨鎂 晶體的成核時間進一步縮短，促進磷酸銨鎂在結(jié)晶期間的快速增長?；诖耍迷诜磻?yīng)過 程中前一時間段先生成的磷酸銨鎂作為后續(xù)反應(yīng)的晶種，以實現(xiàn)在不增加操作難度和處理 成本的條件下通過連續(xù)逐漸加入反應(yīng)試劑而提高氨氮去除效果的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果1.本發(fā)明方法操作簡單，不需增加磷和鎂鹽藥劑用量即可顯著提高氨氮去除效 果，且隨著逐漸加入的次數(shù)的增大其氨氮去除效果隨之增大，在增大氨氮去除效果的同時 而不增加任何處理費用。2.本發(fā)明方法不需加入事先形成的磷酸銨鎂作為晶種，簡化了操作過程，不增加 攪拌能量，不增加后續(xù)沉淀物處理量。3.本發(fā)明方法不僅可用于各類氨氮廢水也可用于含磷或同時含氨氮和磷的廢水處理。
具體實施例方式為能更好地理解本發(fā)明方法，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明方法的內(nèi)容，但 本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例中采用的廢水分別為皂化廢水和合成的模擬廢水，其中皂化廢水水質(zhì)pH =6. 2，[NH4+-N] = 4100mg/L, [Al3+] = 21mg/L, [Mn2+] = 1. 4mg/L, [Pb2+] = 0. 2mg/L, [Zn2+]=7. lmg/L, [Cu2+] = 2. 6mg/L, [TOC] = 378mg/L ；模擬廢水由分析純十二水磷酸氫二鈉與 去離子水配制而成，其磷濃度為2100mg/L。實施例1 在9個2L燒杯中分別都加入IL氨氮濃度為4100mg/L的皂化廢水，按 Mg2+ NH4+ PO43- = 1 1 1先都加入全部所需的磷酸鹽，該磷酸鹽為磷酸氫二鈉，待 磷酸鹽完全溶解后，在30分鐘內(nèi)分別按分1、2、3、4、5、6、7、8、9等次數(shù)平均加入全部所需 的鎂鹽，該鎂鹽為氯化鎂，反應(yīng)過程中溶液PH始終保持在9，反應(yīng)結(jié)束后其氨氮去除率見表 1。30分鐘內(nèi)平均分9次加入全部鎂鹽相對一次性加入全部鎂鹽其氨氮去除率可顯著提高 9. 5%，不增加磷鎂試劑用量和操作難度。表1分多次平均加入鎂鹽的氨氮去除效果 實施例2 在9個2L燒杯中分別都加入IL氨氮濃度為4100mg/L的皂化廢水，按 Mg2+ NH4+ PO43-=1 1 1先都加入全部所需的鎂鹽，該鎂鹽為硫酸鎂，待鎂鹽完全 溶解后，在30分鐘內(nèi)分別按分1、2、3、4、5、6、7、8、9等次數(shù)平均加入全部所需的磷酸鹽， 該磷酸鹽為磷酸氫二鈉，反應(yīng)過程中溶液PH始終保持在9，反應(yīng)結(jié)束后其氨氮去除率見表 2。30分鐘內(nèi)平均分9次加入全部磷酸鹽相對一次性加入全部磷酸鹽其氨氮去除率可提高
2· 1 % ο表2分多次平均加入磷酸鹽的氨氮去除效果 實施例3:在9個2L燒杯中分別都加入IL氨氮濃度為4100mg/L的皂化廢水，按 Mg2+ NH4+ Ρ。,= 1 1 1，在30分鐘內(nèi)分別按分1、2、3、4、5、6、7、8、9等次數(shù)平均同 時加入全部所需的磷酸鹽和鎂鹽，該磷酸鹽為磷酸氫二鈉，鎂鹽為氯化鎂，反應(yīng)過程中溶液 PH始終保持在9，反應(yīng)結(jié)束后其氨氮去除率見表3。30分鐘內(nèi)平均分9次同時加入全部所 需的磷酸鹽和鎂鹽相對一次性同時加入全部磷酸鹽和鎂鹽其氨氮去除率可提高7 %。表3分多次平均同時加入磷酸鹽和鎂鹽的氨氮去除效果 實施例4
