[发明专利]一种含磷及氨氮废水处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种含磷及氨氮废水处理工艺。

背景技术

氨氮和磷酸盐是水质富营养化的主要原因。因氮、磷污染而导致的富营养化湖泊占统计湖泊的56％。水体富营养化会导致藻类和微生物大量繁殖，污染严重时甚至会使水中溶氧量下降，并造成鱼类大量死亡等危害。

目前比较热门的含磷及氨氮废水处理技术为磷酸镁铵沉淀法。专利CN102963970A提出了一种将污水中氮磷制备成鸟粪石晶体的装置和工艺，鸟粪石(磷酸镁铵MgNH₄PO₄·6H₂O)是一种难溶于水的复盐，利用该盐低浓度下结晶的特性，能同时去除铵盐和磷酸盐，而产物可以作为肥料资源，以达到变废为宝的目的。该工艺包括调节pH、吹脱、鸟粪石沉淀、结晶、排料过程。但该工艺处理过程中加入了氯化镁和磷酸盐，对含氨氮高的离子，会造成水中氯化物浓度偏高，处理的同时也会使水质变差。同时，由于磷酸镁铵在水中有一定溶解度，而铵和磷酸根离子难以同时高效率去除，氨氮和磷的综合去除指标较差。

专利CN105417771A提出了一种磷酸铁生产废水的高效脱氮除磷及资源回收工艺与设备，该工艺首先将氧化镁加入至废水中去除铁离子形成氢氧化铁，再在滤液中继续加入氧化镁，得到磷酸镁铵沉淀过滤去除，第三次加入氧化镁以反脱工艺去除氨氮。该工艺生成磷酸镁铵步骤中，可溶性镁离子来源于中和及置换铁离子过程，但氧化镁在中性或碱性介质中难溶，因此中性或碱性环境下的磷酸镁铵难以生成。该工艺仅适用于酸性废水，应用pH范围受到限制。

综上，目前采用磷酸镁铵沉淀法去除氮磷工艺一方面会引入新的氯离子及硫酸根等杂质离子，盐度高，水质差，另一方面氮磷同时去除综合效率较差，很难同时达到高的去除率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新的含磷及氨氮废水处理工艺，该方法在不引入新杂质离子的基础上，对氨氮和磷的去除率均较高。本发明的技术方案为：

一种含磷及氨氮废水处理工艺，包括以下步骤：

(1)在含磷及氨氮废水中加入磷酸氢镁脱除氨氮，得到磷酸镁铵的悬浊液，过滤，分别收集磷酸镁铵沉淀和滤液一；

(2)在滤液一中加入石灰脱除磷，得到含磷酸钙、氢氧化镁和少量氢氧化钙的悬浊液，过滤，分别收集混合物沉淀和滤液二；

(3)在滤液二中通入二氧化碳脱除残余钙离子，得到碳酸钙的悬浊液，过滤，分别收集碳酸钙和滤液三，滤液三即为脱除磷及氨氮的处理水。

进一步地，所述步骤(1)中脱除氨氮的具体条件为：磷酸氢镁的添加量以磷酸氢镁与含磷及氨氮废水中氨氮离子的摩尔比为1.2～3∶1计，反应时间为1～2h，搅拌速率为120～600rpm。

进一步地，所述步骤(2)中脱除磷的具体条件为：石灰的添加量以石灰中钙元素与含磷及氨氮废水中磷元素的摩尔比为2～4∶1计，反应时间为1～2h，搅拌速率为120～600rpm。

进一步地，所述步骤(3)中通入二氧化碳的终点为反应液pH值下降至7.0～8.5。

本发明的原理为：

磷酸氢镁加入至含磷和氨氮废水中，脱除其中的氨及铵盐，由于磷酸氢镁在水中可溶，保持在与氨氮离子的摩尔比为1.2～3∶1可使氨氮去除率高，反应方程式如下：

MgHPO₄+NH₃＝MgNH₄PO₄↓

MgHPO₄+NH₄⁺＝MgNH₄PO₄↓+H⁺

氢氧化钙(熟石灰)或氧化钙(生石灰)加入至滤液一中，其中的镁离子、磷酸根离子及磷酸氢离子被沉淀出来，保持石灰中钙元素与含磷及氨氮废水中磷元素的摩尔比为2～4∶1可使磷酸根去除充分，反应方程式如下：

3Ca(OH)₂+2PO₄^3-＝Ca₃(PO₄)₂↓+6OH^-

3Ca(OH)₂+2MgHPO₄＝Ca₃(PO₄)₂↓+2Mg(OH)₂↓，+2H₂O