一種養豬廢水的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環保技術領域，特別涉及一種養豬廢水的處理方法。
【背景技術】
[0002]目前，我國水生態環境保護面臨的一個重要問題是氨氮排放量遠遠超出受納水體的環境容量，氨氮現已超過COD成為影響我國地表水環境質量的首要污染物。據2013年《中國環境統計年報》顯示，全國廢水中氨氮排放量達245.7萬噸，相當于受納水體環境容量的近8倍。氨氮(NH#PNH4+)是各類含氮化合物中對水生態環境影響和危害最大的一種存在形態，與其他形態的氮相比，其對水體的危害更為廣泛、復雜和持久。而在未來很長一段時間，我國仍將處于城市化和工業化“雙快速”發展階段，污染物排放增量壓力巨大，亟需提高氨氮廢水處理技術水平。造成我國水體氨氮污染如此嚴重的根源是含大量氮、磷的工業廢水和城市生活污水未經嚴格處理直接排放。養豬廢水便是其中一典型的含高濃度氨氮和磷的廢水。近年來由于我國經濟的快速發展，對豬肉的消耗量逐年增大，使得目前我國生豬存欄量大，由此產生的養豬廢水量也極大，加劇了周邊水體的富營養化，也嚴重影響了土壤的自然生產能力，破壞了原有的自然生態環境。當前，遏制氨氮污染趨勢加劇最為直接有效的方式之一是確保污水中氨氮經嚴格處理后排放。
[0003]目前，工業上應用的氨氮處理方法主要有生物法和化學法兩大類。生物法脫氮技術主要有A/0、A2/0、SBR、氧化溝等活性污泥法，盡管這類生物處理方法可較好的去除廢水中氨氮，但它們對廢水中氨氮的濃度、氨氮沖擊負荷、廢水中有毒物質、水溫、碳源等因素極其敏感，一旦外界條件發生較大變化，廢水處理系統將受到嚴重影響，進而影響到氨氮去除效果和污水處理系統的穩定運行。因此在實際運行中，運用生物法處理氨氮廢水往往需要嚴格的運行管理才能達到較好的除氨效果。化學法除氨技術主要有氨吹脫、折點氯化、吸附法、磷酸銨鎂沉淀等。氨吹脫通常用于高濃度氨氮廢水的處理，盡管其脫氨效果良好，但冬季低水溫對脫氨效果的影響、吹脫塔的結垢及氨氮對空氣的二次污染是該技術無法回避的問題；折點氯化一般用于低濃度氨氮廢水處理或飲用水消毒，該技術由于在應用過程中容易產生具有致癌作用的含氯有機化合物，現已較少用于廢水的工業處理；吸附法主要是采用沸石等吸附材料來去除廢水中氨氮，該方法一般用于處理較低濃度的氨氮廢水，由于該方法產生大量污泥，在工業處理中難以實際應用。磷酸銨鎂沉淀是近年來受到國內外學者廣泛研究的一種高效廢水除氨技術。該技術與生物法、氨吹脫和折點氯化相比較，不存在它們上述的缺點，且具備操作簡單、反應迅速和產物沉淀分離性能好等諸多優點，是一種具有良好應用前景的廢水除氨技術。
[0004]然而，令人遺憾的是，由于養豬廢水中的氨氮濃度遠遠超過其中磷的濃度，在磷酸銨鎂沉淀過程中往往需投加大量磷和鎂鹽及堿，才能保證氨氮的高效去除，這使得磷酸銨鎂沉淀除氨成本過高，嚴重影響其經濟可行性，制約了該技術的推廣應用。為大幅度地降低磷酸銨鎂沉淀處理成本，實現其工業化應用，循環利用磷酸銨鎂中的磷和鎂則是必由途徑。目前現有的磷酸銨鎂循環利用技術主要是通過NaOH熱解和高溫直接熱解兩種方式來實現，這類技術主要是利用磷酸銨鎂在高溫條件下的不穩定性，通過高溫釋氨而達到磷和鎂的循環利用，但這類熱解方法極易產生無任何氨氮脫除性能的副產物Mg2P2O7，使得磷酸銨鎂循環利用難以為繼，同時隨著循環利用次數的增加，Mg2P2O7產生量也逐漸增大，極大的影響磷酸銨鎂循環利用的效果。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提供一種養豬廢水的處理方法。本發明既達到處理廢水的目的，同時又能回收有價值的資源。
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]a、首先將養豬廢水注入到電解磷回收池，然后開啟直流電源，調節電流密度在120 - 180mA/cm范圍，通過電解陽極鎂合金板釋放出鎂離子，同時啟動攪拌器使廢水混合均勻，控制攪拌速度在180?220rpm，當廢水pH上升到9?9.5時，關閉電源，停止電解，靜置60?90min進行固液分離，上清液進入沉氨池，回收池底部沉淀的磷酸銨鎂固體備用。
