專利名稱：利用海水淡化濃縮海水沉淀回收污水中氮磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水的資源化處理領(lǐng)域，具體是一種利用海水淡化所產(chǎn)生的濃縮海水作為沉淀劑，沉淀處理并回收污水中氮磷的方法。
背景技術(shù)：
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長和人們生活水平的提高，含氮磷污水所導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)化等問題日益突出。并且自然界中的磷主要以磷酸鹽礦石的形式存在，是一種不可更新的寶貴資源。隨著社會發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，廢水除氮磷以及如何實現(xiàn)廢水中氮磷資源的回收利用受到了人們的廣泛關(guān)注?；瘜W(xué)沉淀法是目前廣泛采用的廢水氮磷資源回收利用的方法，主要途徑有磷酸鈣和磷酸銨鎂(MAP)沉淀法等，磷酸銨鎂沉淀法由于可以同時實現(xiàn)對氮磷的高效去除和有效回收，且沉淀得到的磷酸銨鎂(MgNH4PO4WH2O)俗稱鳥糞石，是一種能在土壤中緩慢釋放出氮磷植物營養(yǎng)元素的緩釋肥，可有效改善土壤肥力，因此，磷酸銨鎂沉淀法受到了廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是最具前景的氮磷回收途徑之一。采用磷酸銨鎂沉淀法回收污水中氮磷的操作成本主要來自于作為沉淀劑鎂鹽，目前普遍采用MgO、MgCl2等含鎂藥劑作為沉淀劑，價格較高，顯然不利于該技術(shù)的推廣和發(fā)展。而海水中恰恰含有豐富的Mg離子資源，近年來蓬勃發(fā)展的海水淡化產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)大量淡水的同時，也產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物濃縮海水，其水質(zhì)純凈，Mg2+離子濃度得到濃縮，具有較理想的作為化學(xué)沉淀劑的開發(fā)利用價值。這同時對于解決海水淡化產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)濃縮海水的處理問題也是極為有利的，避免了周圍海域由于濃縮海水直接排放所造成的生態(tài)問題的發(fā)生?！?br> 目前人們對采用MgCl2、MgO等鎂鹽作為沉淀劑以磷酸銨鎂形式回收污水中的氮磷資源進(jìn)行了較多研究，但是將濃縮海水作為沉淀劑以磷酸銨鎂形式回收污水中的氮磷資源還有一些關(guān)鍵技術(shù)需要解決。首先，海水淡化所產(chǎn)生的濃縮海水的成分較為復(fù)雜，濃縮海水中的各種離子和污水中的PO43' NH4+之間存在多種反應(yīng)途徑，pH值、配比等反應(yīng)條件的變化將影響到處理效果及最終形成的沉淀物晶體的種類，進(jìn)而影響到沉淀物中磷酸銨鎂的含量，從而影響到其肥效。其次，磷酸銨鎂晶體中Mg2+ NH4+ P043_的摩爾比為I : I : 1，可見當(dāng)污水中NH4+ P043_的摩爾比和上述比例偏離較大時，不利于磷酸銨鎂晶體的形成。而且濃縮海水中除了含有Mg2+離子意外，還含有大量的其它離子，更會加劇反應(yīng)的復(fù)雜性，不利于磷酸銨鎂晶體的形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用海水淡化濃縮海水沉淀回收污水中氮磷的方法，利用了海水淡化所產(chǎn)生的副產(chǎn)物濃縮海水作為沉淀劑，以化學(xué)沉淀的形式沉淀回收污水中氮磷資源，并控制反應(yīng)過程以保證沉淀物中較高的磷酸銨鎂含量，具有操作費用低，回收效果好的特點。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種利用海水淡化濃縮海水沉淀回收污水中氮磷的方法，其特征在于包括以下步驟I)在富含氮磷的污水中加入適量銨鹽或磷酸鹽，并調(diào)整污水中NH4+ PO廣的摩爾濃度比為I I. 2 I，攪拌使藥劑充分溶解并混合均勻；2)取少量上述已調(diào)整氮磷比的污水加入帶攪拌裝置的反應(yīng)器中，加入一定量的海水淡化廠的副產(chǎn)物濃縮海水，使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 2 1.5 1，然后加入堿液調(diào)整混合液的pH為8. 5 10. 5，調(diào)整 攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為60 150r/min，攪拌至出現(xiàn)白色沉淀物，停止攪拌；3)繼續(xù)按比例加入已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水至反應(yīng)器的最大工作容量處，使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 2 I. 4 I ；4)最后加入堿液調(diào)整混合液的pH為8. 5 10. 