CN103449584A - 一种氨氮废水处理方法 - Google Patents

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陈刚
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Abstract

一种氨氮废水处理方法，涉及废水处理技术领域，利用鸟粪石法处理氨氮废水，所述方法是将废弃物Ⅰ和废弃物Ⅱ加入氨氮废水中混合，其中Ⅰ为含镁离子化合物的废弃物；Ⅱ为含磷酸根离子化合物的废弃物。本发明以废弃物治理含氨氮废水，是一种以废治废、无原材料消耗的综合环境治理方法，处理后氨氮废水中氨氮及废磷酸中的磷均得到有效治理，处理后废水中氨氮浓度均低于国家污水综合排放标准一级标准，对于高浓度氨氮废水也可实现处理到达标排放标准。

Description

一种氨氮废水处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及一种氨氮废水处理方法。
背景技术
高浓度氨氮废水是目前最难处理的主要工业废水之一，医药化工、化肥、石化、炼焦、冶炼等行业是排放高浓度氨氮废水的工业大户。因此，国内外一直在积极地探索能够高效、成熟、投资成本小，运行费用低的解决技术和方案，但因各种原因或技术的局限性一直未能彻底的解决此难题。
目前国内外处理高浓度氨氮废水通行的做法是：先将高浓度氨氮废水通过蒸氨（汽提）或吹脱将废水中的氨氮降到300mg·L-1以下，然后用A/O法或化学沉淀（磷酸铵镁盐法）进行后续处理。出水NH3-N在操作管理十分良好的前提下，一般可以达到国家排放三级标准，但是上述工艺的缺点：
1）汽提或吹脱化学沉淀法预处理水的要求苛刻，如NH3-N必须小于300mg·L-1；
2）续接A/O法时不仅投资高，而且占地面积大；
3）续接化学沉淀法虽然投资和占地面积都比A/O法小，但它药剂的消耗量太大，N:Mg之比达1:1.1-1.2，处理药剂成本太高。
鸟粪石的化学成分为MgNH4PO4·6H2O，是白色结晶颗粒或者粉末，鸟粪石法也称磷酸铵镁(MAP)法，其基本原理就是通过向氨氮废水中投加Mg2+和PO4 3-，使之与NH4 +生成难溶于水的磷酸铵镁沉淀，将氨氮从废水中去除。
近些年，各国学者对鸟粪石法处理高氨氮废水处理进行了深入研究：
1）利用鸟粪石循环结晶法处理合成氨废水的方法（CN102336504A），提出以磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾作为磷源，以硫酸镁或氯化镁为镁源，将浓度为1000mg·L-1～2065mg·L-1氨氮废水的氨氮降至200mg·L-1，废水再经A/O生化处理，并将鸟粪石热解循环利用；
2）鸟粪石沉淀法预处理高氨氮废水的镁盐研究，环境工程学报，2011.12（5），发现MgCl2可以提供大量游离的Mg2+，MgO可以提高反应体系的pH，采用结合MgCl2与MgO各自的优缺点的方案，将其联用处理高氨氮废水，实验用废水是用氯化铵和自来水配的模拟废水，氨氮浓度约为1000mg·L-1，在最佳条件下，去除率能达到90%以上；
3）苦卤-鸟粪石沉淀法预处理垃圾渗滤液，环境化学，2010.11（29），采用苦卤作为镁沉淀剂.以Na2HPO4·12H2O提供磷酸根离子，同时加入铁改性沸石作为晶种处理垃圾渗滤液，渗滤液氨氮为2043.94mg·L-1，脱氮效果最佳时，氨氮去除率达96.2%；
但上述文献中仅针对浓度范围为1000mg·L-1～2065mg·L-1的氨氮废水进行处理，对于高浓度氨氮废水无法处理到达标排放标准，且仍存在处理药剂成本高、消耗量大的问题。
发明内容
本发明的提供一种以废治废的氨氮废水处理方法。
一种氨氮废水处理方法，利用鸟粪石法处理氨氮废水，所述方法是将废弃物Ⅰ和废弃物Ⅱ加入氨氮废水中混合，其中Ⅰ为含镁离子化合物的废弃物，Mg2+含量以重量百分比计为20～40%；Ⅱ为含磷酸根离子化合物的废弃物，PO4 3-含量以重量百分比计为15～80%。
本发明所述Ⅰ和Ⅱ的加入量，以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=(1.2～12.0):(1.2～8.0):1。
优选地，所述Ⅰ和Ⅱ的加入量，以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=(1.8～10.0):(1.2～5.0):1。
最优选地，所述Ⅰ和Ⅱ的加入量，以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=(2.5～8.0):(1.5～4.0):1。
优选地，所述Ⅰ为氢氧化镁或氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生废渣；所述Ⅱ为半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸。
本发明方法还包括向氨氮废水加入废弃物Ⅲ，所述Ⅲ为含钙离子化合物的废弃物Ca2+含量以重量百分比计为15～50%，Ⅲ作为pH调节及除磷剂。
优选地，所述Ⅲ为消石灰粉末干式或半干式去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣。
本发明所述方法优选向浓度为50～5000mg·L-1氨氮废水中加入所述Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，pH控制范围为6～10；反应15-240min后过滤。
优选地，所述pH控制范围为7～10；反应30-180min。
最优选，所述pH控制范围为8～9；反应60-150min。
本发明方法采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮废水中氮摩尔浓度，采用钼酸铵分光光度法测定Ⅱ中磷摩尔浓度，消解Ⅰ后采用原子吸收分光光度法测定Ⅰ消解液镁浓度。
本发明的有益效果是：以含镁离子化合物的废弃物、含磷酸根离子化合物的废弃物、和含钙离子化合物的废弃物，如采用氢氧化镁或氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生废渣、半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸、用消石灰粉末去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣，治理含氨氮废水，是一种以废治废、无原材料消耗的综合环境治理方法，处理后氨氮废水中氨氮及废磷酸中的磷均得到有效治理，处理后废水中氨氮浓度小于5mg·L-1，磷浓度小于0.1mg·L-1，均低于国家污水综合排放标准一级标准，对于高浓度氨氮废水也可实现处理到达标排放标准。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮废水中氮摩尔浓度，采用钼酸铵分光光度法测定Ⅱ中磷摩尔浓度，消解Ⅰ后采用原子吸收分光光度法测定Ⅰ消解液镁浓度。