在9個2L燒杯中分別都加入IL磷濃度為2100mg/L的模擬廢水，按 Mg2+ NH4+ PO43- = 1 1 1先都加入全部所需的銨鹽，該銨鹽為氯化銨，然后在30分 鐘內(nèi)分別按分1、2、3、4、5、6、7、8、9等次數(shù)平均加入全部所需的鎂鹽，該鎂鹽為氯化鎂，反 應(yīng)過程中溶液PH始終保持在9，反應(yīng)結(jié)束后其磷去除率見表4。30分鐘內(nèi)平均分9次加入 全部所需的鎂鹽相對一次性加入全部鎂鹽，其磷去除率可提高7. 1%，不增加磷鎂試劑用量 和操作難度。表4分多次平均加入鎂鹽的磷去除效果
權(quán)利要求
一種可提高磷酸銨鎂沉淀去除氨氮和磷的效果的方法，其特征在于通過以下幾種處理方法之一實現(xiàn)a.在含氨氮廢水中按所Mg2+∶NH4+∶PO43 ＝1～1.5∶1∶0.8～1.5比例首先加入反應(yīng)全部所需的磷酸鹽，待磷酸鹽完全溶解后，在一定的反應(yīng)時間內(nèi)(30～120分鐘)分多次或連續(xù)的逐漸加入所需的全部鎂鹽，反應(yīng)過程中溶液pH始終保持在8～10.5范圍內(nèi)。b.在含氨氮廢水中按所Mg2+∶NH4+∶PO43 ＝1～1.5∶1∶0.8～1.5比例首先加入反應(yīng)全部所需鎂鹽，待鎂鹽完全溶解后，在一定的反應(yīng)時間內(nèi)(30～120分鐘)分多次或連續(xù)的逐漸加入所需的全部磷酸鹽，反應(yīng)過程中溶液pH始終保持在8～10.5范圍內(nèi)。c.在含氨氮廢水中按所Mg2+∶NH4+∶PO43 ＝1～1.5∶1∶0.8～1.5比例在一定的反應(yīng)時間內(nèi)(30～120分鐘)分多次或連續(xù)的逐漸同時加入全部所需的鎂鹽和磷酸鹽，反應(yīng)過程中溶液pH始終保持在8～10.5范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可提高磷酸銨鎂沉淀去除氨氮和磷的效果的方法，其特 征在于所述的a、b、c三種不同的方法中以a方法為最佳選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可提高磷酸銨鎂沉淀去除氨氮和磷的效果的方法，其特 征在于本發(fā)明方法不只局限于處理各種氨氮廢水，也可用于處理各種含磷廢水或各種同 時含氨氮和磷的廢水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可提高磷酸銨鎂沉淀去除氨氮和磷的效果的方法，其特征在于通過以下幾種處理方法之一實現(xiàn)a.在含氨氮廢水中按所Mg2+∶NH4+∶PO43-＝1～1.5∶1∶0.8～1.5比例首先加入反應(yīng)全部所需的磷酸鹽，待磷酸鹽完全溶解后，在一定的反應(yīng)時間內(nèi)(30～120分鐘)分多次或連續(xù)的逐漸加入所需的全部鎂鹽，反應(yīng)過程中溶液pH始終保持在8～10.5范圍內(nèi)；b.試劑比和各反應(yīng)條件和a相同，不同之處為首先加入反應(yīng)全部所需鎂鹽，然后分多次或連續(xù)的逐漸加入所需的全部磷酸鹽；c.試劑比和各反應(yīng)條件和a相同，不同之處為分多次或連續(xù)的逐漸同時加入全部所需的鎂鹽和磷酸鹽。本發(fā)明方法以a方法為最佳，不增加磷鎂試劑用量、操作難度及處理費用即可顯著提高氨氮去除效果8％以上。
文檔編號C02F9/04GK101898840SQ20091003971
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者肖賢明, 黃海明 申請人:中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所