申請日2015.11.20
公開(公告)日2016.03.23
IPC分類號(hào)C02F9/04; C02F103/34
摘要
本發(fā)明針對磷酸鐵生產(chǎn)廢水pH值極低、氮、磷、硫、鐵等污染物濃度高等特點(diǎn)，基于對生產(chǎn)廢水水質(zhì)水量的分析，提出一種以廢治廢的廢水處理及氮磷資源回收的處理工藝，該工藝采用氧化鎂作為pH值調(diào)節(jié)劑以及沉淀劑，分步分階段去除不同污染物，并充分利用老化壓濾濃水富含磷的特點(diǎn)，將其一部分作為氨氮吹脫單元的吸收劑，另一部分作為磷酸銨鎂工藝的沉淀劑，以廢治廢，大大降低廢水處理成本。通過該工藝的實(shí)施，能有效實(shí)現(xiàn)脫氮除磷，在解決廢水污染的同時(shí)以磷酸銨、磷酸銨鎂的形式回收氮磷資源。本工藝適用于同時(shí)含高濃度氮磷的工農(nóng)廢水，尤其針對的是磷酸鐵生產(chǎn)廢水。
權(quán)利要求書
1.一種磷酸鐵生產(chǎn)廢水的高效脫氮除磷及資源回收工藝，所述磷酸鐵生產(chǎn)廢水包括氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水，其特征在于，包括以下步驟：
首先投加MgO調(diào)節(jié)所述氧化壓濾廢水的pH值，使得所述氧化壓濾廢水中的鐵離子能以氫氧化鐵沉淀的形式析出并在壓濾單元中除去;
繼續(xù)往所述氧化壓濾廢水中投加MgO，調(diào)節(jié)pH值，將氮、磷以磷酸銨鎂沉淀的形式除去;然后通過繼續(xù)投加MgO調(diào)高所述氧化壓濾廢水的pH值，之后采用吹脫工藝脫除部分氨氮，并利用所述老化壓濾濃水作為吹脫工藝脫除的氨氮的吸收劑，以生成磷酸銨回收氮磷;吹脫工藝處理后所述氧化壓濾廢水中還殘留有氨氮，并同時(shí)存在鎂離子，選擇所述老化壓濾濃水作為磷源，并過量加入所述氧化壓濾廢水中形成磷酸銨鎂沉淀以去除殘留氨氮和鎂離子;向所述氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水的混合液中投加氫氧化鈣和/或鐵鹽形成磷酸根和硫酸根的鈣鹽和/或鐵鹽以除去所述廢水中的磷酸根和硫酸根;
經(jīng)上述處理后，出水氨氮含量<5mg/L，磷濃度<1mg/L。
2.一種磷酸鐵生產(chǎn)廢水的高效脫氮除磷及資源回收設(shè)備，所述磷酸鐵生產(chǎn)廢水包括氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水，其特征在于，包括：
第一反應(yīng)單元，用于在所述氧化壓濾廢水中投加MgO以調(diào)節(jié)pH值使所述氧化壓濾廢水中的鐵離子能以氫氧化鐵沉淀的形式析出;
第一壓濾單元，用于除去所述氫氧化鐵沉淀;
第二反應(yīng)單元，用于向除去所述氫氧化鐵沉淀的所述氧化壓濾廢水中投加MgO以將氮、磷生成磷酸銨鎂沉淀;
第二壓濾單元，用于除去所述第二反應(yīng)單元產(chǎn)生的磷酸銨鎂沉淀;
氨氮吹脫單元，用于投加MgO并采用吹脫工藝脫除氨氮，以及采用所述老化壓濾濃水作為脫除的氨氮的吸收劑;
第三反應(yīng)單元，用于將所述老化壓濾濃水過量加入通過所述氨氮吹脫單元脫除氨氮的所述氧化壓濾廢水中，形成磷酸銨鎂沉淀以去除殘留氨氮和鎂離子;
第三壓濾單元，用于除去所述第三反應(yīng)單元產(chǎn)生的磷酸銨鎂沉淀;
第四反應(yīng)單元，用于投加氫氧化鈣和/或鐵鹽至所述氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水的混合液中，形成磷酸根和硫酸根的鈣鹽和/或鐵鹽沉淀;
第四壓濾單元，用于除去所述第四反應(yīng)單元產(chǎn)生的磷酸根和硫酸根的鈣鹽沉淀;
其中，所述第一反應(yīng)單元連接至所述氧化壓濾廢水的排放口;所述第一反應(yīng)單元、第一壓濾單元、第二反應(yīng)單元、第二壓濾單元、氨氮吹脫單元、第三反應(yīng)單元、第三壓濾單元、第四反應(yīng)單元和第四壓濾單元依次連接。
說明書
磷酸鐵生產(chǎn)廢水的高效脫氮除磷及資源回收工藝及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磷酸鐵生產(chǎn)廢水的高效脫氮除磷及資源回收工藝及設(shè)備。
