申請日2015.09.28
公開(公告)日2017.04.05
IPC分類號C02F1/52; C02F1/66; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本發(fā)明提供一種氮磷污水處理與資源回收的方法和藥劑，可以實(shí)現(xiàn)污水中的磷和氮化合物的去除，并將其富集成可利用的氮磷化合物予以回收。本發(fā)明中藥劑為輕燒鎂粉，藥劑的使用方法包括：步驟1、將足量的輕燒鎂粉或輕燒鎂粉漿液與待處理污水加入反應(yīng)器中;步驟2、將輕燒鎂粉與被處理污水混合反應(yīng);步驟3、將反應(yīng)產(chǎn)生的固體從被處理的水中分離出來。本發(fā)明利用輕燒鎂粉為結(jié)晶沉淀劑和pH調(diào)節(jié)劑，同時去除廢水中的磷和氨氮，將污水中的磷富集于沉淀固體之中，經(jīng)濟(jì)有效地實(shí)現(xiàn)對污水的處理和資源回收。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種氮磷污水處理與資源回收的方法和藥劑，其中藥劑稱為輕燒鎂粉，是指直徑小于10mm的菱鎂石輕燒顆�；蚍勰�，常態(tài)下為固體，顏色一般為淡黃色。
2.一種氮磷污水處理與資源回收的方法和藥劑，根據(jù)權(quán)利要求1所述藥劑，其實(shí)施方法為：
步驟1.1、將足量的輕燒鎂粉與待處理污水加入反應(yīng)器中;
步驟1.2、將輕燒鎂粉與被處理污水混合30~120min;
步驟1.3、將反應(yīng)產(chǎn)生的固體從被處理的水中分離出來。
3.一種氮磷污水處理與資源回收的方法和藥劑，根據(jù)權(quán)利要求1所述藥劑，其實(shí)施方法也可以為：
步驟2.1、將輕燒鎂粉投入溶解池中進(jìn)行溶解預(yù)處理形成輕燒鎂粉漿液;
步驟2.2、將足量輕燒鎂粉漿液與待處理污水加入反應(yīng)器中;
步驟2.3、將輕燒鎂粉漿液與被處理污水混合10~60min;
步驟2.4、將反應(yīng)產(chǎn)生的固體從被處理的水中分離出來。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種污水處理與資源回收的藥劑和實(shí)施方法，其特征在于，當(dāng)所述步驟1.1采用輕燒鎂粉時，每升污水加入的輕燒鎂粉的劑量與每升污水中磷酸根含量的比例高于3.0，并使得被處理污水的pH值大于8.5;所述步驟2.2采用輕燒鎂粉漿液時，每升污水加入的輕燒鎂粉的劑量與每升污水中磷酸根含量的比例高于1.5，并使得被處理污水的pH值大于8.5。
5.根據(jù)權(quán)利1-4所述的一種污水處理與資源回收的藥劑和實(shí)施方法，其特征在于，所述步驟1.1中直接使用輕燒鎂粉，所述步驟2.1中將輕燒鎂粉加入到溶解池中進(jìn)行預(yù)處理，采用酸液將其pH調(diào)節(jié)至4~6，再將加入了酸液的輕燒鎂粉漿液加入待處理的污水中。
6.根據(jù)權(quán)利1-5所述的一種污水處理與資源回收的藥劑和實(shí)施方法，其特征在于，所述步驟1.1與2.2可以在沉降器或流化床反應(yīng)器內(nèi)完成，其中，當(dāng)在沉降器內(nèi)完成時，沉降時間一般為30~60min;當(dāng)在流化床反應(yīng)器內(nèi)完成時，被處理污水在流化床反應(yīng)器上部沉降區(qū)的上升流線性流速不高于0.8cm/min。
7.根據(jù)權(quán)利1-6所述的一種污水處理與資源回收的藥劑和實(shí)施方法，其特征在于，用離心、過濾或干燥的方法對從所述沉降器或所述流化床反應(yīng)器底部收集的沉淀物進(jìn)行處理，制成氮磷固體產(chǎn)品。
說明書
一種氮磷污水處理與資源回收的方法和藥劑
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污水處理及其資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到利用輕燒鎂粉去除和回收污水中的磷和氮化合物，并將其轉(zhuǎn)化為可利用的氮磷產(chǎn)物的方法和藥劑。
背景技術(shù)
磷是一種重要資源，它既是生物細(xì)胞的重要組成元素，又是生產(chǎn)磷肥、飼料及人們生活所需必需品的原料(陳瑤等，2008)。然而磷在生物圈中近乎單向流動、不可再生(Steen et al.,1999)。磷礦資源的日益枯竭將成為未來社會的嚴(yán)重問題。另外，地面水體中過高的磷含量是造成水環(huán)境污染的主要因素之一。因此研究養(yǎng)豬廢水磷去除和回收技術(shù)對于水環(huán)境保護(hù)和資源可持續(xù)利用均有重要意義。
近年來，隨著污水氮磷回收技術(shù)研究的深入，磷酸銨鎂結(jié)晶法與磷酸鈣沉淀法已逐漸成為研究者們廣泛認(rèn)可的回收路線(王廣偉等. 2010;郝曉地等. 2010)。然而，在眾多磷回收的小試研究中發(fā)現(xiàn)，所投加藥劑(尤其是耗堿量)所需費(fèi)用巨大(張玉生等. 2012)，這無疑成為限制磷回收技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。因此，尋找經(jīng)濟(jì)有效的磷回收投加藥劑顯得尤為必要。
