專利名稱：一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理工程技術領域，尤其涉及一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置和方法。
背景技術：
我國水資源短缺的形勢日益嚴峻，嚴重影響我國人民生活質(zhì)量和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。采用海水作為城市生活雜用水(主要用海水沖廁)是緩解沿海地區(qū)水資源緊缺狀況的有效途徑，具有良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。海水利用的廢水，比如海水沖廁后廢水,此類廢水與普通的生活污水不同,海水利用廢水主要特點是含有高鹽度，NaCl濃度達到12000mg/L，含有大量的Mg2+，高氨氮和鎂離子，磷濃度甚至高達100mg/L，目前大多數(shù)除磷方式存在回收再生困難、易造成二次污染 等問題。生物除磷方法存在缺陷，海水的含鹽量很高，必然會對原來的生化處理系統(tǒng)帶來影響，使生化處理系統(tǒng)不能正常運行。淡水體系下的微生物(后生動物及更高級的微生物)耐鹽性差，而在高滲透壓下微生物體內(nèi)水分子大量滲到體外，使細胞發(fā)生質(zhì)壁分離，導致微生物死亡，去除磷的效率降低，也消耗大量的成本費用，生物活性運行穩(wěn)定性較差，所以需解決海水利用廢水對原來的生化處理系統(tǒng)帶來的種種影響，所需投資費用很高。磷酸銨鎂(MAP又稱“鳥糞石”)結(jié)晶除磷近年來在污泥處理上清液、高濃度養(yǎng)殖廢水等高磷廢水處理中應用較多，由于海水利用的廢水的特殊性，目前技術中應用磷酸銨鎂結(jié)晶法處理海水利用廢水的工藝國內(nèi)外尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置和方法，利用磷酸銨鎂結(jié)晶法處理海水利用廢水，具有處理效果好、工藝簡單、不受溫度限制等優(yōu)點。海水利用廢水中有大量的氨氮與鎂離子，磷的最高濃度能達到IOOmg/L，滿足磷酸銨鎂結(jié)晶的基本物種條件，還可以提供鎂源，同時解決了磷的去除和回收問題。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，包括柱狀的結(jié)晶過濾器，所述結(jié)晶過濾器內(nèi)有上部的過濾層和下部的承托層，結(jié)晶過濾器的下部連接有進水管，所述進水管的另一端分別與堿液罐和廢水罐通過堿液管和廢水管連接，所述結(jié)晶過濾器的底部與反沖洗水管連接，所述結(jié)晶過濾器的上部與出水管連接。所述進水管上有取樣口，取樣口處有閥門I。所述取樣口左右兩側(cè)的進水管上分別有閥門II和閥門III。所述堿液管和廢水管上分別有螺動泵。所述過濾層為鋼渣基復合濾料。0. 5mol/L的NaOH溶液通過螺動泵控制，步驟如下根據(jù)此結(jié)晶過濾器的容積大小，水力停留時間I小時(60分鐘)，反映所需pH值(8. 0-8. 5 )三個因素，將海水利用廢水的螺動泵轉(zhuǎn)速設置為14rpm/min,據(jù)經(jīng)驗值調(diào)節(jié)NaOH的螺動泵設置初始值為3rpm/min,但是此值僅為參考。將閥門I打開，閥門3關閉，閥門2打開，在取樣口進行取樣，考察此時溶液的PH值，若pH值大于8. 5，則將NaOH的蠕動泵設置為2rpm/min，小于8. 0，則NaOH的蠕動泵設置初始值為5rpm/min，具體情況再進行調(diào)節(jié)。一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的方法，包括下列步驟
1)海水利用廢水預處理加入堿液調(diào)節(jié)海水利用廢水PH為8.0-8. 5 ；
2)過濾結(jié)晶在鋼渣基復合濾料內(nèi)水力停留時間為60mim，磷酸銨鎂在鋼渣基復合濾料周圍形成磷酸銨鎂晶體；
3)反沖洗磷酸銨鎂晶體隨反沖洗水流出，部分溶解，形成含有磷酸銨鎂的溶液；
4)過濾磷酸銨鎂溶液通過0.45 y m的濾膜過濾風干，磷酸銨鎂晶體會留在濾膜上，回收利用。
