[发明专利]一种氨交换废水中氨氮的结晶分离方法

说明书

本发明创造提供一种氨交换废水中氨氮的结晶分离方法，包括向废水中第一次投放磷酸盐和镁盐，反应一定时间后，再向废水中第二次投放镁盐进行反应的过程，其中，第一次投放的磷酸盐和镁盐中在整个反应过程中可电离出的PO₄^3‑和Mg²⁺与废水中NH₄⁺的摩尔比为n(NH₄⁺)：n(PO₄^3‑)：n(Mg²⁺)＝1：(1‑1.3)：(1‑1.3)，第二次投放的镁盐中在整个反应过程中可电离出的Mg²⁺与废水中NH₄⁺的摩尔比为n(NH₄⁺)：n(Mg²⁺)＝1：(0.1‑0.7)；第二次镁盐的投放过程中，废水中NH₄⁺的计量以初始废水为准。本发明创造能够高效降低废水中氨氮浓度，并避免二次污染。

技术领域

本发明属于废水资源化处理技术领域，特别涉及一种氨交换废水中氨氮的结晶分离方法，特别适用于SAPO分子筛氨交换废水的处理。

背景技术

废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。氨氮废水主要来自于制药废水、焦化废水、垃圾渗滤液、农药废水、味精废水、化工废水、煤气废水、化肥废水、城市生活污水以及养殖废水厌氧消化液等。氨氮废水的超标排放是水体富营养化的主要原因。随着全球工业化和城市化程度的不断提高，含氮化合物的排放急剧增加，超标氨氮废水进入水体使水体环境污染和水体富营养化日益严重，迫使越来越多的国家和地区制定了严格的氨氮排放标准，氨氮废水处理技术作为水处理领域的热点和难点问题正日益受到全球专家和学者的关注。

SAPO分子筛具有特殊的吸水性能和质子酸性，同时又具有优异的热稳定性和湿热稳定性，是一种应用广泛的新型催化材料。为了提高SAPO分子筛的催化性能，延长其使用寿命，通常需要进行一系列的改性。其中，SAPO分子筛氨交换是改性处理的一个重要步骤。在该操作过程中会产生大量高浓度的氨氮废水，必须将其高效处理进而达到废水排放标准。

一般情况下，NH₄⁺不与阴离子生成沉淀，但它的某些复盐，如MgNH₄PO₄、NiNH₄PO₄、ZnNH₄PO₄等不溶于水。六水合磷酸铵镁(MgNH₄PO₄·6H₂O，MAP)的溶度积很低，在常温下只有2.51×10^-13。因此，理论上采用MAP结晶法可将废水中的NH₄⁺-N脱除到很低的水平。MAP结晶法脱除废水中氨氮的基本原理就是通过向废水中投加Mg²⁺和PO₄^3-(或HPO₄^2-)，使之与废水中的NH₄⁺发生化学反应，生成复盐MgNH₄PO₄·6H₂O沉淀，从而将NH₄⁺脱除。同时，所得到的沉淀物MgNH₄PO₄·6H₂O可作为复合肥料，从而实现废物的综合利用，具有明显的经济效益。

现有技术中也常常利用生成MAP复盐的方法进行氨氮废水的处理，但是却具有以下几种弊端：(1)氨氮的去除率却难以达到高效的水平，往往还需要协同其他的处理手段才能够使废水达到排放标准，增加处理工艺的复杂性；(2)MAP复盐结晶产品结构复杂不均一，不利于后期的过滤和干燥操作，影响废物的综合利用效率；(3)投放药品利用效率低，造成药品原料的浪费，且容易带来磷酸根的二次污染。

发明内容