CN108892543A - 一种处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一种处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，它的操作方法如下：先采用碳酸镁或煅烧后的白云岩作为原料，将其投放到含磷和氨氮的废水中反应，并控制反应体系中Mg:P:N的摩尔比为0.6～4:1:1～3，同时调节体系的pH在5.0～9.0之间，然后在常温常压下进行搅拌，搅拌时间在30min～120min，搅拌速度为50～200r/min，最后沉降时间30～60min，得到的沉淀物即为磷酸铵镁肥料。本发明方法对含磷含氮废水具有较好的处理效果，而且不含重金属，处理后氮、磷、镁能得到有效回收，形成磷酸铵镁肥料，实现废物资源化应用。

Description

一种处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法
技术领域
本发明涉及肥料的生产方法，具体是一种处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法。
背景技术
世界正在经历前所未有的经济增长和人口增长，因此需要更多的可持续利用自然资源。从人为产生的废水(如城市或农业废水中)回收植物营养物质是非常重要的，因为这些物流含有相当数量的铵态氮(N)和磷(P)(约100～1000mg/L铵根离子)或磷酸盐(约600～1000mg/L磷酸根离子)离子，它们在水体中的具体形态和浓度取决于废水的来源和pH值。如果不加以处理，这种废水进入到自然水体中可能会对自然原生水体产生不良影响，称之为水体的富营养化。目前普遍认为，湖泊富营养化一般是受磷元素的影响，而氮元素则通常控制海洋和河口的富营养化。因此，我们需要能够控制氮(N，沿海生态系统)和磷(P，内陆水体和选择河口)通量的综合营养管理系统，使其能够对环境友好。水体的富营养化将可能造成水体的缺氧而使得水体中的生物循环遭到严重破坏。随着城市污水处理厂开始采用水资源回收模式，低环境印记的镁源物质的可持续性和可用性成为一个一个解决问题的关键。然而，镁的利用存在一些瓶颈性问题。因为虽然镁是许多矿物质的共同组成部分，包括地壳的2％，然而大多数土壤镁(～98％)被纳入低溶解度矿物的晶格结构，因此不能直接用于植物吸收和利用。因此，目前能利用的主要是仅含少量天然含镁矿物质的水溶性镁盐。
目前尚未见有利用高纯度的菱镁矿(碳酸镁含量80％)或者煅烧后的白云岩(煅烧温度700～900℃)为原料，直接用于氮磷废水处理，且能生产磷酸铵镁缓释肥料的方法的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，该方法对含磷含氮废水具有较好的处理效果，而且不含重金属，处理后氮、磷、镁能得到有效回收，形成磷酸铵镁肥料，实现废物资源化应用。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，它的操作方法如下：
先采用碳酸镁或煅烧后的白云岩作为原料，将其投放到含磷和氨氮的废水中反应，并控制反应体系中Mg:P:N的摩尔比为0.6～4:1:1～3，同时调节体系的pH在5.0～9.0之间，然后在常温常压下进行搅拌，搅拌时间在30min～120min，搅拌速度为50～200r/min，最后沉降时间30～60min，得到的沉淀物即为磷酸铵镁肥料。
所述碳酸镁原料所述碳酸镁原料选择化学纯级碳酸镁。
所述白云岩在煅烧过程中的温度为700～900℃。
若废水中仅含磷或仅含氮，则采用可溶性磷酸盐或铵盐控制其废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比达到相应的比例。
若采用煅烧后的白云岩作为原料，将其投放到含磷和氨氮的废水中反应，优选控制反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5～3.6:1:1.5～3。
若采用碳酸镁作为原料，将其投放到含磷和氨氮的废水中反应，优选控制反应体系中Mg:P:N的摩尔比为0.6～4:1:1～2。
本发明方法具有如下有益效果：
1.本发明方法采用高纯度的菱镁矿(碳酸镁含量80％)，或者煅烧后的白云岩作为原料，直接用于氮磷废水的处理，操作简便，处理效果好，而且能够有效回收氮、磷、镁，形成磷酸铵镁肥料，实现废物资源化应用。
2.本发明所用的碳酸镁和白云岩除了大量镁之外，仅含有硅、铁、铝等，不含重金属；
3.本发明方法对于低浓度、高浓度的含磷含氮废水均有较好的处理效果，磷的去除率可达到90％以上，氨氮的去除率也可达90％以上，可用于生活污水、养殖污水和工业污水的处理。
附图说明
图1是实施例1的沉淀物XRD图。
图2是实施例2的沉淀物XRD图。
图3是实施例3的沉淀物XRD图。
图4实施例5的沉淀物XRD图。
图5实施例6的沉淀物XRD图。
图6实施例7的沉淀物XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
下述实施例1-3所用的碳酸镁来源于化学纯级碳酸镁，纯度99.5％。实施例4-5所用的白云岩为含有80％碳酸镁钙的白云岩矿物，且白云岩经过煅烧处理，其煅烧温度为700～900℃。
实施例1
取500mL含氮磷模拟废水，废水中磷、氮摩尔比为1:1(P的浓度221mg/L，N的浓度100mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，每组的锥形瓶中加入同样量的碳酸镁。第一组加入纯度为99.5％的碳酸镁0.3g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比约为1:1:1)；第二组加入纯度为99.5％的碳酸镁0.45g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5:1:1)；第三组加入纯度为99.5％碳酸镁0.12g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为4:1:1)，均将废水的pH值调至7。然后以100r/min速度搅拌120min，沉淀30min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，同时每组样品取其中之一沉淀物做XRD分析，结果见图1及下表。
实施例2
取500mL含氮磷模拟废水，废水中磷、氮摩尔比为1:1.5(P的浓度221mg/L，N的浓度150mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，每组的锥形瓶中加入同样量的碳酸镁。第一组加入纯度为99.5％碳酸镁0.45g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5:1:1.5)，第二组加入纯度为99.5％碳酸镁0.68g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为2.27:1:1.5)，第三组加入纯度为99.5％碳酸镁0.9g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3:1:1.5。将废水的pH值调至7。然后以200r/min速度搅拌30min，沉淀30min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，同时每组样品沉淀物取其中之一做XRD分析，结果见图2及下表。
实施例3
取500mL含氮磷模拟废水，废水中氮、磷摩尔比为1:1(N的浓度100mg/L，P的浓度221mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，用NaOH或者盐酸调节废水pH值的条件。第一组调节初始pH＝5.4，第二组调节初始pH＝7，第三组调节初始pH值＝8.5。调节pH之后，三组均加入纯度为99％的碳酸镁0.45g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5:1:1)，以50r/min速度搅拌120min，沉淀30min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，同时每组样品沉淀物取其中之一做XRD分析，结果见图3及下表。
实施例4
取500mL含氮磷模拟废水，废水中磷、氮摩尔比为1:2(P的浓度221mg/L，N的浓度200mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，每组的锥形瓶中加入同样量的碳酸镁。第一组加入纯度为99.5％碳酸镁0.3g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1:1:2)，第二组加入纯度为99.5％碳酸镁0.45g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5:1:2)，第三组加入纯度为99.5％碳酸镁0.9g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3:1:2。将废水的pH值调至7。然后以100r/min速度搅拌60min，沉淀30min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，结果见下表。
实施例5
取1000mL含氮磷模拟废水，废水中磷、氮摩尔比为1:1(P的浓度221mg/L，N的浓度100mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，每组的锥形瓶中加入同样量的碳酸镁。第一组加入上述白云岩0.715g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5:1:1)，第二组加入上述白云岩1.43g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3:1:1，第三组加入上述白云岩1.72g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3.6:1:1)，将废水的pH值调到6。然后以100r/min速度搅拌60min，沉淀30min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，同时每组样品取其中之一沉淀物做XRD分析，结果见图4及下表。
实施例6
取1000mL含氮磷模拟废水，废水中磷、氮摩尔比为1:1.5(P的浓度221mg/L，N的浓度150mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，每组的锥形瓶中加入同样量的碳酸镁。第一组加入上述白云岩0.715g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5:1:1.5)，第二组加入上述白云岩1.43g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3:1:1.5)，第三组加入上述白云岩1.72g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3.6:1:1.5)，同时，将废水的pH值调到6。然后以100r/min速度搅拌120min，沉淀60min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，同时每组样品沉淀物取其中之一做XRD分析，结果见图5及下表。
实施例7
取1000mL含氮磷模拟废水，废水中磷、氮摩尔比为1：1(P的浓度221mg/L，N的浓度100mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，用NaOH或者盐酸调节废水pH值的条件。第一组调节初始pH＝5.4，第二组调节初始pH＝7.0，第三组调节初始pH值＝8.5。调节pH之后，三组均加入白云岩1.72g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3.6:1:1)，以100r/min速度搅拌120min，沉淀30min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，同时每组样品沉淀物取其中之一做XRD分析，结果见图6及下表。
实施例8
取1000mL含氮磷模拟废水，废水中磷、氮摩尔比为1:3(P的浓度221mg/L，N的浓度300mg/L)，将废水分别置于6个锥形瓶中，其中两个锥形瓶为一组，每组的锥形瓶中加入同样量的碳酸镁。第一组加入上述白云岩0.715g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5:1:3)，第二组加入上述白云岩1.43g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3:1:3)，第三组加入上述白云岩1.72g(使废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比为3.6:1:3)，同时，将废水的pH值调到6。然后以100r/min速度搅拌120min，沉淀60min，取上层清液测定氨氮、磷的含量，结果见下表。

