技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境污染綜合治理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種處理含氨氮廢水的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氨氮是我國水體中主要的污染物之一，能夠造成水體富營養(yǎng)化，促進藻類繁殖，大量消耗水體中的溶解氧，導(dǎo)致水中生物死亡、水體變臭等。含氨氮的廢水主要來源于有色冶金、化工、生物發(fā)酵等行業(yè)，氨氮廢水中氨氮污染物主要以銨根、游離態(tài)分子形式存在于水中。

在現(xiàn)有技術(shù)中，通常會采用單一的工藝對含氨氮廢水進行處理，目前常見的技術(shù)有蒸發(fā)濃縮結(jié)晶法、蒸餾精餾法、吹脫發(fā)、化學(xué)沉淀法，但是單一的處理工藝除了成本較高外，還會產(chǎn)生更多含有一定濃度氨氮的廢水。

公開號為CN102060406A的中國專利申請公開了一種吹脫法處理氨氮廢水的方法，通過填料塔將廢水中的氨氮吹脫并吸收回收。公開號為CN1958471A的中國專利申請公開了一種氨氮廢水的處理方法，該方法首先要在廢水中加入大量堿來調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)固液分離去除廢水中的懸浮物和溶解的硅鋁離子及其化合物；加入鈣離子生成硫酸鈣沉淀，經(jīng)固液分離減少廢水中的酸性物質(zhì)；加入碳酸根離子生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)固液分離去除廢水中的鈣離子；最后再用堿調(diào)節(jié)pH值在9.5～13之間，進行汽提脫氨和生化處理，是廢水達到國家排放標(biāo)準。

上述方法，都需要使用堿將氨氮廢水調(diào)節(jié)到合適的pH，但是當(dāng)氨氮濃度較高，pH不高的情況下，調(diào)節(jié)pH會消耗大量堿，從而對水體造成二次污染。因此，亟需研究開發(fā)一種能夠處理廢水中高濃度的氨氮，同時不會對水體造成二次污染，并且成本較低，易于產(chǎn)業(yè)化推廣的方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面提供了一種處理含氨氮廢水的方法，所述的含氨氮廢水來源于由碳酸銨或碳酸氫銨原料制備金屬碳酸鹽的過程中產(chǎn)生的廢水，其中將氨氮濃度大于20g/L的廢水直接進行結(jié)晶，得到銨鹽晶體；

將氨氮濃度介于10g/L～20g/L之間的廢水，作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑；或作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑；或一部分作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑，剩余部分作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑；

將氨氮濃度小于10g/L的廢水作為所述金屬碳酸鹽的洗滌液。

其中，所述的結(jié)晶的溫度為35～55℃，時間為1～4h。

其中，所述的金屬離子為鈷離子、鎳離子、錳離子、鎂離子或其它可生成碳酸鹽的金屬離子。

其中，所述含氨氮廢水中，10g/L≤氨氮濃度≤13g/L之間的廢水作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑。

其中，所述含氨氮廢水中，13g/L＜氨氮濃度＜18g/L時，30%～80%的廢水作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑，剩余部分作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑。

優(yōu)選地，所述含氨氮廢水中，13g/L＜氨氮濃度＜18g/L時，45%～70%的廢水作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑，剩余部分作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑。

其中，所述含氨氮廢水中，18g/L≤氨氮濃度≤20g/L之間的廢水作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑。

本發(fā)明第二方面提供了一種處理含氨氮廢水的系統(tǒng)，包括反應(yīng)裝置、洗滌裝置、結(jié)晶裝置和反萃取裝置，所述反應(yīng)裝置中連接有第一管路，所述反應(yīng)裝置和所述結(jié)晶裝置之間連接有第二管路，所述洗滌裝置和所述反應(yīng)裝置之間連接有第三管路，所述洗滌裝置和所述反萃取裝置之間連接有第四管路，所述反萃取裝置和所述反應(yīng)裝置之間連接有第五管路。

其中，所述的第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路上分別設(shè)置有泵。

其中，所述的第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路上分別設(shè)置有閥門。

本發(fā)明的有益效果：

通過本發(fā)明提供的處理含氨氮廢水的系統(tǒng)，能夠?qū)饘偬妓猁}生產(chǎn)工藝中不同環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水分別進行處理，當(dāng)廢水中的氨氮濃度大于等于20g/L時，可通過第二管路直接進入結(jié)晶裝置，生成銨鹽晶體。