5,在60 200r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10 30min，靜置沉淀后回收含氮磷的白色沉淀物。作為優(yōu)選，所述銨鹽為氯化銨或氨水。作為優(yōu)選，所述的磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉中的一種或幾種的混合物。再優(yōu)選，所述的堿液為濃度為10 (Wt) %的氫氧化鈉溶液。最后，所述步驟2)中加入的已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水的總量占反應(yīng)器有效體積的5% -15%。其目的是利用反應(yīng)得到的磷酸銨鎂晶體作為后續(xù)結(jié)晶沉淀過程的晶種，可以促進(jìn)結(jié)晶過程中磷酸銨鎂晶體的快速增長，從而縮短反應(yīng)時間，并能保證結(jié)晶過程向著形成磷酸銨鎂晶體的方向發(fā)展，從而保證沉淀物中磷酸銨鎂晶體較高的含量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于I.利用海水淡化廠的副產(chǎn)物濃縮海水作為磷酸銨鎂結(jié)晶法處理含氮磷污水的沉淀劑，解決了磷酸銨鎂沉淀法回收污水中氮磷成本高的問題，同時也較好的解決了海水淡化廠副產(chǎn)濃縮海水的處理問題，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益；2.將反應(yīng)過程分成兩階段進(jìn)行，利用少量氮磷污水和濃縮海水沉淀產(chǎn)生的磷酸銨鎂晶體作為第二階段結(jié)晶反應(yīng)的晶種，既加快了結(jié)晶速度，同時還能保證沉淀物中較高的磷酸銨鎂晶體的含量，沉淀物中磷酸銨鎂的含量在90%以上，具有較高的肥效；3.本方法通過對反應(yīng)過程以及配比、pH值、攪拌強(qiáng)度時間等反應(yīng)操作條件的調(diào)控，實現(xiàn)了氮和磷同時高效回收的效果，氮的回收率在90 %以上，磷的回收率在95 %以上。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例I :取某污水處理廠污泥濃縮池上清液，測得NH4+的摩爾濃度為I. 31mmol/L, P043_的摩爾濃度為O. 62mmol/L,向污水中加入磷酸氫二鈉，使PO廣的摩爾濃度上升到I. IOmmol/L，此時污水中NH4+ PO廣的摩爾濃度比為I. 2 I。將該已調(diào)整氮磷比的污水取IL加入有效容積為IOL的反應(yīng)器中，取某海水淡化廠濃縮海水，測得Mg2+的摩爾濃度為108. 3mmol/L，再加入濃縮海水16mL，此時混合液中Mg2+的摩爾濃度為I. 71mmol/L, NH4+的摩爾濃度為I. 29mmol/L, P043_的摩爾濃度為I. 08mmol/L, Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 3 1，加入10%濃度的NaOH溶液將混合液的pH值調(diào)整至10，調(diào)整攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌15min后出現(xiàn)白色沉淀，對白色沉淀物進(jìn)行取樣分析，其中磷酸銨鎂的含量為96.2%。按比例加入已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水至反應(yīng)器的最大工作容量處，使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 2 1，加入10%濃度的NaOH溶液調(diào)整混合液的pH為9.5，在120r/min下攪拌20min，出現(xiàn)大量白色沉淀物，靜置15min后分離回收該白色沉淀物，對白色沉淀物進(jìn)行成分分析，其中磷酸銨鎂的含量為93. 7%。對沉淀后的上清液NH4+和P043_的摩爾濃度進(jìn)行化驗分析，NH4+的摩爾濃度為O. 07mmol/L，P043_的摩爾濃度為O. 03mmol/L,計算得出氨氮的回收率為94. 7%，磷的回收率為95. 2%。實施例2 取某磷肥廠廢水，測得NH4+的摩爾濃度為I. 25mmol/L, PO/-的摩爾濃度為14. 17mmol/L,向污水中加入向污水中加氯化銨，使污水中NH4+ PO廣的摩爾濃度比為I. I : I。將該已調(diào)整氮磷比的污水取O. 8L加入有效容積為IOL的反應(yīng)器中，加入濃縮海水使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為1.4 I，加入10%濃度的NaOH溶液將混合液的pH值調(diào)整至9,調(diào)整攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為120r/min,攪拌15min后出現(xiàn)白色沉淀。按比例加入 已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水至反應(yīng)器的最大工作容量處，使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 3 1，加入10%濃度的NaOH溶液調(diào)整混合液的pH為9，在160r/min下攪拌15min，出現(xiàn)大量白色沉淀物，靜置15min后分離回收該白色沉淀物，對白色沉淀物進(jìn)行成分分析，其中磷酸銨鎂的含量為92. 