公布日：2022.01.04
申請日：2021.11.19
分類號：C02F9/04(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種氨氮廢水處理方法及系統(tǒng)，利用磷酸銨錳的溶度積常數(shù)顯著低于其他形態(tài)錳鹽的溶度積常數(shù)，先對氨氮廢水進行水質(zhì)調(diào)整，加入磷酸鹽溶液并調(diào)節(jié)pH為7～10，然后加入二價錳離子溶液，使得銨根離子與磷酸根離子、二價錳離子充分反應生成磷酸銨錳沉淀，通過固液分離完成氨氮去除，再通入氧化劑使水體中殘留的二價錳離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)二氧化錳分離除去，所得產(chǎn)水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸銨錳的純度大于85％，具有良好的環(huán)保和經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求書
1.一種氨氮廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、向氨氮廢水中加入磷酸鹽溶液，調(diào)節(jié)pH為7～10，加入二價錳離子溶液，固液分離，得到磷酸銨錳固體和清液Ⅰ；S2、向清液Ⅰ中加入氧化劑，使清液Ⅰ中殘留的二價錳離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)二氧化錳，形成二氧化錳懸浮液；S3、對二氧化錳懸浮液進行膜分離，得到清液Ⅱ即為處理后產(chǎn)水。
2.如權(quán)利要求1所述的氨氮廢水處理方法，其特征在于，還包括如下技術特征中的至少一項：1)所述磷酸鹽溶液為磷酸溶液、磷酸氫二鈉溶液、磷酸二氫鈉溶液中任一種；2)所述調(diào)節(jié)pH具體為加入堿溶液；3)所述二價錳離子溶液為氯化錳溶液或硫酸錳溶液；4)步驟S1中加入二價錳離子溶液后還包括攪拌；5)所述固液分離選自重力沉降、濾布過濾或膜過濾；6)所述銨根離子與磷酸根離子的摩爾比為1:1～1.1；7)所述二價錳離子與銨根離子的摩爾比為1.2～1.5:1；8)所述氧化劑為空氣、氧氣、次氯酸鈉、雙氧水或過氧化物中的一種或幾種的復合；9)步驟S2中加入氧化劑后還包括攪拌；10)步驟S3中所述膜分離的精度小于5μm；11)產(chǎn)水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸銨錳的純度大于85％。
3.如權(quán)利要求2所述的氨氮廢水處理方法，其特征在于，還包括如下技術特征中的至少一項：i.特征2)中，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液；ii.特征4)中，所述攪拌控制攪拌雷諾數(shù)為50000～1000000，時間為1～5小時；iii.特征5)中，固液分離后水中懸浮物濃度小于30ppm；iv.特征8)中，所述氧化劑為空氣時，控制氣水比為6～15:1。
4.一種氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次流體連通的反應槽Ⅰ(1)、反應槽Ⅱ(2)、固液分離裝置(3)、氧化反應槽(4)、膜分離裝置(5)；所述反應槽Ⅰ(1)，設有氨氮廢水進口、磷酸鹽溶液進液口(001)、堿溶液進液口(002)和調(diào)整后廢水出口，用于對氨氮廢水進行水質(zhì)調(diào)整；所述反應槽Ⅱ(2)，設有調(diào)整后廢水進口、二價錳離子溶液進液口(003)和反應后水體出口，用于使磷酸銨錳溶液充分反應；所述調(diào)整后廢水進口與所述反應槽Ⅰ(1)的調(diào)整后廢水出口連通；所述固液分離裝置(3)，設有反應后水體入口和清液Ⅰ出口，用于將水體中反應析出的磷酸銨錳分離出來；所述反應后水體入口與所述反應槽Ⅱ(2)的反應后水體出口連通；所述氧化反應槽(4)，設有清液Ⅰ入口、氧化劑加入口(004)和二氧化錳懸浮液出口，用于將水體中二價錳離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)二氧化錳；所述清液Ⅰ入口與所述固液分離裝置(3)的清液Ⅰ出口連通；所述膜分離裝置(5)，設有二氧化錳懸浮液入口和清液Ⅱ出口，用于將水體中反應析出的固態(tài)二氧化錳分離出來；所述二氧化錳懸浮液入口與所述氧化反應槽(4)的二氧化錳懸浮液出口連通。