实施例1
室温下向500mL烧杯中加入氨氮浓度为5000mg·L-1废液200mL，搅拌，加入Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
Ⅰ为氢氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生的废渣，其中Mg2+含量为24.30%(wt)；
Ⅱ为半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸，其中PO4 3-含量为48.96%(wt)；
Ⅲ为用消石灰粉末去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣，其中Ca2+含量为45.43%(wt)；
以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=8:4:1。
调整反应体系pH为9.0，搅拌反应150min，静置陈化60min，过滤，滤液中氨氮浓度按HJ535-2009检测方法测定为未检出，磷浓度按GB11893-89检测方法测定为未检出。
实施例2
室温下向500mL烧杯中加入氨氮浓度为5000mg·L-1废液200mL，搅拌，加入Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
Ⅰ为氢氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生的废渣，其中Mg2+含量为24.30%(wt)；
Ⅱ为半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸，其中PO4 3-含量为48.96%(wt)；
Ⅲ为用消石灰粉末去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣，其中Ca 2+含量为45.43%(wt)；
以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=2.5:1.5:1。
调整反应体系pH为9.0，搅拌反应150min，静置陈化60min，过滤，滤液中氨氮浓度按HJ535-2009检测方法测定氨氮浓度为4.98mg·L-1，磷浓度按GB11893-89检测方法测定为磷浓度0.09mg·L-1。
实施例3
室温下向500mL烧杯中加入氨氮浓度为5000mg·L-1废液200mL，搅拌，加入Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
Ⅰ为氢氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生的废渣，其中Mg2+含量为24.30%(wt)；
Ⅱ为半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸，其中PO4 3-含量为48.96%(wt)；
Ⅲ为用消石灰粉末去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣，其中Ca2+含量为45.43%(wt)；
以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=8:4:1。
调整反应体系pH为8.0，搅拌反应150min，静置陈化60min，过滤，滤液中氨氮浓度按HJ535-2009检测方法测定氨氮浓度为0.38mg·L-1，磷浓度按GB11893-89检测方法测定为磷浓度0.08mg·L-1。
实施例4
室温下向500mL烧杯中加入氨氮浓度为5000mg·L-1废液200mL，搅拌，加入Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
Ⅰ为氢氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生的废渣，其中Mg2+含量为24.30%(wt)；
Ⅱ为半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸，其中PO4 3-含量为48.96%(wt)；
Ⅲ为用消石灰粉末去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣，其中Ca2+含量为45.43%(wt)；
以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=8:4:1。
调整反应体系pH为9.0，搅拌反应60min，静置陈化60min，过滤，滤液中氨氮浓度按HJ535-2009检测方法测定氨氮浓度为1.98mg·L-1，磷浓度按GB11893-89检测方法测定为磷浓度0.07mg·L-1。
实施例5
室温下向500mL烧杯中加入氨氮浓度为50mg·L-1废液200mL，搅拌，加入Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。
Ⅰ为氢氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生的废渣，其中Mg2+含量为24.30%(wt)；
Ⅱ为半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸，其中PO4 3-含量为48.96%(wt)；
Ⅲ为用消石灰粉末去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣，其中Ca2+含量为45.43%(wt)；
以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=2.5:1.5:1。
调整反应体系pH为8.0，搅拌反应60min，静置陈化60min，过滤，滤液中氨氮浓度按HJ535-2009检测方法测定为未检出，磷浓度按GB11893-89检测方法测定为未检出。