背景技術(shù)
磷酸鐵鋰(LiFePO4)被認(rèn)為是最有前途的鋰離子電池正極材料，磷酸鐵是其前驅(qū)體。在磷酸鐵生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含高濃度氮、磷、硫、鐵的酸性廢水。廢水中的氮、磷既是引起水體富營養(yǎng)化的污染因子，也是極具利用價(jià)值的營養(yǎng)元素，尤其磷還是一種不可再生的寶貴資源。若不能很好地處理這類生產(chǎn)廢水，一方面對環(huán)境造成嚴(yán)重污染且浪費(fèi)資源，另外也將損害磷酸鐵鋰電池的綠色電池形象。
高濃度氨氮廢水和含磷廢水不適合直接采用傳統(tǒng)生化法進(jìn)行處理。目前，高濃度氨氮廢水通常先利用空氣吹脫和蒸汽汽提法進(jìn)行氨氮的大幅削減，高濃度含磷廢水則采用化學(xué)法除磷，而針對磷的資源回收，現(xiàn)有技術(shù)包括吸附回收技術(shù)、羥基磷酸鈣(HAP)結(jié)晶回收技術(shù)和磷酸銨鎂(MAP)結(jié)晶回收技術(shù)。磷酸銨鎂(MAP)工藝因可以同時(shí)去除和回收其中的氨氮和磷而受到廣泛關(guān)注。
目前關(guān)于廢水處理的多數(shù)研究集中在高濃度氨氮的吹脫及磷酸銨鎂沉淀去除，或者利用磷酸銨鎂結(jié)晶法回收廢水中高濃度的磷，而針對磷酸鐵及磷酸鐵鋰生產(chǎn)廢水的處理研究很少。磷酸鐵生產(chǎn)廢水同時(shí)存在高濃度氨氮和磷的問題，除此之外，廢水pH值極低，鐵離子、硫酸根離子的濃度也相當(dāng)高。雖然磷酸銨鎂(MAP)工藝能同時(shí)脫氮除磷，受到研究者的青睞，但該工藝并不能完全解決實(shí)際廢水的氮磷問題，也無法去除其他污染物，且磷酸銨鎂工藝出水含鹽量高，影響廢水的進(jìn)一步生物處理。
現(xiàn)有高濃度氨氮和高濃度含磷廢水處理技術(shù)直接用于處理磷酸鐵生產(chǎn)廢 水時(shí)存在以下問題：
第一，高濃度氨氮廢水在吹脫時(shí)需要將廢水pH調(diào)節(jié)至11以上，磷酸鐵生產(chǎn)廢水的pH值極低(pH<2)，如果采用吹脫方式來除去大部分氨氮，將需要消耗大量的堿，導(dǎo)致成本過高;
第二，磷酸銨鎂工藝是基于水系統(tǒng)中的NH4+、PO43-、及Mg2+可生成MgNH4PO4·6H2O沉淀，從而可以達(dá)到同時(shí)除去水體系的氨氮和磷酸鹽的目的，也就是說，此時(shí)氮磷是以一定比例從水中除去的，沉淀析出后，廢水中仍會(huì)有部分氨氮或磷殘留，需要進(jìn)一步處理，即需要和其他廢水處理技術(shù)手段相結(jié)合才能真正解決廢水氮磷問題，導(dǎo)致工藝復(fù)雜;
第三，多數(shù)氨氮吹脫工藝中采用氫氧化鈉來調(diào)節(jié)廢水pH值，使得廢水中引入鈉離子，增加了廢水的含鹽量，需要結(jié)合其他工藝如膜技術(shù)、三效蒸發(fā)技術(shù)將其從水中除去，增加了廢水處理成本;
第四，形成磷酸銨鎂沉淀的前提是水中存在一定比例的NH4+、PO43-、及Mg2+，在處理高濃度氨氮廢水時(shí)，需要另加大量的磷酸鹽以及沉淀劑，導(dǎo)致磷酸銨鎂沉淀法處理成本較高，阻礙了實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種磷酸鐵生產(chǎn)廢水的高效脫氮除磷及資源回收工藝及設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種磷酸鐵生產(chǎn)廢水的高效脫氮除磷及資源回收工藝，所述磷酸鐵生產(chǎn)廢水包括氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水，該工藝包括以下步驟：
首先投加MgO調(diào)節(jié)所述氧化壓濾廢水的pH值，使得所述氧化壓濾廢水中的鐵離子能以氫氧化鐵沉淀的形式析出并在壓濾單元中除去;