當(dāng)廢水中的氨氮濃度在10g/L～20g/L之間，可通過第三管路進入反應(yīng)裝置用于繼續(xù)溶解碳酸銨或碳酸氫銨，從而不僅可以減少去離子水的使用量，還可以將廢水中多余的碳酸根離子進一步生成金屬碳酸鹽沉淀，同時還能進一步使廢水中的氨氮濃度提高，從而通過第二管路進入結(jié)晶裝置生成銨鹽晶體；或先通過第四管路進入到反萃取裝置，使有機相中的金屬離子進入到廢水中，再通過第五管路進入到反應(yīng)裝置中，不僅可以使廢水中的金屬離子能夠重新作為生成金屬碳酸鹽的原料，避免直接排放造成水體污染，同時也能使廢水中的氨氮在反應(yīng)裝置中進一步提高，從而通過第二管路進入結(jié)晶裝置生成銨鹽晶體。

當(dāng)廢水中的氨氮濃度小于等于10g/L時，可直接留在洗滌裝置中對金屬碳酸鹽沉淀進行清洗，一方面減少了廢水直接排放造成水體污染，另外一方面也節(jié)約了金屬碳酸鹽生產(chǎn)過程中去離子水的使用量。

通過本發(fā)明提供的系統(tǒng)，能夠分別處理金屬碳酸鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不同氨氮濃度的廢水，不僅避免了高濃度的氨氮廢水直接排放對水體造成污染，同時還能有效利用廢水中的碳酸根離子和金屬離子，使其重新作為生產(chǎn)金屬碳酸鹽的原料。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，便于產(chǎn)業(yè)化推廣。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施方式中需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對應(yīng)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的處理含氨氮廢水系統(tǒng)的示意圖；

圖中： 1-反應(yīng)裝置，2-洗滌裝置，3-結(jié)晶裝置，4-反萃取裝置，5-第一管路， 6-第二管路，7-第三管路，8-第四管路，9-第五管路。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明第一方面提供了一種處理含氨氮廢水的方法，所述的含氨氮廢水來源于由碳酸銨或碳酸氫銨原料制備金屬碳酸鹽的過程中產(chǎn)生的廢水，將氨氮濃度大于20g/L的廢水直接進行結(jié)晶，得到銨鹽晶體；

將氨氮濃度介于10g/L～20g/L之間的廢水，作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑；或作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑；或一部分作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑，剩余部分作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑；

將氨氮濃度小于10g/L的廢水作為所述金屬碳酸鹽的洗滌液。

在本發(fā)明實施方式中，所述的結(jié)晶的溫度為35～55℃，時間為1～4h。

優(yōu)選地，所述的結(jié)晶的溫度為35～45℃，時間為1.5～3h。

在本發(fā)明實施方式中，所述的金屬離子為鈷離子、鎳離子、錳離子、鎂離子或其它可生成碳酸鹽的金屬離子。

在本發(fā)明實施方式中，所述含氨氮廢水中，10g/L≤氨氮濃度≤13g/L之間的廢水作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑。

在本發(fā)明實施方式中，所述含氨氮廢水中，13g/L＜氨氮濃度＜18g/L時，30%～80%的廢水作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑，剩余部分作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑。

優(yōu)選地，所述含氨氮廢水中，13g/L＜氨氮濃度＜18g/L時，45%～70%的廢水作為溶解所述碳酸銨或碳酸氫銨原料的溶解劑，剩余部分作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑。

在本發(fā)明實施方式中，所述含氨氮廢水中，18g/L≤氨氮濃度≤20g/L之間的廢水作為使有機相中的金屬離子發(fā)生轉(zhuǎn)移的反萃劑的溶解劑。

本發(fā)明第二方面提供了一種處理含氨氮廢水的系統(tǒng)，包括反應(yīng)裝置1、洗滌裝置2、結(jié)晶裝置3和反萃取裝置4，所述反應(yīng)裝置1中連接有第一管路5，所述反應(yīng)裝置1和所述結(jié)晶3裝置之間連接有第二管路6，所述洗滌裝置2和所述反應(yīng)裝置1之間連接有第三管路7，所述洗滌裝置2和所述反萃取裝置4之間連接有第四管路8，所述反萃取裝置4和所述反應(yīng)裝置1之間連接有第五管路9。

