一種回收廢水中氨氮的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種回收廢水中氨氮的方法，更具體地說，是一種經濟的氨氮廢水循環處理方法，可高效去除廢水中的氨氮，屬于廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]近年來，磷酸銨鎂結晶沉氨法得到了廣泛的研宄。磷酸銨鎂結晶法是通過向氨氮廢水中投加可溶性鎂鹽和磷酸鹽與廢水中的氨氮形成磷酸銨鎂晶體而達到去除氨氮的目的。此法可以解決煤化工廢水等生化抑制廢水生化脫氮效果差的問題并且磷酸銨鎂是良好的緩釋肥，在去除廢水氨氮的同時，沉淀產物還可進行資源化利用。然而，藥劑成本過高限制了磷酸銨鎂法的推廣使用，是此法研宄的一個難點。
[0003]針對藥劑成本過高的難題，國內外學者提出了一些解決辦法。發表的文章主要有:此類技術主要是通過磷酸銨鎂熱解產物循環來達到降低藥劑成本的作用，為了提高磷酸銨鎂熱解的釋氨率，在磷酸銨鎂熱解過程中，加入了氫氧化鈉溶液，提高磷酸銨鎂熱解過程中氨氮的釋放。Tao Zhang等研宄表明，通過熱解磷酸銨鎂氨氮釋放率超過90%。然而，磷酸銨鎂熱解過程中熱解產物與過量的水蒸汽形成磷酸鹽鎂，磷酸鹽鎂同磷酸銨鎂一樣，最終分解成磷酸氫鎂，但磷酸鹽鎂比磷酸銨鎂性能更穩定，所需熱解溫度更高，熱解時間更長。因此，在磷酸銨鎂熱解過程中添加氫氧化鈉溶液，雖然能提高氨氮的釋放率，但同時會提高能耗，增加廢水處理成本。
[0004]Shilong He等利用磷酸銨鎂熱解產物循環處理垃圾滲濾液時，第一次氨氮去除率達到84%，第六次則降為62%; Mustafa Trker等利用磷酸銨鎂熱解產物循環處理厭氧上清液時，第一次氨氮去除率達到92%，第五次則降為77%。磷酸銨鎂循環沉氨過程中，隨著循環次數的增加，氨氮去除率出現明顯下降。Shigeru Sugiyama等認為，磷酸錢鎂熱解過程中，伴隨有焦磷酸鎂衍生物的生成，而焦磷酸鎂的沉氨能力很差。隨著循環次數的增加，焦磷酸鎂含量逐步上升，導致氨氮去除率隨著循環次數的增加明顯下降。目前為止，尚未見一種運行成本低，回收效果穩定、高效回收方法的相關報道。

【發明內容】

[0005]針對現有技術中磷酸銨鎂結晶法去除廢水中氨氮成本高、回收利用效率不高的問題，本發明提供了一種經濟的回收廢水中氨氮的方法，它可以有效解決磷酸銨鎂結晶法藥劑成本過高的問題，同時解決了熱解回收磷酸銨鎂方法中隨著磷酸銨鎂循環沉氨次數的增加氨氮去除率下降的難題。
[0006]本發明所述回收廢水中氨氮的方法，具體包括以下步驟:
(I)將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體投入酸性溶液進行酸解，在10°c ~60°C溫度下酸解l~3h，配置成質量分數為5%?70%的磷酸銨鎂溶液，將磷酸銨鎂溶液注入到分離極室中，保持電流密度為10?40ma/cm2的條件下，分離2?5h，得分離后的陽極室和陰極室產物； (2)向廢水中投加步驟(I)獲得的陽極室和陰極室產物，使得mg2+:廢水中氨氮:po431?爾比為0.9-1.4:1:0.6-1.3，陰陽極產物與廢水中的氨氮形成磷酸銨鎂晶體，沉淀并與廢水分離；
(3)回收步驟(2)中的磷酸銨鎂晶體溶液到酸溶液中，在10°C~60°C溫度下酸解l~3h，配置成質量分數為5%?70%的磷酸銨鎂溶液；將磷酸銨鎂溶液注入到分離極室中，保持電流密度為10?40ma/cm2的條件下，分離2?5h，得分離后的陽極室和陰極室產物，投入廢水循環除氨。
[0007]本發明中磷酸銨鎂晶體是一種堿性晶體，可以溶解在酸溶液中，將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體溶解到酸溶液中配置成一定質量分數的磷酸銨鎂溶液，此時磷酸銨鎂溶液中含有大量的鎂離子，磷酸根離子和銨根離子；陰陽離子交換膜具有選擇透過性，陽膜只允許陽離子通過，而陰膜只允許陰離子通過，利用離子交換膜可以同時實現磷酸根與鎂離子的分離及銨根離子的去除。將磷酸銨鎂溶液注入到膜分離極室中，調節電滲析系統的電流密度，控制分離時間，處理完成后將分離產物投入廢水除氨，回收磷酸銨鎂固體循環沉氨。