[0008]所述的電解磷回收池，其陽極電極為含鎂合金板，鎂的含量應大于90%，陰極為不銹鋼、石墨以及其他惰性電極。
[0009]b、將步驟a回收的磷酸銨鎂固體按其中磷的摩爾數與沉氨池中廢水氨氮的摩爾數之比為1:1加入到磷酸銨鎂電化學分解池，然后按每升電解支持液加入400?500g磷酸銨鎂固體的比例，加入電解支持液，開啟直流電源，控制電壓在20?30V，電解2?2.5小時，在電解期間控制攪拌速度為100?150rpm，混合反應溶液，最后產生的混合液全部轉移至上述沉氨池。
[0010]所述的磷酸銨鎂電化學分解池，其電解陽極和陰極均為石墨或其他復合惰性電極，所加入的電解支持液為海水或采用氯化鈉配置的含鹽量大于3 %的溶液。
[0011]C、當步驟a中的上清液和步驟b中產生的磷酸銨鎂分解產物都加入到沉氨池后，啟動攪拌器，使用氫氧化鈉調節溶液pH在9?9.5，反應20?30min，然后靜置60?90min，上清液排放至后續廢水處理環節，產生的磷酸銨鎂沉淀重新返回到步驟b中的磷酸銨鎂電化學分解池，然后重復步驟b和C。
[0012]d、按照上述a、b、c步驟，進行6?8個批次廢水處理后，沉氨池產生的磷酸銨鎂沉淀作為產品回收，然后在步驟b重新加入步驟a中回收的新鮮磷酸銨鎂，重復上述步驟。
[0013]本發明的技術原理
[0014]I)在步驟a中使用鎂金屬合金作為電解陽極時，則電解磷回收池中主要發生以下反應來實現磷酸銨鎂的形成，從而達到磷的回收。
[0015]陽極反應:Mg— Mg2++2e ^
[0016]陰極反應:2H++2e^H2!
[0017]反應溶液:Mg2++NH4++HP0廣+6H20— MgNH4PO4.6H20 I +H+
[0018]2)形成的磷酸銨鎂進入步驟b中的磷酸銨鎂電化學分解池，則通過電解發生如下反應，從而實現磷酸銨鎂的分解而達到產物再利用目的。
[0019]2Cl__2e_—2C12
[0020]C12+H20 — H0C1+H++C1 ^
[0021]2MgNH4P04.6H20+3H0C1 — N2+2MgHP04.3H20+3Cr+9H20+3H+
[0022]3)MgHPO4.3H20是一種可高效去除氨氮的含磷化合物，當其加入到步驟c中的沉氨池，則發生如下反應，從而實現磷酸銨鎂的循環利用。
[0023]MgHPO4.3H20+NH4++3H20 — MgNH4PO4.6H20 I +H+
[0024]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0025]1、工藝方法操作簡單，工程投資費用低，處理成本低，在不需外加磷酸鹽和鎂鹽的條件下，只利用養豬廢水中本身存在的磷即可實現氨氮的高效去除，養豬廢水中氨氮濃度降低至89?105mg/L，即氨氮去除率達88.2?90% ;磷濃度降至4?5.8mg/L，即磷回收率為95.7?97%。
[0026]2、可回收較高純度的磷酸銨鎂產品，磷酸銨鎂純度達85%以上，不僅解決了廢水中氨氮和磷的污染問題，同時也回收了有價值資源，實現較高的經濟效益和環境效益。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028]實施例1
[0029]根據圖1所示的養豬廢水的處理方法流程示意圖，首先:
[0030]a、取Im3氨氮濃度為890mg/L,磷濃度為135mg/L的養豬廢水加入到電解磷回收池1，該電解磷回收池陽極鎂金屬板3鎂含量為92%，陰極2為不銹鋼網，然后開啟直流電源，調節電流密度在120mA/cm，通過電解陽極鎂合金板釋放出鎂離子，在此期間啟動攪拌器，控制攪拌速度在220rpm，使廢水混合均勻，當廢水pH上升到9時，關閉電源，停止電解，靜置60mi