[发明专利]废水磷回收前处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制与资源再生领域，是含磷废水进行磷回收时的一种前处理工艺。

背景技术

废水中磷的大量存在是水体富营养化的主要原因之一，对水环境质量造成严重的负面影响，已成为当前重大的环境问题之一。磷是所有生命形式不可缺少的营养元素，也是重要的化工原料，特别是自然界中磷矿石资源的有限性，使得实现磷资源的循环利用十分必要。废水的磷回收是缓解水体污染和磷资源短缺的重要方式。目前，从养殖废水、城市污泥厌氧上清液等废水磷回收的主要工艺是磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O）和磷酸钙（Ca₅(PO₄)₃(OH)、Ca₃(PO₄)₂·xH₂O等）结晶沉淀工艺，回收的磷酸铵镁和磷酸钙是很好的缓释肥料，可以直接应用于农业生产。

畜禽养殖废水、城市污泥厌氧上清液等富磷废水中含有高浓度的悬浮性和胶体性的有机物，以及100-800 mg/L的碳酸盐，在磷回收时需投加大量的碱（如NaOH）破除碳酸盐缓冲体系，将pH值提高到8.0-10.0，造成运行费用较大；并且碱投加量如若控制不好，产生的无机盐沉淀易造成水泵、管件等设施的结垢问题，影响磷回收效率和设备使用寿命。此外，由于废水中悬浮性和胶体性的有机物含量高，在磷回收时易与磷酸铵镁和磷酸钙晶体混杂，难以分离，造成产物中杂质含量较高，磷酸盐含量较低。鉴于此，研发废水磷回收时前处理方法，降低废水中碳酸盐和有机质含量，减少设备结垢，对于废水磷回收的推广具有重要的应用价值。

发明内容

针对畜禽养殖废水、城市污泥厌氧上清液等废水磷回收时，需投加大量的碱，产品杂质含量高，水泵、管配件等设施易结垢的问题，本发明提供一种废水磷回收前处理工艺。所述技术方案包括以下步骤：

（1）首先在吹脱池中采用曝气吹脱或者喷淋吹脱的方法将废水中的碳酸盐以CO₂的形式脱除，控制气水比（1-100）:1和吹脱池水力停留时间5-120 min，将废水的pH值升高至7.0-9.0；

（2）经吹脱后的废水以自流形式进入沉淀池；

（3）控制沉淀池内的水力停留时间10-120min，在沉淀池内进行悬浮和胶体有机物、以及部分无机盐沉淀物的去除；

（4）沉淀池出水再通过磷酸铵镁、磷酸钾镁或磷酸钙结晶沉淀反应进行磷回收。

本发明所提供的废水磷回收前处理的工艺，可极大减少磷回收时投加的碱量，降低回收产品中杂质的含量，同时有效解决水泵、管配件等设施结垢的问题。本发明提供的处理工艺可处理废水水质为无机碳或碳酸盐浓度50-2000 mg/L、pH值5.0-8.0、磷酸盐（以P计）20-500 mg/L、悬浮固体50-2000 mg/L。

具体实施方式

实施例1：

某畜禽养殖废水，初始pH值6.0、悬浮固体830 mg/L、碳酸盐800 mg/L、NH₄⁺和PO₄^3-浓度分别为340 mg/L和93 mg/L。首先将废水泵入吹脱池中进行曝气吹脱，控制气液比8:1，停留时间100 min，吹脱后pH值升至9.0，碳酸盐去除95%。将吹脱后的废水自流入沉淀池，沉淀时间60 min，去除废水中90%以上的悬浮固体和胶体，及部分无机盐沉淀产物。沉淀池后的出水泵送入结晶反应池，加入一定量的MgCl₂，投加0.2 mg/L的NaOH调整pH值至9.4，进行磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O）结晶反应。反应结束后，经检测回收的沉淀物中的磷酸铵镁含量99.5%。

实施例2：

某城市污泥厌氧上清液，初始pH值7.0、悬浮固体1200 mg/L、碳酸盐500 mg/L、NH₄⁺和PO₄^3-浓度分别为820 mg/L和150mg/L。首先将废水泵入吹脱池中进行曝气吹脱，控制气液比6:1，停留时间70 min，吹脱后pH值升至8.7，碳酸盐去除97%。将吹脱后的废水自流入沉淀池，沉淀时间120 min，去除废水中89%以上的悬浮固体和胶体，及部分沉淀反应产物。沉淀池后的出水泵送入结晶反应池，加入一定量的MgCl₂，投加0.5 mg/L的NaOH调整pH值至9.5，进行磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O）结晶反应。反应结束后，经检测回收的沉淀物中的磷酸铵镁含量99.4%。