CN103466829A - 高浓度氨氮废水处理方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种高浓度氨氮废水处理方法，先在废水中加入碱液混合均匀，然后加入新鲜的镁盐和磷酸盐药液，经沉淀后，将沉淀产物过滤冲洗再过滤，然后对沉淀产物进行烘干热解，热解得到的一半产物回收至混合反应池，另一半继续酸解，将经过再酸解的溶液回收至混合反应池，循环多次后，反应池内计量后，添加适量镁盐和磷酸盐药液，处理过程中产生的氨气与酸性溶液反应得到氨盐。还涉及一种利用该方法处理废水的处理系统，包括混合反应池、沉淀池、好氧接触氧化池、过滤冲洗池、烘干热解器、酸解池和酸液吸收池。本发明方法实现了药剂的循环利用，节省了酸液，本发明的处理系统结构简单，安装操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其是一种高浓度氨氮废水处理方法及其系统。
背景技术
高浓度氨氮废水主要来源于石化厂、炼油厂、制冷剂厂、肉类加工厂、酒厂、油漆颜料厂、垃圾填埋厂等。水体中氨氮含量超标，会造成水体生态环境恶化，危害鱼类等水生生物的生存和人体健康，形成水体富营养化，降低水体观赏价值，也会增加水处理成本。
目前，国内外对高浓度氨氮废水的处理技术主要有生物法、物理法和化学法三类。应用较广泛的有吹脱法、化学沉淀法、折点氯化法、离子交换法、生物处理法、液膜法。其中化学沉淀法因其工艺简单，反应速度快等优点受到国内外广泛关注。
化学沉淀法中磷酸铵镁沉淀法具有反应速度快、所需时间短、生成的沉淀可以作为复合肥而利用等优点，但也有药剂用量大、处理成本很高，沉淀产物磷酸铵镁（MPV）出路有限、出水难以达标等缺陷。
中国专利《一种化学结晶法回收废水中氨氮的方法》（专利号：201210164027.5）公开了一种热解和酸解磷酸铵镁的方法，通过增加循环沉氨次数，以解决磷酸铵镁化学沉淀法处理成本高、沉淀产物磷酸铵镁出路有限的难题。但该专利方法存在以下缺陷：①没有考虑药剂的流失；②不适宜连续运行，不适用于中、大规模的废水处理；③设备、设施不完善；④没有考虑废水的循环利用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中药剂流失、设备设施不完善的技术问题，提供一种高浓度氨氮废水处理方法及其系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高浓度氨氮废水处理方法，具有如下步骤：
（1）、首先将废水通入反应池内，加入碱液，使池内PH值在8～12；
（2）、然后在废水内添加镁盐和磷酸盐溶液，氮磷摩尔比为1.0～1.4，镁磷摩尔比为0.8～1.2，搅拌混合15～180min；
（3）、将搅拌混合后的废水分离沉淀，得到沉淀产物，同时分离产生的氨气进行回收；
（4）、将步骤（3）中的沉淀产物先过滤，再冲洗，再过滤，将过滤冲洗液回收至步骤（1）中的反应池内；
（5）、将经过步骤（4）处理后的沉淀产物烘干，在80～190℃下热解1～1.5h，热解后的产物经计量后，其中一半作为药液回收至步骤（1）中的反应池内，另一半在PH=1～5的酸性溶液和80～120℃下酸解1～3小时，热解产生的氨气进行回收；
（6）、将步骤（5）中酸解后的溶液回收至步骤（1）中的反应池内使用；
（7）、将步骤（3）和步骤（5）中收集得到的氨气通入酸性溶液生成铵盐；
（8）、按照步骤（1）～（7）循环直至不能满足步骤（2）中氮磷摩尔比为1.0～1.4，镁磷摩尔比为0.8～1.2，此时再加入镁盐和磷酸盐溶液继续处理。
作为优选，所述步骤（2）中的镁盐溶液为MgCl2溶液，磷酸盐溶液为Na2HPO4溶液。
