申請日2013.08.30
公開(公告)日2013.12.25
IPC分類號C02F9/04; C02F1/52; C02F101/16; C01C1/242; C01C1/16
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高濃度氨氮廢水處理方法，先在廢水中加入堿液混合均勻，然后加入新鮮的鎂鹽和磷酸鹽藥液，經(jīng)沉淀后，將沉淀產(chǎn)物過濾沖洗再過濾，然后對沉淀產(chǎn)物進(jìn)行烘干熱解，熱解得到的一半產(chǎn)物回收至混合反應(yīng)池，另一半繼續(xù)酸解，將經(jīng)過再酸解的溶液回收至混合反應(yīng)池，循環(huán)多次后，反應(yīng)池內(nèi)計量后，添加適量鎂鹽和磷酸鹽藥液，處理過程中產(chǎn)生的氨氣與酸性溶液反應(yīng)得到氨鹽。還涉及一種利用該方法處理廢水的處理系統(tǒng)，包括混合反應(yīng)池、沉淀池、好氧接觸氧化池、過濾沖洗池、烘干熱解器、酸解池和酸液吸收池。本發(fā)明方法實現(xiàn)了藥劑的循環(huán)利用，節(jié)省了酸液，本發(fā)明的處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便。
權(quán)利要求書
1.一種高濃度氨氮廢水處理方法，其特征在于具有如下步驟：
(1)、首先將廢水通入反應(yīng)池內(nèi)，加入堿液，使池內(nèi)PH值在8～12;
(2)、然后在廢水內(nèi)添加鎂鹽和磷酸鹽溶液，氮磷摩爾比為1.0～1.4，鎂磷 摩爾比為0.8～1.2，攪拌混合15～180min;
(3)、將攪拌混合后的廢水分離沉淀，得到沉淀產(chǎn)物，同時分離產(chǎn)生的氨 氣進(jìn)行回收;
(4)、將步驟(3)中的沉淀產(chǎn)物先過濾，再沖洗，再過濾，將過濾沖洗液 回收至步驟(1)中的反應(yīng)池內(nèi);
(5)、將經(jīng)過步驟(4)處理后的沉淀產(chǎn)物烘干，在80～190℃下熱解1～1.5h， 熱解后的產(chǎn)物經(jīng)計量后，其中一半作為藥液回收至步驟(1)中的反應(yīng)池內(nèi)，另 一半在PH=1～5的酸性溶液和80～120℃下酸解1～3小時，熱解產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行 回收;
(6)、將步驟(5)中酸解后的溶液回收至步驟(1)中的反應(yīng)池內(nèi)使用;
(7)、將步驟(3)和步驟(5)中收集得到的氨氣通入酸性溶液生成銨鹽;
(8)、按照步驟(1)～(7)循環(huán)直至不能滿足步驟(2)中氮磷摩爾比為 1.0～1.4，鎂磷摩爾比為0.8～1.2，此時再加入鎂鹽和磷酸鹽溶液繼續(xù)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的高濃度氨氮廢水處理方法，其特征在于：所述步驟 (2)中的鎂鹽溶液為MgCl2溶液，磷酸鹽溶液為Na2HPO4溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的高濃度氨氮廢水處理方法，其特征在于：所述步驟 (5)中熱解溫度為150℃，熱解時間為1.3h。
4.如權(quán)利要求1所述的高濃度氨氮廢水處理方法，其特征在于：所述步驟 (5)中酸解溫度為100℃，酸解時間為1.5h。
5.如權(quán)利要求1所述的高濃度氨氮廢水處理方法，其特征在于：所述步驟 (1)的堿液為氫氧化鈉溶液。
6.如權(quán)利要求1所述的高濃度氨氮廢水處理方法，其特征在于：所述步驟 (5)和步驟(7)中的酸性溶液為硫酸或鹽酸溶液。