繼續(xù)往所述氧化壓濾廢水中投加MgO，調(diào)節(jié)pH值，將氮、磷以磷酸銨鎂沉淀的形式除去;然后通過繼續(xù)投加MgO調(diào)高所述氧化壓濾廢水的pH值，之后采用吹脫工藝脫除部分氨氮，并利用所述老化壓濾濃水作為吹脫工藝脫 除的氨氮的吸收劑，以生成磷酸銨回收氮磷;吹脫工藝處理后所述氧化壓濾廢水中還殘留有氨氮，并同時(shí)存在鎂離子，選擇所述老化壓濾濃水作為磷源，并過量加入所述氧化壓濾廢水中形成磷酸銨鎂沉淀以去除殘留氨氮和鎂離子;向所述氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水的混合液中投加氫氧化鈣和/或鐵鹽形成磷酸根和硫酸根的鈣鹽和/或鐵鹽以除去所述廢水中的磷酸根和硫酸根;
經(jīng)上述處理后，出水氨氮含量<5mg/L，磷濃度<1mg/L。
一種磷酸鐵生產(chǎn)廢水的高效脫氮除磷及資源回收設(shè)備，所述磷酸鐵生產(chǎn)廢水包括氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水，該設(shè)備包括：
第一反應(yīng)單元，用于在所述氧化壓濾廢水中投加MgO以調(diào)節(jié)pH值使所述氧化壓濾廢水中的鐵離子能以氫氧化鐵沉淀的形式析出;
第一壓濾單元，用于除去所述氫氧化鐵沉淀;
第二反應(yīng)單元，用于向除去所述氫氧化鐵沉淀的所述氧化壓濾廢水中投加MgO以將氮、磷生成磷酸銨鎂沉淀;
第二壓濾單元，用于除去所述第二反應(yīng)單元產(chǎn)生的磷酸銨鎂沉淀;
氨氮吹脫單元，用于投加MgO并采用吹脫工藝脫除氨氮，以及采用所述老化壓濾濃水作為脫除的氨氮的吸收劑;
第三反應(yīng)單元，用于將所述老化壓濾濃水過量加入通過所述氨氮吹脫單元脫除氨氮的所述氧化壓濾廢水中，形成磷酸銨鎂沉淀以去除殘留氨氮和鎂離子;
第三壓濾單元，用于除去所述第三反應(yīng)單元產(chǎn)生的磷酸銨鎂沉淀;
第四反應(yīng)單元，用于投加氫氧化鈣和/或鐵鹽至所述氧化壓濾廢水和老化壓濾濃水的混合液中，形成磷酸根和硫酸根的鈣鹽和/或鐵鹽沉淀;
第四壓濾單元，用于除去所述第四反應(yīng)單元產(chǎn)生的磷酸根和硫酸根的鈣鹽沉淀;
其中，所述第一反應(yīng)單元連接至所述氧化壓濾廢水的排放口;所述第一反應(yīng)單元、第一壓濾單元、第二反應(yīng)單元、第二壓濾單元、氨氮吹脫單元、第三反應(yīng)單元、第三壓濾單元、第四反應(yīng)單元和第四壓濾單元依次連接。
所述氨氮吹脫單元和所述第三反應(yīng)單元老化壓濾廢水的引入可以通過管路、儲(chǔ)罐等方式，此處不進(jìn)行限定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
第一.本發(fā)明并未在一開始就上吹脫工藝來達(dá)到大幅削減氨氮的目的，而是先通過投加氧化鎂調(diào)節(jié)pH值，使得廢水中的鐵離子形成沉淀被除去，而之后調(diào)高pH值，使得廢水中的氮、磷以磷酸銨鎂沉淀的形式析出，此后才進(jìn)一步調(diào)高pH值，使得剩余氨氮被吹脫出來，并利用生產(chǎn)廢水進(jìn)行吸收，達(dá)到有效利用廢物的目的。顯然，針對此類廢水的特點(diǎn)，本發(fā)明的分步分階段去除不同污染物的工藝更加合理;
第二.本發(fā)明利用廢水中富含氮、磷的特點(diǎn)，充分利用磷酸銨鎂工藝的優(yōu)勢，首先經(jīng)過一次磷酸銨鎂沉淀單元去除氧化壓濾廢水中的磷，使得廢水中只剩氮，有利于后續(xù)氨氮的吹脫;而后針對吹脫后廢水中殘留氨氮以及引入的鎂離子，再次采用磷酸銨鎂工藝并利用廢磷酸以實(shí)現(xiàn)氮、鎂的同時(shí)去除。通過磷酸銨鎂工藝與氨氮吹脫工藝、水中殘留磷的化學(xué)沉淀工藝相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)氮、磷的達(dá)標(biāo)排放;
第三.本發(fā)明采用氧化鎂作為pH值調(diào)節(jié)劑以及沉淀劑，即使在工藝前段引入了鎂離子，也能在后續(xù)二次磷酸銨鎂沉淀單元中被除去，并不會(huì)增加廢水含鹽量;
第四.本發(fā)明基于磷酸鐵生成廢水的水質(zhì)水量分析，充分利用老化壓濾濃水富含磷的特點(diǎn)，將其一部分作為氨氮吹脫單元的吸收劑，另一部分作為磷酸銨鎂工藝的沉淀劑，以廢治廢，大大降低廢水處理成本。
當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
