CN100558436C - 一种复合氨氮去除剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合氨氮去除剂及其制备方法和应用，针对于现在利用生物法和曝气吹脱法来处理污水中氨氮工艺流程长，去除率不高等诸多缺点而开发，包括下列步骤：首先复配磷酸盐和镁盐的混合剂，其中按照Mg²⁺∶PO₄ ^2-摩尔比为1.0～1.3∶1.0混合，混合剂与水以质量比为1∶9的比例混合溶解成溶液，然后向溶液中加入酸度(以HCl计)在10%～50%、Fe³⁺含量为0.05%～5%、Fe²⁺含量为8%～15%的含铁酸溶液，充分搅拌下获得均相溶液。本发明制备的一种液体氨氮处理药剂，生产工艺简单，利于运输和投加，具有很强的氨氮去除能力，适用于各行业的工业废水和生活污水，特别是印染、化工、造纸等污水或废水的氨氮去除，同时还有去除污水中磷离子降低COD的辅助作用。

Description

一种复合氨氮去除剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水处理氨氮去除领域，特别是磷酸盐和镁盐的复配技术，及与含铁酸的复合制备及应用。

背景技术

生产生活中过量的氨氮排入水体中导致水体富营养化，降低了水体观赏价值，并且氨氮被氧化生成硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物和人类的健康。因此，废水脱氮处理受到人们的广泛关注。目前，主要的脱氮方法有生物硝化反硝化、折点加氯、气体吹脱和离子交换法等。消化污泥脱水液、垃圾渗滤液、催化剂生产厂废水、肉类加工厂和合成氨化工废水等都有500mg/L～几千mg/L的氨氮含量，以上方法会由于游离氨氮的生物抑制作用或者成本等原因受到限制，高浓度的氨氮废水处理方法可以分为物化法、生化联合法和新型生物脱氮法。

一般物化法处理水中氨氮的原理是通过吸附、吹脱、渗滤、化学沉淀等方法将水中的氨氮从污水中分离出来，从而使水中的氨氮含量降低到规定的范围。

物理吸附需要利用沸石中的阳离子和废水中的NH₄ ⁺进行交换以达到脱氮的目的，但应用沸石脱氨法必须考虑沸石的再生问题，通常有再生液和焚烧法。采用焚烧法时，产生的氨气必须进行处理。

利用膜的选择透过性进行氨氮脱除的一种方法。这种方法操作方便，氨氮回收率高，无二次污染，但研究表明运行中需加碱，加碱量与废水中氨氮浓度成正比，但是膜分离技术目前尚在研究阶段，并不是十分的成熟。

MAP沉淀法去除污水中氨氮主要是利用一下化学反应：

Mg²⁺+NH₄ ⁺+PO₄ ^3-＝MgNH₄PO₄

理论上讲以一定比例向含有高浓度氨氮的废水中投加磷酸盐和镁盐，当[Mg²⁺][NH₄ ⁺][PO₄ ^a-]＞2.5×10^-13时生成磷酸铵镁(MAP)，除去废水中的氨氮。一般采用向氨氮浓度较高的工业用废水中投加MgCl₂·6H₂O和Na₂HPO₄·12H₂O生成磷酸铵镁沉淀的方法，以去除其中较高浓度氨氮。结果表明在PH为8.91，Mg²⁺，NH₄ ⁺，PO₄ ^3-的摩尔比为1.25∶1∶1，反应温度为25℃，反应时间为20min，沉淀时间为20min的条件下，氨氮质量浓度可由9500mg/L降低到460mg/L，去除率达到95％以上。由于在多数废水中镁盐的含量相对于磷酸盐和氨氮会较低，尽管生成的磷酸铵镁可以作为农肥抵消一部分成本，投加镁盐的费用仍成为限制这个方法推行的主要因素。

生化联合法是结合物化方法在处理高浓度氨氮废水是不会因为氨氮浓度过高而受到限制，但是不能将氨氮浓度降低到足够低(如100mg/L以下)；而生物脱氮会因为高浓度游离氨或亚硝酸盐而受到抑制。实际应用中采用生化联合的方法，在生物处理前先对高浓度氨氮的废水进行物化处理。

