申請(qǐng)日2013.09.27　　

　　公開(kāi)(公告)日2013.12.25

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/04

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種氨氮廢水的處理方法，屬于環(huán)境工程廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。該處理方法包括利用MAP法，通過(guò)三級(jí)沉淀的方式去除廢水中氨氮，并得到沉淀物MgNH4PO4、Mg3(PO4)2，加入片堿混合，于120-130℃條件下熱解脫氨，沉淀物中MgNH4PO4轉(zhuǎn)化為MgHPO4，釋放的氨氣用清水吸收;將脫氨后的固體產(chǎn)物(主要成分為MgHPO4、Mg3(PO4)2)酸溶后返回至氨氮廢水處理過(guò)程中;按照同樣的方式可以進(jìn)行多次循環(huán)，循環(huán)一定次數(shù)后，按比例n(NH3-N)：(Na2HPO4)=1：0.15對(duì)磷進(jìn)行補(bǔ)充，以保證氨氮去除效果。該方法以磷、鎂源的循環(huán)利用為特點(diǎn)，不但具有很好的處理效果，而且可以大大節(jié)省藥劑成本。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種氨氮廢水的處理方法，其特征是，包括以下步驟：

　　1)利用MAP法，通過(guò)三級(jí)沉淀的方式去除廢水中的氨氮，將第三級(jí)沉淀池的上清液通 入除磷沉淀池中除磷;

　　2)收集處理兩份廢水后的沉淀物與片堿混合加熱脫氨，將脫氨后的固體產(chǎn)物僅返回第三 級(jí)沉淀反應(yīng)池中循環(huán)使用處理新的廢水，一、二級(jí)池中不再添加新的鎂源和磷源，直到處理 后的廢水中氨氮含量達(dá)到13mg/L時(shí)完成一次大循環(huán);

　　3)然后將第三級(jí)沉淀反應(yīng)池中固體產(chǎn)物的粉末進(jìn)行酸溶解，并補(bǔ)充磷源，將其返回使用， 并重復(fù)操作步驟1)和2)，進(jìn)入下一新的大循環(huán)，不斷往復(fù)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮廢水的處理方法，其特征是，

　　三級(jí)反應(yīng)沉淀池的廢水中的氨氮與投加的氯化鎂、磷酸氫二鈉的物質(zhì)的量之比分別為： 一級(jí)n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:1:1;二級(jí)n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2; 三級(jí)n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2;每一級(jí)都用NaOH將pH調(diào)節(jié)至8.5-9.0， 攪拌至少3分鐘，控制沉淀反應(yīng)時(shí)間為15-20分鐘。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨氮廢水的處理方法，其特征是，

　　在除磷沉淀池中，加入CaO，投加比例為：n(CaO)：n(P)=2～3:1;沉淀反應(yīng)時(shí)間控制為 至少25分鐘，即達(dá)外排標(biāo)準(zhǔn)。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氮廢水的處理方法，其特征是，

　　步驟3)中將脫氨產(chǎn)物用鹽酸溶解后投入磷酸氫二鈉，比例為n(NH3-N)：n(Na2HPO4)=1： 0.15;反應(yīng)后產(chǎn)物平分后用于處理兩份新的廢水，每份按照體積比5/7、1/7、1/7分別加到第 一、第二、第三級(jí)沉淀反應(yīng)中反應(yīng)。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種氨氮廢水的處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種用于氨氮廢水的處理方法，屬于環(huán)境工程廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　我國(guó)水資源嚴(yán)重缺乏，人均淡水資源僅為世界平均水平的四分之一，另一方面國(guó)內(nèi)主要 的河流、湖泊和地下水均出現(xiàn)不同程度污染，而且污染還有加劇趨勢(shì)。據(jù)環(huán)保部門(mén)監(jiān)測(cè)，氨 氮是主要污染物之一，我國(guó)大部分河流、湖泊和近海的水體中氨氮濃度均超過(guò)國(guó)家三類(lèi)水的 標(biāo)準(zhǔn)，有些甚至達(dá)到劣五類(lèi)。氨氮對(duì)環(huán)境的主要危害是在進(jìn)入水體后成為藻類(lèi)等生物的營(yíng)養(yǎng) 元素，導(dǎo)致水體中有毒生物在短時(shí)間內(nèi)大量繁殖，同時(shí)消耗水中的溶解氧，產(chǎn)生所謂赤潮或 富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重威脅魚(yú)蝦生命安全和人畜健康。近年來(lái)，由此導(dǎo)致的突發(fā)性環(huán)境污染事故時(shí) 有發(fā)生，嚴(yán)重影響我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