Claims (6)

1.一种处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，其特征在于，它的操作方法如下：
先采用碳酸镁或煅烧后的白云岩作为原料，将其投放到含磷和氨氮的废水中反应，并控制反应体系中Mg:P:N的摩尔比为0.6～4:1:1～3，同时调节体系的pH在5.0～9.0之间，然后在常温常压下进行搅拌，搅拌时间在30min～120min，搅拌速度为50～200r/min，最后沉降时间30～60min，得到的沉淀物即为磷酸铵镁肥料。
2.根据权利要求1所述处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，其特征在于，所述碳酸镁原料选择化学纯级碳酸镁。
3.根据权利要求1所述处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，其特征在于，所述白云岩在煅烧过程中的温度为700～900℃。
4.根据权利要求1所述处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，其特征在于，若废水中仅含磷或仅含氮，则采用可溶性磷酸盐或铵盐控制其废水反应体系中Mg:P:N的摩尔比达到相应的比例。
5.根据权利要求1所述处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，其特征在于，若采用煅烧后的白云岩作为原料，将其投放到含磷和氨氮的废水中反应，优选控制反应体系中Mg:P:N的摩尔比为1.5～3.6:1:1.5～3。
6.根据权利要求1所述处理氮磷废水的同时生产磷酸铵镁肥料的方法，其特征在于，若采用碳酸镁作为原料，将其投放到含磷和氨氮的废水中反应，优选控制反应体系中Mg:P:N的摩尔比为0.6～4:1:1～2。
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