7.一種利用權(quán)利要求1～6任一項所述的高濃度氨氮廢水處理方法處理廢水 的處理系統(tǒng)，其特征在于：包括混合反應(yīng)池、沉淀池、好氧接觸氧化池、過濾 沖洗池、烘干熱解器、酸解池和酸液吸收池，所述混合反應(yīng)池、沉淀池和好氧 接觸氧化池依次連通，所述混合反應(yīng)池底部設(shè)有污水進(jìn)水管，中下部設(shè)有用于 添加堿液、鎂鹽或磷酸鹽的藥液添加口，所述藥液添加口分別連通藥液添加計 量系統(tǒng)和PH計及堿液添加計量系統(tǒng)，在混合反應(yīng)池中部還設(shè)置有攪拌裝置，所 述沉淀池內(nèi)設(shè)有擋板，該擋板與沉淀池的內(nèi)壁形成作為廢水入口的廢水流道， 混合反應(yīng)池的出口與所述廢水流道連通，在沉淀池底部設(shè)置有沉淀物排放管， 所述沉淀物排放管上設(shè)有沉淀物排放閥，所述沉淀物排放管連通至過濾沖洗池 進(jìn)口處，過濾沖洗池的出口連通烘干熱解器的進(jìn)口，所述烘干熱解器出口分別 連通酸解池的進(jìn)口和藥液添加計量系統(tǒng)的進(jìn)口，所述酸解池出口連通藥液添加 計量系統(tǒng)的進(jìn)口，所述好氧接觸氧化池內(nèi)設(shè)置有曝氣調(diào)控系統(tǒng)，沉淀池出口處 設(shè)有三相分離器，所述好氧接觸氧化池入口處與沉淀池出口處相連;
好氧接觸氧化池內(nèi)置有填料，所述曝氣調(diào)控系統(tǒng)包括曝氣盤、鼓風(fēng)機(jī)和溶 解氧測量調(diào)控裝置，所述曝氣盤通過曝氣管連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在好氧接 觸氧化池外，好氧接觸氧化池的上部、廢水水面下設(shè)置溶解氧測量調(diào)控裝置， 所述溶解氧測量調(diào)控裝置根據(jù)氧容量調(diào)控鼓風(fēng)機(jī)工作，所述好氧接觸氧化池的 底部設(shè)有污泥排放管，出口處布設(shè)有濾料層和溢水堰;
所述混合反應(yīng)池和沉淀池頂部設(shè)有第一氨氣收集管，所述烘干熱解器和酸 解池頂部設(shè)有第二氨氣收集管，所述第一氨氣收集管和第二氨氣收集管均連通 至酸液吸收池。
8.如權(quán)利要求7所述的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述溢水堰出口處通過出 水管連通有清水池，所述清水池連接有回用水栓。
9.如權(quán)利要求7所述的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述混合反應(yīng)池和沉淀池 頂部為錐型，烘干熱解器和酸解池頂部也為錐型。
10.如權(quán)利要求7所述的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述氨氣收集管通過排 氣扇排至酸液吸收池。
說明書
高濃度氨氮廢水處理方法及其系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高濃度氨氮廢水處理方法及其 系統(tǒng)。
背景技術(shù)
高濃度氨氮廢水主要來源于石化廠、煉油廠、制冷劑廠、肉類加工廠、酒 廠、油漆顏料廠、垃圾填埋廠等。水體中氨氮含量超標(biāo)，會造成水體生態(tài)環(huán)境 惡化，危害魚類等水生生物的生存和人體健康，形成水體富營養(yǎng)化，降低水體 觀賞價值，也會增加水處理成本。
目前，國內(nèi)外對高濃度氨氮廢水的處理技術(shù)主要有生物法、物理法和化學(xué) 法三類。應(yīng)用較廣泛的有吹脫法、化學(xué)沉淀法、折點氯化法、離子交換法、生 物處理法、液膜法。其中化學(xué)沉淀法因其工藝簡單，反應(yīng)速度快等優(yōu)點受到國 內(nèi)外廣泛關(guān)注。
化學(xué)沉淀法中磷酸銨鎂沉淀法具有反應(yīng)速度快、所需時間短、生成的沉淀 可以作為復(fù)合肥而利用等優(yōu)點，但也有藥劑用量大、處理成本很高，沉淀產(chǎn)物 磷酸銨鎂(MPV)出路有限、出水難以達(dá)標(biāo)等缺陷。
中國專利《一種化學(xué)結(jié)晶法回收廢水中氨氮的方法》(專利號： 201210164027.5)公開了一種熱解和酸解磷酸銨鎂的方法，通過增加循環(huán)沉氨 次數(shù)，以解決磷酸銨鎂化學(xué)沉淀法處理成本高、沉淀產(chǎn)物磷酸銨鎂出路有限的 難題。但該專利方法存在以下缺陷：①沒有考慮藥劑的流失;②不適宜連續(xù)運 行，不適用于中、大規(guī)模的廢水處理;③設(shè)備、設(shè)施不完善;④沒有考慮廢水 的循環(huán)利用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)中藥劑流失、設(shè)備設(shè)施不 完善的技術(shù)問題，提供一種高濃度氨氮廢水處理方法及其系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高濃度氨氮廢水處理方 法，具有如下步驟：