　　目前常見(jiàn)去除氨氮的方法有：化學(xué)沉淀法、吹脫法、化學(xué)氧化法、生物法、膜分離法、 離子交換法以及土壤灌溉等。

　　吹脫法去除氨氮是通過(guò)調(diào)整pH值至堿性，使廢水中的氨離子向氨轉(zhuǎn)化，使其主要以游離 氨形態(tài)存在，再通過(guò)載氣將游離氨從廢水中帶出。吹脫法可處理高濃度氨氮廢水，且可以回 收氨氣，但吹脫法也存在一些缺點(diǎn)：如吹脫塔內(nèi)經(jīng)常結(jié)垢、低溫時(shí)氨氮去除效率低、吹脫的 氣體形成二次污染等。吹脫法一般與其它氨氮廢水處理方法聯(lián)合運(yùn)用，如用吹脫法對(duì)高濃度 氨氮廢水進(jìn)行預(yù)處理等等。

　　折點(diǎn)氯化法的適用范圍為氨氮廢水濃度<40mg/L，因此折點(diǎn)氯化法多用于氨氮廢水的深 度處理。折點(diǎn)氯化法液氯安全使用和貯存要求高，處理成本高。另外副產(chǎn)物氯胺和氯代有機(jī) 物會(huì)造成二次污染。

　　催化氧化法是通過(guò)催化劑作用。在一定溫度、壓力下，經(jīng)空氣氧化，可使污水中的有機(jī) 物和氨分別氧化分解成CO、N2和H2O等無(wú)害物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。其凈化效率高，占地面 積小，適用于高濃度廢水，但是催化劑大量的流失使成本投入大，且存在設(shè)備易腐蝕的問(wèn)題。 電化學(xué)氧化法是指利用具有催化活性的電極氧化去除水中污染物的方法。影響因素有電流密 度、進(jìn)水流量、出水放置時(shí)間和電解時(shí)間等。雖然其操作簡(jiǎn)易，成本較低，但是水力停留時(shí) 間長(zhǎng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性不高成了制約因素。

　　傳統(tǒng)生物法是在各種微生物作用下，經(jīng)過(guò)硝化、反硝化等一系列反應(yīng)將廢水中的氨氮轉(zhuǎn) 化為氮?dú)�，從而達(dá)到廢水治理的目的。傳統(tǒng)生物法一般適用于處理含有有機(jī)物的低濃度氨氮 廢水，如生活污水等。同時(shí)硝化反硝化(SND)，是指硝化與反硝化在同一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn) 行，廢水中的溶解氧受擴(kuò)散速度限制在微生物絮體或者生物膜上的微環(huán)境區(qū)域產(chǎn)生溶解氧梯 度，使微生物絮體或生物膜的外表面溶解氧濃度較高，利于好氧硝化菌和氨化菌的生長(zhǎng)繁殖。 短程硝化反硝化是在同一個(gè)反應(yīng)器中，先在有氧的條件下，利用氨氧化細(xì)菌將氨氧化成亞硝 酸鹽，然后在缺氧的條件下，以有機(jī)物或外加碳源作電子供體，將亞硝酸鹽直接進(jìn)行反硝化 生成氮?dú)�。厭氧氨氧化是在缺氧條件下，以亞硝態(tài)氮或硝態(tài)氮為電子受體，利用自養(yǎng)菌將氨 氮直接氧化為氮?dú)獾倪^(guò)程。生物法普遍存在的缺點(diǎn)是：對(duì)氨氮初始濃度要求高，細(xì)菌養(yǎng)殖周 期長(zhǎng)，抗毒性一般較低，常需添加碳源，占地面積大，成本較高等等。

　　化學(xué)沉淀法又稱(chēng)為MAP法，是通過(guò)向含有氨氮的廢水中投加鎂化物和磷酸或磷酸氫鹽， 使廢水中的NH4+與Mg2+、PO43-在水溶液中反應(yīng)生成磷酸銨鎂沉淀，分子式為 MgNH4PO4·6H2O，從而達(dá)到去除氨氮的目的�；瘜W(xué)沉淀法去除效率較好，且不受溫度限制， 無(wú)需預(yù)處理，操作簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低，然而化學(xué)沉淀法的缺點(diǎn)是由于受磷酸銨鎂溶度積的限 制，僅依靠加大投入藥劑量，則去除效果不明顯，且增加了藥劑費(fèi)用;盡管有報(bào)道的MAP 法中將沉淀產(chǎn)物鳥(niǎo)糞石熱解固體產(chǎn)物返回廢水處理中利用，但因返回的P、Mg源為固體形態(tài)， 大部分P、Mg以鳥(niǎo)糞石形態(tài)作為緩釋肥使用，P、Mg循環(huán)利用率低。因此，如何充分利用P、 Mg源，降低藥劑成本是影響MAP法應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就是基于MAP法中的缺點(diǎn)而提出一種改進(jìn)的處理氨氮廢水的方法，具體 是在采用MAP法處理氨氮廢水達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，控制藥劑投加配比，使余磷量最小化，以便 于后續(xù)除磷;通過(guò)在堿性氛圍中加熱的方法對(duì)鳥(niǎo)糞石沉淀進(jìn)行脫氨處理，脫氨后的產(chǎn)物經(jīng)酸 溶后返回循環(huán)利用磷、鎂源處理氨氮廢水，使藥劑成本最小化，且循環(huán)利用效率高。隨著循 環(huán)過(guò)程中磷含量的損失，脫氨氮的效果會(huì)逐漸降低，可以在多次循環(huán)后添加磷源，恢復(fù)藥劑 去除氨氮的效果�？刂普麄�(gè)處理過(guò)程中的各個(gè)條件，可有效的處理氨氮廢水。

