[发明专利]利用鸟粪石循环结晶法处理合成氨废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用鸟粪石循环结晶法处理合成氨废水的方法，具体是利用鸟粪石循环结晶法对合成氨工业废水进行预处理并回收其中的氮资源，再用A/O工艺进一步生化处理后达标排放。属于合成氨工业废水的资源化处理技术领域。

背景技术

合成氨工业废水具有低碳高氨氮的特点，所含氨氮浓度往往大于1000mg/L，且排放量大，若不经预处理直接排入环境或污水处理厂，会引起较大的氨氮冲击负荷，因此合成氨废水需预先在厂内进行处理。

目前，国内外对高浓度氨氮废水的处理方法主要有生物法、物理方法和化学方法。生物法主要采用缺氧-好氧工艺，该工艺虽然较为成熟但大多适用于较低浓度氨氮废水(氨氮浓度小于200mg/L)的处理，浓度大于1000mg/L的氨氮废水会对该方法中的硝化细菌产生严重抑制作用。物理方法虽较适合处理高浓度氨氮废水，但其处理成本较高、操作严格且易引起二次污染。化学法主要有折点氯化法、化学沉淀法、催化湿式氧化法等。在化学沉淀法中，鸟粪石结晶沉淀法具有工艺简单、反应迅速、去除率高、且可回收氮资源等优点，尤其适用于类似合成氨废水这样的高浓度氨氮废水的预处理。

鸟粪石结晶法处理高浓度氨氮废水，其基本原理为：向高浓度氨氮废水中加入溶解性磷酸盐和镁盐，使之与废水中的氨氮反应生成磷酸铵镁沉淀(MgNH₄PO₄·6H₂O，俗称鸟粪石)。已有的研究表明，以鸟粪石结晶法处理含高浓度氨氮的养猪场废水，可使氨氮的去除率达到90％以上；处理化肥厂高浓度氨氮废水，可使氨氮的去除率达到99％，氨的回收率达到80％。

但是，鸟粪石结晶法处理高浓度氨氮废水的成本较高，主要的处理成本在于沉淀药剂磷酸盐和镁盐的费用。据文献报道，鸟粪石结晶法处理垃圾填埋渗滤液费用为3.89～7.10元/m³，与其他处理方法相比成本较高。

发明内容

本发明的目的是公开一种合成氨工业废水的资源化预处理方法，该方法不仅对高浓度氨氮废水(氨氮浓度大于1000mg/L)具有很好的氨氮去除效果，而且可将氨氮以铵盐溶液和鸟粪石形式回收，达到环境效益和经济效益的双丰收。

为达到上述目的，本发明针对鸟粪石结晶法处理成本高的缺点，将沉淀收获的鸟粪石固体加碱热解，得到只含磷酸盐和镁盐的固体热解产物，同时将热解释放的氨氮用稀盐酸或稀硫酸吸收；含磷酸盐和镁盐的热解产物再次用来处理废水并得到鸟粪石，如此循环几次，充分提高磷酸盐和镁盐的利用率，最终不能再循环的鸟粪石作为缓释肥料回收利用。该方法既保证了较高的氮磷去除率，又大幅削减了高氨氮废水的处理成本，同时充分回收了有用的氮资源，是对传统鸟粪石结晶技术的创新和发展。目前，在国内外尚未见有利用鸟粪石循环结晶法处理合成氨工业废水的报道。

本发明向合成氨工业废水中投加溶解性磷酸盐(如磷酸二氢钠(钾)、磷酸氢二钠(钾)等)和镁盐(如氯化镁或硫酸镁)，置于室温下搅拌，反应生成鸟粪石沉淀，通过重力作用将鸟粪石分离出来；收获的鸟粪石沉淀加碱热解，热解固体产物再次用来处理合成氨废水，再次生成鸟粪石；将鸟粪石再热解，热解产物再次用于处理合成氨废水，如此循环几次。处理后废水澄清，氨氮浓度大幅度降低，出水氨氮浓度低于200mg/L，预处理后的废水可进一步采用传统的缺氧-好氧(A/O)工艺生化处理。

具体工艺步骤如下：

A、将氨氮浓度为1000mg/L～2065mg/L的合成氨废水pH值调节至8.5-10，然后向废水中加入溶解性磷酸盐和镁盐，搅拌，生成磷酸铵镁沉淀(MgNH₄PO₄·6H₂O，俗称鸟粪石)，将沉淀风干，收获鸟粪石。经测定，该合成氨废水中的残余氨氮浓度为200mg/L以下，采用A/O工艺进一步生化处理后可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的二级标准；

上述溶解性磷酸盐是磷酸氢二钠，或磷酸二氢钠，或磷酸氢二钾，或磷酸二氢钾；其加入量为每m³合成氨废水投加8.6kg～21kg溶解性磷酸盐；镁盐是硫酸镁或氯化镁；其加入量为每m³合成氨废水投加6.0kg～23kg镁盐。