以上所述几种氨氮去除方法，物化法处理污水氨氮主要受到成本高昂和后处理操作不方便的影响，在实际生产中的应用受到了限制，新开发的氨氮处理工艺由于技术不成熟，还处于研究阶段，没有大生产中的应用的经验，很难推广使用。

发明内容

本发明是在现有新型氨氮处理技术不成熟的情况下，针对现有的物化氨氮处理技术成本高昂和后处理操作不方便的影响的问题而设计开发的。

本发明在于提供一种可以将絮凝和氨氮去除剂相结合的高效氨氮去除和污水混凝的液体水处理剂。本发明的主要组成是镁盐和磷酸盐及含铁废酸的混合溶液。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种复合氨氮去除剂，其制备方法具有以下操作：磷酸盐和镁盐配成混合剂，复配的磷酸盐和镁盐的混合剂中磷酸盐和镁盐按照Mg²⁺与PO₄ ^3-摩尔比为1.0～1.3∶1.0的比例配制，然后将磷酸盐和镁盐的混合剂溶解在水中，配成初级溶液，向溶液中加入含铁废酸溶液，搅拌至均相溶液。

前述的复合氨氮去除剂，可直接应用于各行业的工业废水和生活污水的水体处理。

本发明的复合氨氮去除剂制备方法如下：首先复配磷酸盐和镁盐的混合剂，混合剂中的Mg²⁺与PO₄ ^3-的摩尔比为1.0～1.3∶1.0，然后将镁盐和磷酸盐的混合剂与水混合溶解形成初级溶液，再向初级溶液中加入含铁的废酸溶液，充分搅拌至均相溶液。

本发明中磷酸盐和镁盐的复配混合剂与水以质量比1∶9的比例混合溶解形成初级溶液。

本发明中所用的含铁的废酸溶液中酸度(以HCl计)为10％～50％、Fe²⁺质量含量8％～15％、Fe³⁺质量含量0.05％～5％。

本发明的复合氨氮去除剂可直接应用于各行业的工业废水和生活污水的水体处理，特别是印染、化工、造纸的污水或废水的氨氮处理，同时还起到取出污水中的磷离子和降低水体COD的作用。

本发明中采用的磷酸盐和镁盐，在制备过程中无加热和剧烈的反应过程；本发明适用于各行业的工业废水和生活污水的氨氮处理过程，特别用于PH值高的纺织废水和化工废水的氨氮去除；本发明中使用了含铁酸液，大大减少了磷酸盐和镁盐的使用量；镁离子的存在有助于磷离子的去除。

具体实施方式

实例一：

称取硫酸镁结晶200克，磷酸二氢钠结晶200克，将称量好的硫酸镁晶体和磷酸二氢钠结晶加入到3600克水中，溶解不断搅拌，直至硫酸镁和磷酸二氢钠溶解，向溶液中加入300克酸度(以HCl计)20％、Fe²⁺含量8.6％、Fe³⁺含量1.1％的含铁废酸溶液，充分搅拌后得到均相液体，氨氮去除剂。

实例二：

称取硫酸镁结晶200克，磷酸二氢钠结晶200克，将称量好的硫酸镁晶体和磷酸二氢钠结晶加入到3600克水中，溶解不断搅拌，直至硫酸镁和磷酸二氢钠溶解，向溶液中加入450克酸度(以HCl计)20％、Fe²⁺含量8.6％、Fe³⁺含量1.1％的含铁废酸溶液，充分搅拌后得到均相液体，氨氮去除剂。

实例三：

称取硫酸镁结晶220克，磷酸二氢钠结晶180克，将称量好的硫酸镁晶体和磷酸二氢钠结晶加入到3600克水中，溶解不断搅拌，直至硫酸镁和磷酸二氢钠溶解，向溶液中加入300克酸度(以HCl计)20％、Fe²⁺含量8.6％、Fe³⁺含量1.1％的含铁废酸溶液，充分搅拌后得到均相液体，氨氮去除剂。

实例四：

对上述三个应用实例制得的氨氮去除剂编号，依次为氨氮去除剂1号、氨氮去除剂2号、氨氮去除剂3号，对污水进行处理，同时也采用MAP沉淀进行对比试验，比较处理效果。污水采用污水厂的印染污水，PH值为8.5，温度为20℃，处理结果如下表所示：