　　本發(fā)明的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

　　一種氨氮廢水的處理方法，包括以下步驟：

　　1)利用MAP法，通過(guò)三級(jí)沉淀的方式去除廢水中的氨氮，將第三級(jí)沉淀池的上清液通 入除磷沉淀池中除磷;

　　2)收集處理兩份廢水后的沉淀物與片堿混合加熱脫氨，將脫氨后的固體產(chǎn)物僅返回第三 級(jí)沉淀反應(yīng)池中循環(huán)使用處理新的廢水，一、二級(jí)池中不再添加新的鎂源和磷源，直到處理 后的廢水中氨氮含量達(dá)到13mg/L時(shí)完成一次大循環(huán);

　　3)然后將第三級(jí)沉淀反應(yīng)池中固體產(chǎn)物的粉末進(jìn)行酸溶解，并補(bǔ)充磷源，將其返回使用， 并重復(fù)操作步驟1)和2)，進(jìn)入下一新的大循環(huán)，不斷往復(fù)。

　　三級(jí)反應(yīng)沉淀池的廢水中的氨氮與投加的氯化鎂、磷酸氫二鈉的物質(zhì)的量之比分別為： 一級(jí)n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:1:1;二級(jí)n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2; 三級(jí)n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2;每一級(jí)都用NaOH將pH調(diào)節(jié)至8.5-9.0， 攪拌至少3分鐘，控制沉淀反應(yīng)時(shí)間為15-20分鐘。

　　在除磷沉淀池中，加入CaO，投加比例為：n(CaO)：n(P)=2～3:1;沉淀反應(yīng)時(shí)間控制為 至少25分鐘，即達(dá)外排標(biāo)準(zhǔn)。

　　步驟3)中將脫氨產(chǎn)物用鹽酸溶解后投入磷酸氫二鈉，比例為n(NH3-N)：n(Na2HPO4)=1： 0.15;反應(yīng)后產(chǎn)物平分后用于處理兩份新的廢水，每份按照體積比5/7、1/7、1/7分別加到第 一、第二、第三級(jí)沉淀反應(yīng)中反應(yīng)。

　　本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)：

　　1.采用三級(jí)沉淀方式，對(duì)于同樣濃度的氨氮廢水，提高了MAP法的處理效果。對(duì)比專(zhuān)利 CN102336504A，其采用MAP法后，需續(xù)接A/O法作為后續(xù)處理，才能使氨氮?dú)堄嗔窟_(dá)到 GB18918-2002中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)—25mg/L，而本發(fā)明直接采用MAP法將廢水中氨氮含量處理至標(biāo) 準(zhǔn)值—15mg/L以下。

　　2.處理工序中將磷、鎂源以溶解的方式加入氨氮處理中，提高了磷、鎂源的利用率，若 以溶解態(tài)磷、鎂源加入氨氮處理，對(duì)比固態(tài)磷、鎂源，可以使磷、鎂源利用率提高10%以上。

　　3.循環(huán)次數(shù)對(duì)比之前的MAP法有較大程度的提高。專(zhuān)利CN102336504A中提及的循環(huán)次 數(shù)為3-6次，而本發(fā)明采用溶解藥劑與補(bǔ)充磷源相結(jié)合的方式，使循環(huán)次數(shù)提高為15次以上。

　　4.利用本發(fā)明可以很大程度上節(jié)省藥劑成本。例如，未采用循環(huán)方式處理1份氨氮廢水 需要的磷、鎂源比例為n(NH3-N)：n(P)：n(Mg)=1：1-1.5:1-1.5,然而采用本發(fā)明的循環(huán) 處理法，平均處理1份氨氮廢水所需的磷、鎂源比例為n(NH3-N)：n(P)：n(Mg)=1:0.04-0.05： 0.06-0.08，按照目前藥劑市場(chǎng)價(jià)格，處理同樣濃度的氨氮廢水，對(duì)比非循環(huán)的處理方法，本 發(fā)明的方法可以節(jié)省85%-90%的藥劑成本。