研究者們針對厭氧消化液中磷的去除與回收已有大量探索(Pastor et al. 2008; Doyle et al. 2002)，他們大多選用向廢水中投加鎂鹽(如氯化鎂)的方法促使MAP生成(Rahaman et al. 2014; Ariyanto et al.2014)。采用氯化鎂的優(yōu)勢在于反應(yīng)時間較短，沉淀結(jié)晶反應(yīng)可以在較短時間內(nèi)完成，但回收成本會提高。也有學(xué)者嘗試以海水為鎂源，進(jìn)行磷回收試驗(yàn)(Dai et al.2014; Rubio-Rincón et al.2014)，這種方式在非沿海城市受到限制。同時試驗(yàn)過程需要額外投加堿液調(diào)節(jié)pH值，增加了堿液的消耗。
綜上所述，目前的污水除磷技術(shù)成本大都較高，目前較為缺乏一種經(jīng)濟(jì)有效的磷回收方法和材料。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于氮磷污水處理與資源回收的方法和藥劑。用以去除和回收廢水中的磷和氮化合物，并將其轉(zhuǎn)化為可利用的氮磷產(chǎn)物。
第一方面提供了一種污水處理與資源回收的藥劑，名稱為輕燒鎂粉，由菱鎂石輕度煅燒而成。
第二方面提供了輕燒鎂粉用于污水處理與資源回收過程的實(shí)施方法。所述方法包括以下兩種方案：
方案一：
步驟1.1、將足量的輕燒鎂粉與待處理污水加入反應(yīng)器中;
步驟1.2、將輕燒鎂粉與被處理污水混合30~120min;
步驟1.3、將反應(yīng)產(chǎn)生的固體從被處理的水中分離出來。
方案二：
步驟2.1、將輕燒鎂粉投入溶解池中進(jìn)行溶解預(yù)處理形成輕燒鎂粉漿液;
步驟2.2、將足量輕燒鎂粉漿液與待處理污水加入反應(yīng)器中;
步驟2.3、將輕燒鎂粉漿液與被處理污水混合10~60min;
步驟2.4、將反應(yīng)產(chǎn)生的固體從被處理的水中分離出來。
在第一方面的實(shí)現(xiàn)方式中，所述輕燒鎂粉，其性質(zhì)主要為固體顆�；蚍勰揭话阈∮�10mm，由菱鎂石輕度煅燒而成，顏色為淡黃色或褐色。目前市場主要有：QM-96、QM-95、QM-94、QM-92、QM-90、QM-87、QM-85、QM-80、QM-75 九種牌號。其成分(質(zhì)量百分比)為：MgO(75~96%)，CaO(0.5~10%)，SiO2(1~15%)，F(xiàn)e2O3(0.2~2%)，Al2O3(0.2~1.5%)，其他(1.5%)。不同地域的輕燒鎂粉產(chǎn)品成分會有較小差異，均應(yīng)視為本發(fā)明所保護(hù)范圍。
結(jié)合第一方面，在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述方案一步驟1.1采用輕燒鎂粉時，每升污水中加入的輕燒鎂粉的劑量與每升污水中磷酸根的含量比例高于1.0，并使得被處理污水的pH值大于8.5;所述方案二步驟2.2采用輕燒鎂粉漿液時，每升污水加入的輕燒鎂粉的劑量與每升污水中磷酸根含量的比例高于1.5，并使得被處理污水的pH值大于8.5。
結(jié)合第一方面、第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面第二種中可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述方案二步驟2.1中將輕燒鎂粉投入溶解池中進(jìn)行預(yù)處理過程中，可以采用加入酸液的方式加快輕燒鎂粉的溶解。
結(jié)合第一方面、第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式或者第二方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面第三種中可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述方案一步驟1.1與方案二步驟2.2還包括將堿性化合物作為輔助劑加入被處理的污水中使得被處理污水的pH值高于8.5。
結(jié)合第一方面、第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式、第二方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式或者第二方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面第四種中可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述方案一步驟1.3和方案二步驟2.4可以在沉降器中或流化床反應(yīng)器內(nèi)完成，其中，當(dāng)在沉降器內(nèi)完成時，沉降時間為30~60min;當(dāng)在流化床反應(yīng)器內(nèi)完成時，被處理的污水在流化床反應(yīng)器上部沉降區(qū)的上升流線性流速低于0.8cm/min。
結(jié)合第二方面第四種可能得實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，用離心和過濾的方法對從所述沉降器或所述流化床反應(yīng)器底部收集的沉淀物進(jìn)行脫水并干燥后，制成氮磷固體產(chǎn)品。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明利用輕燒鎂粉或輕燒鎂粉漿液為沉淀劑和pH調(diào)節(jié)劑，同時去除污水中的磷和氨氮，將其富集在反應(yīng)固體產(chǎn)物中，經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)現(xiàn)了對污水的處理和資源回收。