作为优选，所述步骤（5）中热解温度为150℃，热解时间为1.3h。
作为优选，所述步骤（5）中酸解温度为100℃，酸解时间为1.5h。
作为优选，所述步骤（1）的碱液为氢氧化钠溶液。
作为优选，所述步骤（5）和步骤（7）中的酸性溶液为硫酸或盐酸溶液。
一种利用高浓度氨氮废水处理方法处理废水的处理系统，包括混合反应池、沉淀池、好氧接触氧化池、过滤冲洗池、烘干热解器、酸解池和酸液吸收池，所述混合反应池、沉淀池和好氧接触氧化池依次连通，所述混合反应池底部设有污水进水管，中下部设有用于添加碱液、镁盐或磷酸盐的药液添加口，所述药液添加口分别连通药液添加计量系统和PH计及碱液添加计量系统，在混合反应池中部还设置有搅拌装置，所述沉淀池内设有挡板，该挡板与沉淀池的内壁形成作为废水入口的废水流道，混合反应池的出口与所述废水流道连通，在沉淀池底部设置有沉淀物排放管，所述沉淀物排放管上设有沉淀物排放阀，所述沉淀物排放管连通至过滤冲洗池进口处，过滤冲洗池的出口连通烘干热解器的进口，所述烘干热解器出口分别连通酸解池的进口和药液添加计量系统的进口，所述酸解池出口连通药液添加计量系统的进口，所述好氧接触氧化池内设置有曝气调控系统，沉淀池出口处设有三相分离器，所述好氧接触氧化池入口处与沉淀池出口处相连；
好氧接触氧化池内置有填料，所述曝气调控系统包括曝气盘、鼓风机和溶解氧测量调控装置，所述曝气盘通过曝气管连接鼓风机，鼓风机设置在好氧接触氧化池外，好氧接触氧化池的上部、废水水面下设置溶解氧测量调控装置，所述溶解氧测量调控装置根据氧容量调控鼓风机工作，所述好氧接触氧化池的底部设有污泥排放管，出口处布设有滤料层和溢水堰；
所述混合反应池和沉淀池顶部设有第一氨气收集管，所述烘干热解器和酸解池顶部设有第二氨气收集管，所述第一氨气收集管和第二氨气收集管均连通至酸液吸收池。
所述溢水堰出口处通过出水管连通有清水池，所述清水池连接有回用水栓。
所述混合反应池和沉淀池顶部为锥型，烘干热解器和酸解池顶部也为锥型。
为了加强氨气的排出效率，所述氨气收集管通过排气扇排至酸液吸收池。
系统启动初始，来自收集系统的废水由搅拌混合反应池底部的污水进水管进入混合反应池，混合反应池中下部设有碱液、MgCl2和磷酸盐等药液添加入口，中部设有搅拌装置。PH计及碱液添加计量系统调节混合液的PH值为8-12，药液添加计量系统向废水添加MgCl2和磷酸盐药液。氮磷摩尔比为1-1.4，镁磷摩尔比为0.8-1.2。搅拌装置使污水和药水均匀混合，水力停留时间可选择在15-180分钟。污水中逸出的氨气等气体上升至反应池顶部的收集管，混合反应池的容积大小根据进水流量和水力停留时间等计算确定。
混合反应池的出口连接沉淀池的入口，污水沿沉淀池内的挡板由沉淀池的中下部流入，沉淀池的出口处设置的三相分离器，使沉淀物、污水、氨气在此分离，废水中的氨气在浮力的作用下上升被收集到设在沉淀池顶部的第一氨气收集管。沉淀产物磷酸铵镁经沉淀池最底部的阀门排至过滤冲洗池，沉淀池的容积根据进水流量和水力停留时间等计算确定。
沉淀产物在过滤冲洗池中先经过滤布过滤，再经自来水或纯净水冲洗，再过滤，过滤冲洗液通过管道回流到混合反应池。
沉淀产物在过滤冲洗池内经过过滤冲洗后进入烘干热解器，在80-190摄氏度热解1-1.5小时，热解后的产物经计量后，一半进入药液添加计量系统，一半进入酸解池，热解后的氨气经第二氨气收集管进入酸液吸收池。
热解后的产物中含有部分氨氮吸附能力较低的Mg2P2O7，通过酸解后让其转化为具备较强氨氮吸附能力的MgHPO4等物质，热解后的一半产物进入酸解池后，在PH=1-5和80-120摄氏度下酸解1-3小时，酸解后的溶液进入药液添加计量系统。
