本發(fā)明屬于水污染控制與資源再生領(lǐng)域，具體涉及一種利用電滲析從海水中分離濃縮鎂，并將鎂鹽用于廢水磷酸銨鎂回收的方法。
背景技術(shù)：
廢水中大量存在的氮磷是水體富營養(yǎng)化的主要原因之一，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，已成為當(dāng)前重大的環(huán)境問題。廢水中氮磷的去除方法主要包括生物法和物理化學(xué)法兩大類。生物法具有運(yùn)行成本低，操作管理簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，但是生物法更適合于處理低濃度的氮磷廢水，而物理化學(xué)方法處理高濃度的氮磷廢水更具有優(yōu)勢(shì)。另一方面磷是所有生命形式不可缺少的營養(yǎng)元素，也是重要的化工原料，特別是自然界中磷礦石資源的有限性，使得實(shí)現(xiàn)磷資源的循環(huán)利用十分必要。磷酸銨鎂（mgnh4po4·6h2o，俗稱鳥糞石）沉淀法是將mg2+加入到含有磷酸鹽和氨氮的污水中，反應(yīng)生成難溶的磷酸銨鎂沉淀。磷酸銨鎂沉淀法不僅可以同時(shí)去除和回收氮磷從而降低廢水中的氮磷負(fù)荷，而且回收到的磷酸銨鎂是一種高效的緩釋肥，可以在農(nóng)業(yè)上再次利用。
目前，制約磷酸銨鎂法產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸為該工藝運(yùn)行成本高，一個(gè)重要因素在于鎂鹽沉淀劑的選擇。當(dāng)前普遍使用的鎂鹽沉淀劑為mgcl2，也有采用mg(oh)2、菱鎂礦、mgo作為鎂源。然而這些沉淀劑由于價(jià)格因素，限制了磷酸銨鎂沉淀法的推廣應(yīng)用。海水中廣泛存在鎂，是廢水磷酸銨鎂回收工藝一種重要的潛在鎂源。然而，海水中鎂的濃度較低，直接將海水投加于廢水磷酸銨鎂沉淀反應(yīng)不僅稀釋了廢水中的氮磷濃度，增加了磷酸銨鎂回收的難度；而且極大增加了尾水量，造成后續(xù)的尾水處理成本。因此，研發(fā)經(jīng)濟(jì)、可行的海水分離、濃縮鎂鹽的方法，可大幅降低廢水磷酸銨鎂回收成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種利用選擇性電滲析從海水中分離、濃縮鎂的方法，為廢水磷酸銨鎂回收提供鎂鹽，降低廢水氮磷回收成本，達(dá)到廢水中氮磷資源循環(huán)利用的目的。本發(fā)明的特征在于所述方法步驟為：
（1）采用前處理方法去除海水中的懸浮性和膠體性顆粒物，然后固液分離，將上清液泵入設(shè)置的選擇性電滲析系統(tǒng)進(jìn)行鎂的分離和濃縮；
（2）將步驟（1）中選擇性電滲析系統(tǒng)所得的極液加入到含氮磷廢水中進(jìn)行磷酸銨鎂結(jié)晶沉淀反應(yīng)，通過投加堿控制反應(yīng)的ph值穩(wěn)定在8.0-11.0直至反應(yīng)結(jié)束；再固液分離，得到的沉淀物即為回收的磷酸銨鎂產(chǎn)物；
（3）步驟（1）中所述海水中的懸浮性和膠體性顆粒物的前處理方法是以下方法組合：混凝、沉淀、過濾和膜濾；
（4）步驟（1）中所述的選擇性電滲析系統(tǒng)由兩側(cè)的電極室及夾在兩側(cè)的電極室之間的腔室構(gòu)成；所述腔室包括一個(gè)或多個(gè)腔室單元，每個(gè)腔室單元由依次排列的極液室、濃液室和料液室構(gòu)成，極液室和濃液室以一價(jià)陽離子選擇性交換膜（mvk）為間隔，濃液室和料液室以陰離子交換膜（sa）為間隔；若為多個(gè)腔室單元，則料液室和下一個(gè)腔室單元的極液室以陽離子交換膜（sk）為間隔；與兩側(cè)的電極室相鄰的腔室單元與電極室之間以單極陽離子交換膜為間隔（pc-sc）；與料液室相鄰的電極室為陰極室，與極液室相鄰的電極室為陽極室，陽極室內(nèi)設(shè)置有與直流電源的正極相連接的陽極板，陰極室設(shè)置有與直流電源的負(fù)極相連接的陰極板；mvk膜在安裝時(shí)陽離子交換層朝向陽極室；