在本發(fā)明實施方式中，所述的第一管路5、第二管路6、第三管路7、第四管路8和第五管路9上分別設(shè)置有泵。

在本發(fā)明實施方式中，所述的第一管路5、第二管路6、第三管路7、第四管路8和第五管路9上分別設(shè)置有閥門。

本發(fā)明處理的含氨氮廢水主要是采用碳酸銨或碳酸氫銨生產(chǎn)金屬碳酸鹽的過程中產(chǎn)生的，制備金屬碳酸鹽的具體工藝為：先將碳酸銨或碳酸氫銨用去離子水溶解，配置成一定濃度的沉淀劑，再加入一定濃度的金屬離子溶液，反應(yīng)制備得到相應(yīng)的金屬碳酸鹽沉淀，最后將金屬碳酸鹽沉淀進行多次洗滌，過濾，烘干即可得到金屬碳酸鹽產(chǎn)品。

實施例1

先將碳酸氫銨用去離子水溶解，配置成一定濃度的沉淀劑，再加入氯化鈷溶液進行沉淀反應(yīng)，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為21.3g/L。

（1）將上述沉淀后的母液通過第二管路6進入結(jié)晶裝置3，進行蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到氯化銨晶體和結(jié)晶母液，結(jié)晶母液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。

（2）將上述碳酸鈷沉淀用去離子水進行洗滌，對一次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度為11.1g/L，對該洗滌過程中產(chǎn)生的廢水通過第三管路7進入反應(yīng)裝置1，代替去離子水用于溶解碳酸氫銨，再加入氯化鈷進行溶液進行沉淀反應(yīng)，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為26.5g/L，繼續(xù)重復(fù)步驟（1）。

（3）對上述一次洗滌后的碳酸鈷沉淀進行二次、三次洗滌，對二次、三次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度分別為5.4g/L和1.8g/L，該部分廢水可繼續(xù)用于清洗碳酸鈷沉淀，當(dāng)濃度高于10 g/L時，可繼續(xù)重復(fù)上述步驟（2），通過該方法可以減少60%的去離子水用量，最終生成更高氨氮濃度的母液，經(jīng)檢測氨氮濃度為28 g/L。

實施例2

先將碳酸氫銨用氨氮濃度為12.6g/L的一次洗滌水溶解，配置成一定濃度的沉淀劑，再加入硫酸鈷溶液進行沉淀反應(yīng)，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為28.8g/L。

（1）將上述沉淀后的母液通過第二管路6進入結(jié)晶裝置3，進行蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到硫酸銨晶體和結(jié)晶母液，結(jié)晶母液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。

（2）將上述碳酸鈷沉淀用去離子水進行洗滌，對一次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度為13.1g/L，對該洗滌過程中產(chǎn)生的廢水55%通過第三管路7進入反應(yīng)裝置1，代替去離子水用于溶解碳酸氫銨；45%通過第四管路8進入反萃取裝置4，將有機相中的鈷反萃到廢水中，再通過第五管路9進入反應(yīng)裝置1，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為29.5g/L，繼續(xù)重復(fù)步驟（1）。

（3）對上述一次洗滌后的碳酸鈷沉淀進行二次、三次洗滌，對二次、三次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度分別為6.8g/L和2.7g/L，該部分廢水可繼續(xù)用于清洗碳酸鈷沉淀，當(dāng)濃度高于10 g/L時，可繼續(xù)重復(fù)上述步驟（2）通過該方法可以減少58%的去離子水用量，最終生成更高氨氮濃度的母液，經(jīng)檢測氨氮濃度為30 g/L。

實施例3

先將碳酸銨用50%的去離子水和50%氨氮濃度為14.8g/L的一次洗滌水溶解，配置成一定濃度的沉淀劑，再加入氯化鈷溶液進行沉淀反應(yīng)，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為29.3g/L。

（1）將上述沉淀后的母液通過第二管路6進入結(jié)晶裝置，進行蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到氯化銨晶體和結(jié)晶母液，結(jié)晶母液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。