[0008](I)本發明采用磷酸銨鎂酸解液經電滲析系統分離后的產物循環除氨的技術方案，不僅降低了磷酸銨鎂結晶法沉氨的藥劑成本，而且，可以實現磷酸根和鎂離子的同時回收，回收產物過程中沒有副產物產生，回收效率高；循環過程中，不存在隨著磷酸銨鎂酸解液經電滲析系統分離后的產物循環除氨循環次數的增加除氨率下降的問題。
[0009]( 2 )磷酸銨鎂酸解液經電滲析系統分離的過程中，步驟(I)中，酸性溶液的pH小于4即可、酸解溫度為室溫、酸解時間為1~2 h磷酸銨鎂溶液的質量分數為10°/『50%、分離電流密度為25~35ma/cm2、分離時間為2.5-3 h，磷酸根和鎂離子的回收率分可達到93%~100%，80。/『90%;磷酸根和鎂離子的回收率與分離電流密度、分離時間呈正相關性，為降低能耗、提高分離效率，同時獲得較高的成晶離子回收率，由實驗結果知，當分離電流密度為30~35ma/cm2、分離時間為3 h，成晶離子回收率達到98%。
[0010](3)磷酸銨鎂溶液在經電滲析系統分離過程中，很少有副產物生成，此法利用物理分離的方法，陽極濃縮室的產物主要以磷酸鹽溶液，陰極濃縮室主要產生氫氧化鎂沉淀；整個系統對于現有的污水處理系統改造簡便，電滲析系統的操作簡單，控制參數少，是一種簡單易行高效的方法。
【附圖說明】
[0011]圖1為實施例1中去除煤氣化廢水氨氮效果圖；
圖2為實施例2中去除焦化廢水氨氮效果圖；
圖3為實施例3中去除制釩廢水氨氮效果圖；
圖4為實施例4中去除化肥工業廢水氨氮效果圖；
圖5為實施例5中去除養殖廢水氨氮效果圖；
圖6為實施例6中去除合成氨廢水氨氮效果圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。
[0013]實施例1
本實施例所述回收煤氣化廢水中氨氮的方法，具體包括以下步驟:
(I)將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體投入酸溶液中進行酸解，在10°c溫度下酸解3h，配置成質量分數為20%的磷酸銨鎂溶液；將磷酸銨鎂溶液注入到陽極室中，保持電流密度為20ma/cm2的條件下，分離3h，得分離后的陽極室和陰極室產物。
[0014](2)向廢水中投加步驟(I)獲得的陽極室及陰極室產物，使得mg2+:廢水中氨氮:po/_摩爾比為1.4:1:0.6，陰陽極產物與廢水中的氨氮形成磷酸銨鎂晶體，沉淀并與廢水分咼。
[0015](3)回收步驟(2)中的磷酸銨鎂晶體，將其投入到酸溶液中進行酸解，在30°C溫度下酸解lh，配置成質量分數為10%的磷酸銨鎂溶液。將磷酸銨鎂溶液注入到分離極室中，保持電流密度為30ma/cm2的條件下，分離2h，得分離后的陽極室和陰極室產物，產物投入廢水循環除氨。
[0016]隨著磷酸銨鎂(簡稱MAP)酸解電滲析循環過程次數的增加，磷酸銨鎂回收產物循環沉氨法去除煤氣化廢水氨氮效果見圖1 ;從圖中可以看到，磷酸銨鎂熱解產物循環沉氨率保持在87%，隨著循環次數的增加，沉氨率變化不明顯。
[0017]通過本發明的方法，不僅大大降低了磷酸銨鎂法處理高濃度氨氮廢水的藥劑費用，而且保持了一個較高的氨氮去除效果，處理后的廢水氨氮含量在83 mg/L，方便廢水的后續處理，同時沉淀產物還可資源化利用。
[0018]實施例2
本實施例所述回收焦化廢水中氨氮的方法，具體包括以下步驟:
(I)將廢水處理中回收的磷酸銨鎂晶體投入到酸溶液中進行酸解，在60°C溫度下酸解lh，配置成質量分數為30%的磷酸銨鎂溶液。將磷酸銨鎂溶液注入到陽極室中，保持電流密度為lOma/cm2的條件下，分離2h，得分離后的陽極室和陰極室產物。
[0019](2)向廢水中投加步驟(I)獲得的陽極室及陰極室產物，使得mg2+:廢水中氨氮:po/_摩爾