Claims (10)

1.一种氨氮废水处理方法，利用鸟粪石法处理氨氮废水，其特征在于所述方法是将废弃物Ⅰ和废弃物Ⅱ加入氨氮废水中混合，
其中Ⅰ为含镁离子化合物的废弃物，Mg2+含量以重量百分比计为20～40%；Ⅱ为含磷酸根离子化合物的废弃物，PO4 3-含量以重量百分比计为15～80%。
2.根据权利要求1所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述Ⅰ和Ⅱ的加入量，以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=(1.2～12.0):(1.2～8.0):1。
3.根据权利要求1所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述Ⅰ和Ⅱ的加入量，以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=(1.8～10.0):(1.2～5.0):1。
4.根据权利要求1所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述Ⅰ和Ⅱ的加入量，以镁离子、磷酸根离子和氨氮废水中氮的摩尔比计，为Mg2+:PO4 3-:N=(2.5～8.0):(1.5～4.0):1。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述Ⅰ为氢氧化镁或氧化镁作为吸收剂湿法脱除含SO2烟气中SO2所产生废渣；所述Ⅱ为半导体湿法蚀刻中所产生的废磷酸。
6.根据权利要求1所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述方法还包括向氨氮废水加入废弃物Ⅲ，所述Ⅲ为含钙离子化合物的废弃物，Ca2+含量以重量百分比计为15～50%。
7.根据权利要求6所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述Ⅲ为消石灰粉末干式或半干式去除锅炉或焚烧炉烟气中有害气体所产生废渣。
8.根据权利要求7所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述方法为向浓度为50～5000mg·L-1氨氮废水中加入所述Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，pH控制范围为6～10；反应15-240min后过滤。
9.根据权利要求7所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述pH控制范围为7～10；反应30-180min。
10.根据权利要求8所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，所述pH控制范围为8～9；反应60-150min。
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