2%。對沉淀后的上清液進(jìn)行化驗分析，氨氮的回收率為92. 6%，磷的回收率為94. 3%。實施例3 取某養(yǎng)豬場污水厭氧消化池出水，測得NH4+的摩爾濃度為61. 79mmol/L, P043_的摩爾濃度為12. 19mmol/L,向污水中加入磷酸氫二鈉，使污水中NH4+ P043_的摩爾濃度比為I. I : I。將該已調(diào)整氮磷比的污水取O. 8L加入有效容積為IOL的反應(yīng)器中，加入濃縮海水使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為1.2 I，加入10%濃度的NaOH溶液將混合液的pH值調(diào)整至9. 5，調(diào)整攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為100r/min，攪拌15min后出現(xiàn)白色沉淀。按比例加入已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水至反應(yīng)器的最大工作容量處，使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 3 I，加入10%濃度的NaOH溶液調(diào)整混合液的pH為9，在140r/min下攪拌15min，出現(xiàn)大量白色沉淀物，靜置15min后分離回收該白色沉淀物，對白色沉淀物進(jìn)行成分分析，其中磷酸銨鎂的含量為92.8%。對沉淀后的上清液進(jìn)行化驗分析，氨氮的回收率為96. 1%，磷的回收率為97. 5%。
權(quán)利要求
1.一種利用海水淡化濃縮海水沉淀回收污水中氮磷的方法，其特征在于包括以下步驟 1)在富含氮磷的污水中加入適量銨鹽或磷酸鹽，并調(diào)整污水中NH4+ PO43-的摩爾濃度比為I I. 2 I，攪拌使藥劑溶解并混合均勻； 2)取少量上述已調(diào)整氮磷比的污水加入帶攪拌裝置的反應(yīng)器中，加入一定量的海水淡化廠的副產(chǎn)物濃縮海水，使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 2 1.5 I，然后加入堿液調(diào)整混合液的pH為8. 5 10. 5,調(diào)整攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為60 150r/min,攪拌至出現(xiàn)白色沉淀物，停止攪拌； 3)繼續(xù)按比例加入已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水至反應(yīng)器的最大工作容量處，使混合液中Mg2+ NH4+的摩爾濃度比為I. 2 I. 4 I ； 4)最后加入堿液調(diào)整混合液的pH為8.5 10. 5,在60 200r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10 30min,靜置沉淀后回收含氮磷的白色沉淀物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述銨鹽為氯化銨或氨水。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述的堿液為濃度為10(wt) %的氫氧化鈉溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟2)中加入的已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水的總量占反應(yīng)器有效體積的5% -15%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用海水淡化濃縮海水沉淀回收污水中氮磷的方法，步驟為在富含氮磷的污水中加入銨鹽或磷酸鹽，調(diào)整NH4+∶PO43-的摩爾濃度比為1～1.2∶1，混合均勻后加入到帶攪拌裝置的反應(yīng)器中，加入一定量淡化濃縮海水，使混合液中Mg2+∶NH4+的摩爾濃度比為1.2～1.5∶1，調(diào)整pH為8.5～10.5，攪拌至出現(xiàn)白色沉淀物，繼續(xù)按比例加入已調(diào)整氮磷比的污水和濃縮海水至反應(yīng)器的最大工作容量處，使混合液中Mg2+∶NH4+的摩爾濃度比為1.2～1.4∶1；調(diào)整pH為8.5～10.5，在60～200r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10～30min，靜置沉淀后回收含氮磷的白色沉淀物。它解決了磷酸銨鎂沉淀法回收污水中氮磷成本高的問題，同時也較好的解決了海水淡化廠副產(chǎn)濃縮海水的處理問題，同時反應(yīng)過程易操作，實現(xiàn)了氮和磷同時高效回收的效果。
文檔編號C01B25/28GK102874784SQ20111020263
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者鄧一兵, 高鋒, 李晨, 胡海燕 申請人:浙江海洋學(xué)院