5.如權(quán)利要求4所述的氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括如下技術特征中的任一項：(1)所述反應槽Ⅰ(1)還包括與所述氨氮廢水進口所連通的進水管道，所述磷酸鹽溶液進液口(001)和堿溶液進液口(002)設在所述進水管道上；(2)所述反應槽Ⅰ(1)設有用于攪拌氨氮廢水的攪拌裝置；所述磷酸鹽溶液進液口(001)和堿溶液進液口(002)設在所述反應槽Ⅰ(1)上。
6.如權(quán)利要求4所述的氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反應槽Ⅱ(2)還設有用于使二價錳離子溶液與調(diào)整后廢水混合均勻的攪拌裝置。
7.如權(quán)利要求4所述的氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反應槽Ⅱ(2)還包括連通調(diào)整后廢水進口與所述反應槽Ⅰ(1)調(diào)整后廢水出口的連通管道，所述二價錳離子溶液進液口(003)設在所述連通管道上，用于向調(diào)整后廢水中加入二價錳離子溶液。
8.如權(quán)利要求4所述的氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括如下技術特征中的至少一項：a)、所述固液分離裝置(3)選自重力式沉淀池、濾布式過濾設備或膜過濾設備；b)、所述膜分離裝置(5)選自浸沒式陶瓷膜過濾設備或管式分離膜設備。
9.如權(quán)利要求4所述的氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，還包括如下技術特征中的至少一項：(a)、所述氧化反應槽(4)連接有鼓風機，所述鼓風機的出風口與氧化反應槽(4)的氧化劑加入口(004)連通；(b)、所述氧化反應槽(4)設有用于使清液Ⅰ與氧化劑混合均勻的攪拌裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的氨氮廢水處理系統(tǒng)，其特征在于，特征(a)中，所述氧化劑加入口(004)位于所述氧化反應槽(4)的底部，所述氧化反應槽(4)內(nèi)還設有與所述氧化劑加入口(004)連通的曝氣裝置。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，為彌補現(xiàn)有技術所存在的不足，本發(fā)明提供一種氨氮廢水處理方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明解決問題的技術方案如下：
為了解決上述氨氮廢水處理的技術問題，本發(fā)明通過分析磷酸銨錳的沉淀特性，同離子形態(tài)的組合，結(jié)合工程反應控制手段，充分發(fā)揮磷酸銨錳的沉淀特性，滿足完成氨氮從水體中去除的同時，又可避免錳離子的殘留，從而提供了一種有效的水中氨氮去除方法。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明第一方面提供一種氨氮廢水處理方法，包括以下步驟：
S1、向氨氮廢水中加入磷酸鹽溶液，調(diào)節(jié)pH為7～10，加入二價錳離子溶液，固液分離，得到磷酸銨錳固體和清液Ⅰ；
S2、向清液Ⅰ中加入氧化劑，使清液Ⅰ中殘留的二價錳離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)二氧化錳，形成二氧化錳懸浮液；
S3、對二氧化錳懸浮液進行膜分離，得到清液Ⅱ即為處理后產(chǎn)水。