（2）將上述碳酸鈷沉淀用去離子水進行洗滌，對一次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度為13.6g/L，對該洗滌過程中產(chǎn)生的廢水50%通過第三管路7進入反應(yīng)裝置1，代替去離子水用于溶解碳酸氫銨；50%通過第四管路8進入反萃取裝置4，將有機相中的鈷反萃到廢水中，再通過第五管路9進入反應(yīng)裝置1，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為31.2g/L，繼續(xù)重復(fù)步驟（1）。

（3）對上述一次洗滌后的碳酸鈷沉淀進行二次、三次洗滌，對二次、三次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度分別為7.0g/L和2.7g/L，該部分廢水可繼續(xù)用于清洗碳酸鈷沉淀，當(dāng)濃度高于10 g/L時，可繼續(xù)重復(fù)上述步驟（2），通過該方法可以減少58%的去離子水用量，最終生成更高氨氮濃度的母液，經(jīng)檢測氨氮濃度為32 g/L。

實施例4

先將碳酸銨用氨氮濃度為15.1g/L的一次洗滌水溶解，配置成一定濃度的沉淀劑，再加入硫酸鈷溶液進行沉淀反應(yīng)，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為35.2g/L。

（1）將上述沉淀后的母液通過第二管路6進入結(jié)晶裝置3，進行蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到硫酸銨晶體和結(jié)晶母液，結(jié)晶母液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。

（2）將上述碳酸鈷沉淀用去離子水進行洗滌，對一次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度為15.6g/L，對該洗滌過程中產(chǎn)生的廢水56%通過第三管路7進入反應(yīng)裝置1，代替去離子水用于溶解碳酸氫銨；44%通過第四管路8進入反萃取裝置4，將有機相中的鈷反萃到廢水中，再通過第五管路9進入反應(yīng)裝置1，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為36.6g/L，繼續(xù)重復(fù)步驟（1）。

（3）對上述一次洗滌后的碳酸鈷沉淀進行二次、三次洗滌，對二次、三次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度分別為8.4g/L和3.2g/L，該部分廢水可繼續(xù)用于清洗碳酸鈷沉淀，當(dāng)濃度高于10 g/L時，可繼續(xù)重復(fù)上述步驟（2），通過該方法可以減少55%的去離子水用量，最終生成更高氨氮濃度的母液，經(jīng)檢測氨氮濃度為37.5 g/L。

實施例5

先將碳酸銨用氨氮濃度為16.2g/L的一次洗滌水溶解，配置成一定濃度的沉淀劑，再加入硫酸鈷溶液進行沉淀反應(yīng)，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為36.8g/L。

（1）將上述沉淀后的母液通過第二管路6進入結(jié)晶裝置3，進行蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，得到硫酸銨晶體和結(jié)晶母液，結(jié)晶母液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮。

（2）將上述碳酸鈷沉淀用去離子水進行洗滌，對一次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度為18.2g/L，對該洗滌過程中產(chǎn)生的廢水通過第四管路8進入反萃取裝置4，將有機相中的鈷反萃到廢水中，再通過第五管路9進入反應(yīng)裝置1，生成碳酸鈷沉淀，通過檢測，沉淀后母液中氨氮濃度為37.4g/L，繼續(xù)重復(fù)步驟（1）。

（3）對上述一次洗滌后的碳酸鈷沉淀進行二次、三次洗滌，對二次、三次洗滌后的廢水進行檢測，氨氮濃度分別為8.6g/L和4.2g/L，該部分廢水可繼續(xù)用于清洗碳酸鈷沉淀，當(dāng)濃度高于10 g/L時，可繼續(xù)重復(fù)上述步驟（2），通過該方法可以減少50%的去離子水用量，最終生成更高氨氮濃度的母液，經(jīng)檢測氨氮濃度為38.8 g/L。

本發(fā)明提供的處理含氨氮廢水的系統(tǒng)，各個管路上分別設(shè)有泵，用于根據(jù)需要在各個裝置之間輸送廢水，同時還設(shè)置有閥門，用于分別控制各個管路廢水的輸送。由于泵和閥門屬于管路中的常規(guī)設(shè)置，因此在本發(fā)明附圖和附圖說明部分沒有進行相關(guān)描述和說明。

以上實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都是屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。