(1)、首先將廢水通入反應(yīng)池內(nèi)，加入堿液，使池內(nèi)PH值在8～12;
(2)、然后在廢水內(nèi)添加鎂鹽和磷酸鹽溶液，氮磷摩爾比為1.0～1.4，鎂磷 摩爾比為0.8～1.2，攪拌混合15～180min;
(3)、將攪拌混合后的廢水分離沉淀，得到沉淀產(chǎn)物，同時分離產(chǎn)生的氨 氣進(jìn)行回收;
(4)、將步驟(3)中的沉淀產(chǎn)物先過濾，再沖洗，再過濾，將過濾沖洗液 回收至步驟(1)中的反應(yīng)池內(nèi);
(5)、將經(jīng)過步驟(4)處理后的沉淀產(chǎn)物烘干，在80～190℃下熱解1～1.5h， 熱解后的產(chǎn)物經(jīng)計量后，其中一半作為藥液回收至步驟(1)中的反應(yīng)池內(nèi)，另 一半在PH=1～5的酸性溶液和80～120℃下酸解1～3小時，熱解產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行 回收;
(6)、將步驟(5)中酸解后的溶液回收至步驟(1)中的反應(yīng)池內(nèi)使用;
(7)、將步驟(3)和步驟(5)中收集得到的氨氣通入酸性溶液生成銨鹽;
(8)、按照步驟(1)～(7)循環(huán)直至不能滿足步驟(2)中氮磷摩爾比為 1.0～1.4，鎂磷摩爾比為0.8～1.2，此時再加入鎂鹽和磷酸鹽溶液繼續(xù)處理。
作為優(yōu)選，所述步驟(2)中的鎂鹽溶液為MgCl2溶液，磷酸鹽溶液為Na2HPO4溶液。
作為優(yōu)選，所述步驟(5)中熱解溫度為150℃，熱解時間為1.3h。
作為優(yōu)選，所述步驟(5)中酸解溫度為100℃，酸解時間為1.5h。
作為優(yōu)選，所述步驟(1)的堿液為氫氧化鈉溶液。
作為優(yōu)選，所述步驟(5)和步驟(7)中的酸性溶液為硫酸或鹽酸溶液。
一種利用高濃度氨氮廢水處理方法處理廢水的處理系統(tǒng)，包括混合反應(yīng)池、 沉淀池、好氧接觸氧化池、過濾沖洗池、烘干熱解器、酸解池和酸液吸收池， 所述混合反應(yīng)池、沉淀池和好氧接觸氧化池依次連通，所述混合反應(yīng)池底部設(shè) 有污水進(jìn)水管，中下部設(shè)有用于添加堿液、鎂鹽或磷酸鹽的藥液添加口，所述 藥液添加口分別連通藥液添加計量系統(tǒng)和PH計及堿液添加計量系統(tǒng)，在混合反 應(yīng)池中部還設(shè)置有攪拌裝置，所述沉淀池內(nèi)設(shè)有擋板，該擋板與沉淀池的內(nèi)壁 形成作為廢水入口的廢水流道，混合反應(yīng)池的出口與所述廢水流道連通，在沉 淀池底部設(shè)置有沉淀物排放管，所述沉淀物排放管上設(shè)有沉淀物排放閥，所述 沉淀物排放管連通至過濾沖洗池進(jìn)口處，過濾沖洗池的出口連通烘干熱解器的 進(jìn)口，所述烘干熱解器出口分別連通酸解池的進(jìn)口和藥液添加計量系統(tǒng)的進(jìn)口， 所述酸解池出口連通藥液添加計量系統(tǒng)的進(jìn)口，所述好氧接觸氧化池內(nèi)設(shè)置有 曝氣調(diào)控系統(tǒng)，沉淀池出口處設(shè)有三相分離器，所述好氧接觸氧化池入口處與 沉淀池出口處相連;
好氧接觸氧化池內(nèi)置有填料，所述曝氣調(diào)控系統(tǒng)包括曝氣盤、鼓風(fēng)機(jī)和溶 解氧測量調(diào)控裝置，所述曝氣盤通過曝氣管連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置在好氧接 觸氧化池外，好氧接觸氧化池的上部、廢水水面下設(shè)置溶解氧測量調(diào)控裝置， 所述溶解氧測量調(diào)控裝置根據(jù)氧容量調(diào)控鼓風(fēng)機(jī)工作，所述好氧接觸氧化池的 底部設(shè)有污泥排放管，出口處布設(shè)有濾料層和溢水堰;