所述步驟I中的堿液為濃度為0. 5mol/L的NaOH溶液。步驟4中的反沖洗水為自來水。在海水利用廢水中，含有大量的氨氮與鎂離子，磷濃度甚至高達100mg/L，滿足磷酸銨鎂結(jié)晶反應的基本物種條件，還可以提供鎂源。較低的PH會增大磷酸銨鎂的溶解度，當pH達到9. 5時，磷的去除率最高，達到99%以上，反應生成的沉淀為比較純凈的MAP ;在pH>10之后，磷的去除率有所下降。這是因為雖然H+濃度不會直接影響鳥糞石的離子活度積平衡，但是PH會干擾NH4+和PO/—的活性。當?shù)渭託溲趸c溶液提高水樣的pH值時，水樣中溶解性的磷濃度逐漸降低，最終達到平衡。而且pH不僅影響MAP的生成量，也影響晶體的成分，所以，合適的PH對高鹽條件下采用磷酸銨鎂結(jié)晶除磷起著至關重要的作用，鋼渣基復合濾料可以釋放堿度，所以本發(fā)明中將海水利用廢水的PH調(diào)節(jié)至8. 0-8. 5之間即可得到磷酸銨鎂晶體，經(jīng)過將結(jié)晶反應后的溶液通過0. 45 y m的濾膜過濾，并將結(jié)晶產(chǎn)物置于自然條件下風干，得到比較純凈的結(jié)晶產(chǎn)物。將結(jié)晶產(chǎn)物進行XRD表征，結(jié)果為磷酸銨鎂晶體。當進水經(jīng)過鋼渣基復合濾料過濾后，磷酸銨鎂會經(jīng)歷過飽和態(tài)、成核、晶體生長三個階段，在晶種周圍形成MAP晶體。用自來水從反沖洗水管進水，進行反沖洗。結(jié)晶反應后的溶液會在出水管流出，將此溶液通過0. 45 ii m的濾膜過濾,并將結(jié)晶產(chǎn)物置于自然條件下風干，取適量干燥后的結(jié)晶產(chǎn)物利用XRD進行表征，根據(jù)XRD圖譜中衍射峰的位置和強度確定結(jié)晶產(chǎn)物為磷酸銨鎂結(jié)晶。本發(fā)明的有益效果是一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，包括柱狀的結(jié)晶過濾器，所述結(jié)晶過濾器內(nèi)有上部的過濾層和下部的承托層，結(jié)晶過濾器的下部連接有進水管，所述進水管的另一端分別與堿液罐和廢水罐通過堿液管和廢水管連接，所述結(jié)晶過濾器的底部與反沖洗水管連接，所述結(jié)晶過濾器的上部與出水管連接。同時本發(fā)明還提供了一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的方法，有效去除海水利用廢水中的氮磷，還充分利用了海水中的大量的鎂離子，形成磷酸銨鎂沉淀，廣泛地應用于醫(yī)藥、化工、建筑等行業(yè)，而且它是一種很好的緩釋肥料，達到變廢為寶的目的；大大降低淡水資源的利用成本，特別是在海水沖廁和海產(chǎn)品加工廢水等方面的應用。


附圖I為本發(fā)明裝置的結(jié)構示意圖，附圖2為本發(fā)明實施例中干燥后的結(jié)晶產(chǎn)物的XRD圖譜。圖中1_結(jié)晶過濾器，2-出水管，3-過濾層，4-取樣口，5-閥門1，6_承托層，7-反沖洗水管，8-閥門III，9-進水管，10-閥門II，11-廢水管，12-蠕動泵，13-廢水罐，14-堿液罐，15-堿液管。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。
具體實施例方式根據(jù)圖I所示，一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，包括柱狀的結(jié)晶過濾器1，所述結(jié)晶過濾器I內(nèi)有上部的過濾層3和下部的承托層6，結(jié)晶過濾器I的下部連接有進水管9,所述進水管9的另一端分別與堿液罐14和廢水罐13通過堿液管15和廢水管11連接，結(jié)晶過濾器I的底部與反沖洗水管7連接，結(jié)晶過濾器I的上部與出水管2連接。進水管9上有取樣口 4，取樣口 4處有閥門15，取樣口 4左右兩側(cè)的進水管9上分別有閥門II 10和閥門III 8，堿液管15和廢水管13上分別有蠕動泵12，過濾層3為鋼渣基復合濾料。 一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的方法，包括下列步驟