当系统正常运行时，药剂会随出水不断流失，通过计量，当热解和酸解后的药剂产物不能满足氮磷摩尔比为1.0-1.4和镁磷摩尔比为0.8-1.2的比例要求时需要添加新鲜的MgCl2和磷酸盐。
系统所有的氨气收集管收集的氨气由排气扇排至酸液吸收池，在池内氨气被质量比为2%-3%的硫酸溶液吸收，生成硫酸铵回用。
本发明的有益效果是，本发明实现了处理药剂的循环利用，同时考虑到药剂随出水的流失，系统在运行过程中只添加少量新鲜镁、磷药剂；只对部分热解产物进行酸解，节省了酸液，同时也解决了高浓度氨氮废水磷酸铵镁化学沉淀法的药剂用量大、处理成本高，沉淀产物磷酸铵镁出路有限的难题，另一方面系统连续运行，适用于中大规模高浓度氨氮废水的处理且污水提升较少，污水处理单元靠重力自流，运行费用很低，系统装置结构简单、安装操作方便，同时回收了氨氮，实现了污水回用，达到污水零排放的目标。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的高浓度氨氮废水处理系统的流程图；
图2是本发明的高浓度氨氮废水处理系统的废水沉淀好氧处理结构示意图。
图中：1.混合反应池，11.污水进水管，12.药液添加口，13.搅拌装置，2.沉淀池，21.挡板，22.沉淀物排放阀，23.三相分离器，24.废水流道，3.好氧接触氧化池，31.填料，32.曝气盘，33.污泥排放管，34.滤料层，35.溢水堰，4.第一氨气收集管。空心虚线箭头表示废水，实心虚线箭头表示纯净水或自来水。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
取污水均质池的污水，首先将废水通入反应池内，加入氢氧化钠溶液，使池内PH值在8～12；然后在废水内添加MgCl2溶液和磷酸盐溶液，氮磷摩尔比为1.0～1.4，镁磷摩尔比为0.8～1.2，搅拌混合120min；将搅拌混合后的废水分离沉淀，得到沉淀产物磷酸铵镁，同时对分离产生的氨气进行回收；将沉淀产物先经过滤布过滤，再用自来水或纯净水冲洗，再过滤，将过滤冲洗液回收至初始的反应池内；将经过过滤处理后的沉淀产物烘干，在150℃下热解1.3h，热解后的产物经计量后，其中一半作为药液回收至初始反应池内，另一半在PH=1～5的硫酸溶液和100℃下酸解1.5小时，热解产生的氨气进行回收；将酸解后的溶液回收至初始反应池内使用；将反应得到的氨气通入硫酸溶液生成硫酸铵；循环多次后，如果不能满足反应池中氮磷摩尔比为1.0～1.4，镁磷摩尔比为0.8～1.2的范围，此时再加入MgCl2溶液和Na2HPO4溶液继续处理，整个过程都需要对反应池内的氮磷摩尔比和镁磷摩尔比进行监控，搅拌时间可根据不同情况的污水而定。
利用上述方法可采用处理系统进行废水处理，包括混合反应池1、沉淀池2、好氧接触氧化池3、过滤冲洗池、烘干热解器、酸解池和酸液吸收池，所述混合反应池1、沉淀池2和好氧接触氧化池3依次连通，所述混合反应池1底部设有污水进水管11，中下部设有用于添加碱液、镁盐或磷酸盐的药液添加口12，所述药液添加口12分别连通药液添加计量系统和PH计及碱液添加计量系统，在混合反应池1中部还设置有搅拌装置13，所述沉淀池2内设有挡板21，该挡板21与沉淀池2的内壁形成作为废水入口的废水流道24，混合反应池1的出口与所述废水流道24连通，在沉淀池2底部设置有沉淀物排放管，所述沉淀物排放管上设有沉淀物排放阀22，所述沉淀物排放管连通至过滤冲洗池进口处，过滤冲洗池的出口连通烘干热解器的进口，所述烘干热解器出口分别连通酸解池的进口和药液添加计量系统的进口，所述酸解池出口连通药液添加计量系统的进口，所述好氧接触氧化池内设置有曝气调控系统，沉淀池2出口处设有三相分离器23，所述好氧接触氧化池入口处与沉淀池2出口处相连；