所述混合反應(yīng)池和沉淀池頂部設(shè)有第一氨氣收集管，所述烘干熱解器和酸 解池頂部設(shè)有第二氨氣收集管，所述第一氨氣收集管和第二氨氣收集管均連通 至酸液吸收池。
所述溢水堰出口處通過出水管連通有清水池，所述清水池連接有回用水栓。
所述混合反應(yīng)池和沉淀池頂部為錐型，烘干熱解器和酸解池頂部也為錐型。
為了加強(qiáng)氨氣的排出效率，所述氨氣收集管通過排氣扇排至酸液吸收池。
系統(tǒng)啟動初始，來自收集系統(tǒng)的廢水由攪拌混合反應(yīng)池底部的污水進(jìn)水管 進(jìn)入混合反應(yīng)池，混合反應(yīng)池中下部設(shè)有堿液、MgCl2和磷酸鹽等藥液添加入口， 中部設(shè)有攪拌裝置。PH計及堿液添加計量系統(tǒng)調(diào)節(jié)混合液的PH值為8-12，藥 液添加計量系統(tǒng)向廢水添加MgCl2和磷酸鹽藥液。氮磷摩爾比為1-1.4，鎂磷摩 爾比為0.8-1.2。攪拌裝置使污水和藥水均勻混合，水力停留時間可選擇在 15-180分鐘。污水中逸出的氨氣等氣體上升至反應(yīng)池頂部的收集管，混合反應(yīng) 池的容積大小根據(jù)進(jìn)水流量和水力停留時間等計算確定。
混合反應(yīng)池的出口連接沉淀池的入口，污水沿沉淀池內(nèi)的擋板由沉淀池的 中下部流入，沉淀池的出口處設(shè)置的三相分離器，使沉淀物、污水、氨氣在此 分離，廢水中的氨氣在浮力的作用下上升被收集到設(shè)在沉淀池頂部的第一氨氣 收集管。沉淀產(chǎn)物磷酸銨鎂經(jīng)沉淀池最底部的閥門排至過濾沖洗池，沉淀池的 容積根據(jù)進(jìn)水流量和水力停留時間等計算確定。
沉淀產(chǎn)物在過濾沖洗池中先經(jīng)過濾布過濾，再經(jīng)自來水或純凈水沖洗，再 過濾，過濾沖洗液通過管道回流到混合反應(yīng)池。
沉淀產(chǎn)物在過濾沖洗池內(nèi)經(jīng)過過濾沖洗后進(jìn)入烘干熱解器，在80-190攝氏 度熱解1-1.5小時，熱解后的產(chǎn)物經(jīng)計量后，一半進(jìn)入藥液添加計量系統(tǒng)，一 半進(jìn)入酸解池，熱解后的氨氣經(jīng)第二氨氣收集管進(jìn)入酸液吸收池。
熱解后的產(chǎn)物中含有部分氨氮吸附能力較低的Mg2P2O7，通過酸解后讓其轉(zhuǎn) 化為具備較強(qiáng)氨氮吸附能力的MgHPO4等物質(zhì)，熱解后的一半產(chǎn)物進(jìn)入酸解池 后，在PH=1-5和80-120攝氏度下酸解1-3小時，酸解后的溶液進(jìn)入藥液添加 計量系統(tǒng)。
當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，藥劑會隨出水不斷流失，通過計量，當(dāng)熱解和酸解后 的藥劑產(chǎn)物不能滿足氮磷摩爾比為1.0-1.4和鎂磷摩爾比為0.8-1.2的比例要 求時需要添加新鮮的MgCl2和磷酸鹽。
系統(tǒng)所有的氨氣收集管收集的氨氣由排氣扇排至酸液吸收池，在池內(nèi)氨氣 被質(zhì)量比為2%-3%的硫酸溶液吸收，生成硫酸銨回用。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明實現(xiàn)了處理藥劑的循環(huán)利用，同時考慮到藥 劑隨出水的流失，系統(tǒng)在運行過程中只添加少量新鮮鎂、磷藥劑;只對部分熱 解產(chǎn)物進(jìn)行酸解，節(jié)省了酸液，同時也解決了高濃度氨氮廢水磷酸銨鎂化學(xué)沉 淀法的藥劑用量大、處理成本高，沉淀產(chǎn)物磷酸銨鎂出路有限的難題，另一方 面系統(tǒng)連續(xù)運行，適用于中大規(guī)模高濃度氨氮廢水的處理且污水提升較少，污 水處理單元靠重力自流，運行費用很低，系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝操作方便， 同時回收了氨氮，實現(xiàn)了污水回用，達(dá)到污水零排放的目標(biāo)。