表1    对印染污水的处理数据

	原水氨氮含量(mg/L)	出水氨氮含量(mg/L)	原水COD(mg/L)	出水COD(mg/L)	原水磷离子含量(mg/L)	出水磷离子含量(mg/L)
							氨氮去除剂1号	122	22	416	280	12	5.8

氨氮去除剂2号	122	28	416	347	12	6.1
							氨氮去除剂3号	122	20	416	269	12	5.2
MAP沉淀法	122	41	416	403	12	7.5

注：MAP沉淀法的投加量为氨氮去除剂中磷酸盐和镁盐直接投加量。

从上表中的数据中可以看出在，相同磷酸盐和镁盐的投加量的情况下，有含铁废酸加入的氨氮去除剂的效果明显优于单纯的投加磷酸盐和镁盐的MAP沉淀法，同时氨氮去除剂不但对氨氮有去除效果，同时对水体COD和磷离子的含量有较好的改善作用。

实例五：

用上述制备的氨氮去除剂和MAP沉淀法对自配的化工污水进行处理，自配化工污水的PH值为9.2，温度为20℃，处理数据如下表，

表2    自配化工污水的处理数据

	原水氨氮含量(mg/L)	出水氨氮含量(mg/L)	原水COD(mg/L)	出水COD(mg/L)	原水磷离子含量(mg/L)	出水磷离子含量(mg/L)
							氨氮去除剂1号	308	98	1235	741	8	4.8
氨氮去除剂2号	308	86	1235	619	8	4.7
							氨氮去除剂3号	308	103	1235	732	8	3.6
MAP沉淀法	308	165	1235	1198	8	5.2

注：MAP沉淀法的投加量为氨氮去除剂中磷酸盐和镁盐直接投加量。

从上表中的数据中可以看出在，氨氮去除剂受PH值的影响不是很大，相同磷酸盐和镁盐的投加量的情况下，有含铁废酸加入的氨氮去除剂的效果明显优于单纯的投加磷酸盐和镁盐的MAP沉淀法，同时氨氮去除剂不但对氨氮有去除效果，同时对水体COD和磷离子的含量有较好的改善作用。

Claims (6)

1.一种复合氨氮去除剂，其特征在于其制备方法具有以下操作：磷酸盐和镁盐配成混合剂，复配的磷酸盐和镁盐的混合剂中磷酸盐和镁盐按照Mg²⁺与PO₄ ^3-摩尔比为1.0～1.3∶1.0的比例配制，然后将磷酸盐和镁盐的混合剂溶解在水中，配成初级溶液，向溶液中加入含铁废酸溶液，搅拌至均相溶液。

2.根据权利要求1所述的一种复合氨氮去除剂，其特征在于可直接应用于各行业的工业废水和生活污水的水体处理。

3.根据权利要求1所述的一种复合氨氮去除剂的制备方法，其特征在于复配的磷酸盐和镁盐的混合剂，其中磷酸盐和镁盐按照Mg²⁺与PO₄ ^3-摩尔比为1.0～1.3∶1.0的比例配制，镁盐和磷酸盐的混合剂与水以质量比为1∶9的比例混合溶解，配制成初级溶液；向镁盐和磷酸盐的初级溶液中加入的含铁的废酸溶液，含铁的废酸溶液的酸度以HCl计算为10％～50％、Fe³⁺的质量含量为0.05％～5％、Fe²⁺的质量含量为8％～15％；镁盐和磷酸盐溶液与废酸的重量比例为1∶1～1∶0.05。

4.根据权利要求3所述的一种复合氨氮去除剂的制备方法，其特征在于含铁废酸溶液的酸性介质为盐酸、硫酸、磷酸的一种或其组合。

5.根据权利要求1所述的一种复合氨氮去除剂的应用，其特征在于对工业废水或生活污水的氨氮处理，同时起到去除污水中磷离子和降低水体COD的辅助作用。

6.根据权利要求1所述的一种复合氨氮去除剂的应用，其特征在于对印染、化工、造纸污水或废水的氨氮处理，同时起到去除污水中磷离子和降低水体COD的辅助作用。