進一步地，所述磷酸鹽溶液為磷酸溶液、磷酸氫二鈉溶液、磷酸二氫鈉溶液中任一種。
進一步地，所述調(diào)節(jié)pH具體為加入堿溶液。
進一步地，所述二價錳離子溶液為氯化錳溶液或硫酸錳溶液。
進一步地，步驟S1中加入二價錳離子溶液后還包括攪拌。
進一步地，所述固液分離選自重力沉降、濾布過濾或膜過濾。
進一步地，所述二價錳離子與銨根離子的摩爾比為1.2～1.5:1。
進一步地，所述銨根離子與磷酸根離子的摩爾比為1:1～1.1。
進一步地，所述氧化劑為空氣、氧氣、次氯酸鈉、雙氧水或過氧化物中的一種或幾種的復合。
進一步地，步驟S2中加入氧化劑后還包括攪拌。
進一步地，步驟S3中所述膜分離的精度小于5μm。
本發(fā)明提供的氨氮廢水處理方法，產(chǎn)水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸銨錳的純度大于85％。
本發(fā)明第二方面提供一種氨氮廢水處理系統(tǒng)，包括依次流體連通的反應槽Ⅰ、反應槽Ⅱ、固液分離裝置、氧化反應槽、膜分離裝置；
所述反應槽Ⅰ，設有氨氮廢水進口、磷酸鹽溶液進液口、堿溶液進液口和調(diào)整后廢水出口，用于對氨氮廢水進行水質(zhì)調(diào)整；
所述反應槽Ⅱ，設有調(diào)整后廢水進口、二價錳離子溶液進液口和反應后水體出口，用于使磷酸銨錳溶液充分反應；所述調(diào)整后廢水進口與所述反應槽Ⅰ的調(diào)整后廢水出口連通；
所述固液分離裝置，設有反應后水體入口和清液Ⅰ出口，用于將水體中反應析出的磷酸銨錳分離出來；所述反應后水體入口與所述反應槽Ⅱ的反應后水體出口連通；
所述氧化反應槽，設有清液Ⅰ入口、氧化劑加入口和二氧化錳懸浮液出口，用于將水體中二價錳離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)的二氧化錳；所述清液Ⅰ入口與所述固液分離裝置的清液Ⅰ出口連通；
所述膜分離裝置，設有二氧化錳懸浮液入口和清液Ⅱ出口，用于將水體中反應析出的二氧化錳分離出來；所述二氧化錳懸浮液入口與所述氧化反應槽的二氧化錳懸浮液出口連通。
本發(fā)明的主要處理對象為氨氮廢水，利用磷酸銨錳的溶度積常數(shù)顯著低于其他形態(tài)錳鹽的溶度積常數(shù)，先對氨氮廢水進行水質(zhì)調(diào)整，加入磷酸鹽溶液并調(diào)節(jié)pH為7～10，然后加入二價錳離子溶液，使得銨根離子與磷酸根離子、二價錳離子充分反應生成磷酸銨錳沉淀，通過固液分離完成氨氮去除，再通入氧化劑使水體中殘留的二價錳離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)二氧化錳分離除去，所得產(chǎn)水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸銨錳的純度大于85％，具有良好的環(huán)保和經(jīng)濟效益。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1.本發(fā)明提供的氨氮廢水處理方法首先加入磷酸鹽溶液并調(diào)節(jié)pH，然后加入二價錳離子溶液，通過控制銨錳比例，使反應生成磷酸銨錳，由于磷酸銨錳的溶度積常數(shù)顯著低于其他形態(tài)錳鹽的溶度積常數(shù)，因此反應控制更為容易，氨氮去除效率高。
2、本發(fā)明中磷酸銨錳的物質(zhì)分子構(gòu)型明確，產(chǎn)物類別單一，可通過反應完成氨氮去除的同時，將其轉(zhuǎn)化為磷酸銨錳的產(chǎn)物進行離子回收，創(chuàng)造有益的經(jīng)濟價值；水體殘留的錳離子通過氧化轉(zhuǎn)化為可通過精密過濾與水體分離完全的固態(tài)二氧化錳，轉(zhuǎn)化過程方便可控，使得錳離子殘留量極少，產(chǎn)水保障性好。
3、本發(fā)明提供的氨氮廢水處理系統(tǒng)控制簡單，運行成本低、抗沖擊性強，通過調(diào)節(jié)加藥量能夠處理不同濃度的氨氮廢水，產(chǎn)水質(zhì)量穩(wěn)定，便于推廣。
（發(fā)明人：王廈）