好氧接触氧化池内置有填料31，所述曝气调控系统包括曝气盘32、鼓风机和溶解氧测量调控装置，所述曝气盘32通过曝气管连接鼓风机，鼓风机设置在好氧接触氧化池外，好氧接触氧化池的上部、废水水面下设置溶解氧测量调控装置，所述溶解氧测量调控装置根据氧容量调控鼓风机工作，所述好氧接触氧化池的底部设有污泥排放管33，出口处布设有滤料层34和溢水堰35；
所述混合反应池1和沉淀池2顶部设有第一氨气收集管4，所述烘干热解器和酸解池顶部设有第二氨气收集管，所述第一氨气收集管4和第二氨气收集管均连通至酸液吸收池。
为了节约用水，节省水资源，所述溢水堰35出口处通过出水管连通有清水池，所述清水池连接有回用水栓。
为了便于收集废水处理产生的氨气等气体，所述混合反应池和沉淀池顶部为锥型，烘干热解器和酸解池顶部也为锥型，有利于提高沉淀效率。
为了加强氨气的排出效率，所述氨气收集管通过排气扇排至酸液吸收池。
以下阐述本发明的工作原理：
系统启动初始，来自收集系统的废水由搅拌混合反应池1底部的污水进水管11进入混合反应池1，混合反应池1中下部设有碱液、MgCl2和磷酸盐等药液添加入口12，中部设有搅拌装置13。PH计及碱液添加计量系统调节混合液的PH值为8-12，药液添加计量系统向废水添加MgCl2和磷酸盐药液。氮磷摩尔比为1-1.4，镁磷摩尔比为0.8-1.2。搅拌装置13使污水和药水均匀混合，水力停留时间可选择在15-180分钟。污水中逸出的氨气等气体上升至反应池顶部的收集管，混合反应池的容积大小根据进水流量和水力停留时间等计算确定。
混合反应池1的出口连接沉淀池2的入口，污水沿沉淀池2内的挡板21由沉淀池2的中下部流入，沉淀池2的出口处设置的三相分离器23，使沉淀物、污水、氨气在此分离，废水中的氨气在浮力的作用下上升被收集到设在沉淀池2顶部的第一氨气收集管4。沉淀产物磷酸铵镁经沉淀池最底部的阀门排至过滤冲洗池，沉淀池2的容积根据进水流量和水力停留时间等计算确定。
沉淀产物在过滤冲洗池中先经过滤布过滤，再经自来水或纯净水冲洗，再过滤，过滤冲洗液通过管道回流到混合反应池。
沉淀产物在过滤冲洗池内经过过滤冲洗后进入烘干热解器，在80-190摄氏度热解1-1.5小时，热解后的产物经计量后，一半进入药液添加计量系统，一半进入酸解池，热解后的氨气经第二氨气收集管进入酸液吸收池。
热解后的产物中含有部分氨氮吸附能力较低的Mg2P2O7，通过酸解后让其转化为具备较强氨氮吸附能力的MgHPO4等物质，热解后的一半产物进入酸解池后，在PH=1-5和80-120摄氏度下酸解1-3小时，酸解后的溶液进入药液添加计量系统。
当系统正常运行时，药剂会随出水不断流失，通过计量，当热解和酸解后的药剂产物不能满足氮磷摩尔比为1.0-1.4和镁磷摩尔比为0.8-1.2的比例要求时需要添加新鲜的MgCl2和磷酸盐。
系统所有的氨气收集管收集的氨气由排气扇排至酸液吸收池，在池内氨气被质量比为2%-3%的硫酸溶液吸收，生成硫酸铵回用。
沉淀池2的废水出口连接好氧接触氧化池3的入口。好氧接触氧化池3内置填料31，底部布设曝气盘32，曝气盘32连接鼓风机、溶解氧测量等装置，曝气量需要保持好氧接触氧化池内水中的溶解氧不低于2mg/L。好氧接触氧化池的容积根据进水流量和水力停留时间等计算确定。好氧接触氧化池的底部设计有污泥排放管33，用以排放剩余污泥。出口处布设滤料34和溢水堰35。经过好氧处理后的污水在滤料的过滤作用下由溢水堰35和出水管进入清水池，清水池连接回用水栓，当该层滤料堵塞严重、滤速很低时，只需把该滤料抽出更换即可。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种高浓度氨氮废水处理方法，其特征在于具有如下步骤：
（1）、首先将废水通入反应池内，加入碱液，使池内PH值在8～12；