1)海水利用廢水預處理加入濃度為0.5mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)海水利用廢水pH為8. O-8. 5 ；
2)過濾結(jié)晶在鋼渣基復合濾料內(nèi)水力停留時間為60mim，磷酸銨鎂在鋼渣基復合濾料周圍形成磷酸銨鎂晶體；
3)反沖洗磷酸銨鎂晶體隨反沖洗水流出，部分溶解，形成含有磷酸銨鎂的溶液；
4)過濾磷酸銨鎂溶液通過0.45 y m的濾膜過濾風干，磷酸銨鎂晶體會留在濾膜上，回收利用。如附圖2所示的干燥后的結(jié)晶產(chǎn)物的XRD圖譜，確定結(jié)晶產(chǎn)物為磷酸銨鎂結(jié)晶。
權利要求
1.一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，其特征在于包括柱狀的結(jié)晶過濾器，所述結(jié)晶過濾器內(nèi)有上部的過濾層和下部的承托層，結(jié)晶過濾器的下部連接有進水管，所述進水管的另一端分別與堿液罐和廢水罐通過堿液管和廢水管連接，所述結(jié)晶過濾器的底部與反沖洗水管連接，所述結(jié)晶過濾器的上部與出水管連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，其特征在于所述進水管上有取樣ロ，取樣ロ處有閥門I。
3.根據(jù)權利要求2所述的ー種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，其特征在于所述取樣ロ左右兩側(cè)的進水管上分別有閥門II和閥門III。
4.根據(jù)權利要求I所述的ー種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，其特征在于所述堿液管和廢水管上分別有螺動泵。
5.根據(jù)權利要求I所述的ー種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，其特征在于所述過濾層為鋼渣基復合濾料。
6.一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的方法，其特征在于包括下列步驟 1)海水利用廢水預處理加入堿液調(diào)節(jié)海水利用廢水PH為8.0-8. 5 ； 2)過濾結(jié)晶在鋼渣基復合濾料內(nèi)水力停留時間為60mim，磷酸銨鎂在鋼渣基復合濾料周圍形成磷酸銨鎂晶體； 3)反沖洗磷酸銨鎂晶體隨反沖洗水流出，形成含有磷酸銨鎂的溶液； 4)過濾磷酸銨鎂溶液通過0.45 y m的濾膜過濾風干，磷酸銨鎂晶體會留在濾膜上，回收利用。
7.根據(jù)權利要求6所述的ー種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的方法，其特征在于所述步驟I中的堿液為濃度為0. 5mol/L的NaOH溶液。
8.根據(jù)權利要求6所述的ー種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的方法，其特征在于所述步驟4中的反沖洗水為自來水。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理工程技術領域，尤其涉及一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置和方法。本發(fā)明的技術方案為一種處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的裝置，包括柱狀的結(jié)晶過濾器，所述結(jié)晶過濾器內(nèi)有上部的過濾層和下部的承托層，結(jié)晶過濾器的下部連接有進水管，所述進水管的另一端分別與堿液罐和廢水罐通過堿液管和廢水管連接，所述結(jié)晶過濾器的底部與反沖洗水管連接，所述結(jié)晶過濾器的上部與出水管連接。具有處理效果好、工藝簡單、不受溫度限制等優(yōu)點。
文檔編號C02F9/04GK102730883SQ20121024813
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月18日 優(yōu)先權日2012年7月18日
發(fā)明者孟金鳳, 張守彬, 武均均, 王東, 葛麗萍, 邱立平, 黃凱 申請人:濟南大學