（5）步驟（1）中所述的選擇性電滲析系統(tǒng)運(yùn)行方法如下：將海水循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的料液室，將濃度不低于0.05mol/l的強(qiáng)電解質(zhì)溶液循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的極液室，將濃度不低于0.05mol/l的強(qiáng)電解質(zhì)溶液循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的濃液室，將濃度不低于0.05mol/l的電極清洗溶液循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的電極室；通過直流電源向選擇性電滲析系統(tǒng)施加直流電進(jìn)行選擇性電滲析，在料液室電導(dǎo)率不低于于5ms/cm情況下完成海水中鎂的分離和濃縮；
（6）步驟（5）中所述的選擇性電滲析系統(tǒng)料液室中為海水；所述選擇性電滲析系統(tǒng)極液室和濃液室中的強(qiáng)電解質(zhì)溶液為氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉或硫酸鉀溶液；所述選擇性電滲析系統(tǒng)電極室中電極清洗溶液為氨基磺酸鈉或硫酸鈉溶液；
（7）步驟（5）中所述的選擇性電滲析系統(tǒng)運(yùn)行的電流密度為10-100ma/cm2。
本發(fā)明提出的方法首先通過預(yù)處理去除海水的懸浮性或膠體性的雜質(zhì)，然后經(jīng)過選擇性電滲析分離和濃縮mg2+，得到高濃度的含mg2+濃水（1-10g/l）用于廢水磷酸銨鎂回收，可大幅降低廢水氮磷回收成本，有助于推動(dòng)含氮磷廢水的資源化處置利用。
附圖說明
圖1選擇性電滲析膜堆示意圖。
具體實(shí)施方式
下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1：
某海水中懸浮固體ss12mg/l、膠體性顆粒物6mg/l、mg2+800mg/l、na+10g/l、cl-12g/l和so42-2000mg/l。某畜禽養(yǎng)殖廢水，初始ph值7.5、nh4+和po43-濃度分別為1080mg/l和96mg/l。采用納濾膜對(duì)海水進(jìn)行前處理。將納濾后的上清液泵入設(shè)置的選擇性電滲析系統(tǒng)進(jìn)行mg2+的分離和濃縮，在選擇性電滲析系統(tǒng)中得到含mg2+5g/l的極液；然后將極液加入畜禽養(yǎng)殖廢水進(jìn)行磷酸銨鎂結(jié)晶反應(yīng)，投加naoh控制ph值穩(wěn)定在9.0-9.5；反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)檢測(cè)回收的沉淀物中磷酸銨鎂含量99.5%。
上述步驟中設(shè)置的選擇性電滲析系統(tǒng)由兩側(cè)的電極室及夾在兩側(cè)的電極室之間的腔室構(gòu)成，采用的每對(duì)膜尺寸為80×80mm；所述腔室包括5個(gè)腔室單元，每個(gè)腔室單元由依次排列的極液室、濃液室和料液室構(gòu)成，極液室和濃液室以一價(jià)陽離子選擇性交換膜（mvk）為間隔，濃液室和料液室以陰離子交換膜（sa）為間隔；料液室和下一個(gè)腔室單元的極液室以陽離子交換膜（sk）為間隔；與兩側(cè)的電極室相鄰的腔室單元與電極室之間以單極陽離子交換膜為間隔（pc-sc）；與料液室相鄰的電極室為陰極室，與極液室相鄰的電極室為陽極室，陽極室內(nèi)設(shè)置有與直流電源的正極相連接的陽極板，陰極室設(shè)置有與直流電源的負(fù)極相連接的陰極板；mvk膜在安裝時(shí)陽離子交換層朝向陽極室。
上述步驟中選擇性電滲析系統(tǒng)的運(yùn)行方式如下：將海水循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的料液室，將0.5mol/l的氯化鈉溶液循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的極液室，將0.5mol/l的氯化鈉溶液循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的濃液室，將1mol/l的氨基磺酸鈉溶液循環(huán)泵入選擇性電滲析系統(tǒng)的電極室；通過直流電源向選擇性電滲析系統(tǒng)施加直流電進(jìn)行選擇性電滲析，控制電流密度為30ma/cm2；當(dāng)料液室電導(dǎo)率為6ms/cm時(shí)完成海水中鎂的分離和濃縮。