（2）、然后在废水内添加镁盐和磷酸盐溶液，氮磷摩尔比为1.0～1.4，镁磷摩尔比为0.8～1.2，搅拌混合15～180min；
（3）、将搅拌混合后的废水分离沉淀，得到沉淀产物，同时分离产生的氨气进行回收；
（4）、将步骤（3）中的沉淀产物先过滤，再冲洗，再过滤，将过滤冲洗液回收至步骤（1）中的反应池内；
（5）、将经过步骤（4）处理后的沉淀产物烘干，在80～190℃下热解1～1.5h，热解后的产物经计量后，其中一半作为药液回收至步骤（1）中的反应池内，另一半在PH=1～5的酸性溶液和80～120℃下酸解1～3小时，热解产生的氨气进行回收；
（6）、将步骤（5）中酸解后的溶液回收至步骤（1）中的反应池内使用；
（7）、将步骤（3）和步骤（5）中收集得到的氨气通入酸性溶液生成铵盐；
（8）、按照步骤（1）～（7）循环直至不能满足步骤（2）中氮磷摩尔比为1.0～1.4，镁磷摩尔比为0.8～1.2，此时再加入镁盐和磷酸盐溶液继续处理。
2.如权利要求1所述的高浓度氨氮废水处理方法，其特征在于：所述步骤（2）中的镁盐溶液为MgCl2溶液，磷酸盐溶液为Na2HPO4溶液。
3.如权利要求1所述的高浓度氨氮废水处理方法，其特征在于：所述步骤（5）中热解温度为150℃，热解时间为1.3h。
4.如权利要求1所述的高浓度氨氮废水处理方法，其特征在于：所述步骤（5）中酸解温度为100℃，酸解时间为1.5h。
5.如权利要求1所述的高浓度氨氮废水处理方法，其特征在于：所述步骤（1）的碱液为氢氧化钠溶液。
6.如权利要求1所述的高浓度氨氮废水处理方法，其特征在于：所述步骤（5）和步骤（7）中的酸性溶液为硫酸或盐酸溶液。
7.一种利用权利要求1～6任一项所述的高浓度氨氮废水处理方法处理废水的处理系统，其特征在于：包括混合反应池、沉淀池、好氧接触氧化池、过滤冲洗池、烘干热解器、酸解池和酸液吸收池，所述混合反应池、沉淀池和好氧接触氧化池依次连通，所述混合反应池底部设有污水进水管，中下部设有用于添加碱液、镁盐或磷酸盐的药液添加口，所述药液添加口分别连通药液添加计量系统和PH计及碱液添加计量系统，在混合反应池中部还设置有搅拌装置，所述沉淀池内设有挡板，该挡板与沉淀池的内壁形成作为废水入口的废水流道，混合反应池的出口与所述废水流道连通，在沉淀池底部设置有沉淀物排放管，所述沉淀物排放管上设有沉淀物排放阀，所述沉淀物排放管连通至过滤冲洗池进口处，过滤冲洗池的出口连通烘干热解器的进口，所述烘干热解器出口分别连通酸解池的进口和药液添加计量系统的进口，所述酸解池出口连通药液添加计量系统的进口，所述好氧接触氧化池内设置有曝气调控系统，沉淀池出口处设有三相分离器，所述好氧接触氧化池入口处与沉淀池出口处相连；
好氧接触氧化池内置有填料，所述曝气调控系统包括曝气盘、鼓风机和溶解氧测量调控装置，所述曝气盘通过曝气管连接鼓风机，鼓风机设置在好氧接触氧化池外，好氧接触氧化池的上部、废水水面下设置溶解氧测量调控装置，所述溶解氧测量调控装置根据氧容量调控鼓风机工作，所述好氧接触氧化池的底部设有污泥排放管，出口处布设有滤料层和溢水堰；
所述混合反应池和沉淀池顶部设有第一氨气收集管，所述烘干热解器和酸解池顶部设有第二氨气收集管，所述第一氨气收集管和第二氨气收集管均连通至酸液吸收池。
8.如权利要求7所述的处理系统，其特征在于：所述溢水堰出口处通过出水管连通有清水池，所述清水池连接有回用水栓。
9.如权利要求7所述的处理系统，其特征在于：所述混合反应池和沉淀池顶部为锥型，烘干热解器和酸解池顶部也为锥型。
10.如权利要求7所述的处理系统，其特征在于：所述氨气收集管通过排气扇排至酸液吸收池。
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