申请日2015.09.11
公开(公告)日2015.12.02
IPC分类号C02F9/06; C01B25/45; C02F101/10; C02F101/16; C02F103/20
摘要
一种养猪废水的处理方法，它首先将养猪废水注入电解磷回收池，当pH上升到9～9.5时，停止电解反应，静置后上清液进入沉氨池，回收的磷酸铵镁固体按其中磷的摩尔数与沉氨池中废水氨氮的摩尔数之比为1:1加入到磷酸铵镁电化学分解池，进行磷酸铵镁电化学分解，产生的分解产物全部转移至沉氨池，然后在pH9～9.5反应20～30min,固液分离后产生的磷酸铵镁重新返回磷酸铵镁电化学分解池进行重复利用，如此重复利用6～8次后，重新更换回收的新鲜磷酸铵镁。本发明操作简单，工程投资费用低，处理成本低，在不需外加磷酸盐和镁盐的条件下，可高效去除废水中氨氮，同时可回收磷酸铵镁，实现较高的经济效益和环境效益。
摘要附图
权利要求书
1.一种养猪废水的处理方法，其特征在于，它包括以下的实施步骤：
a、首先将养猪废水注入到电解磷回收池，然后开启直流电源，调节电流密 度在120–180mA/cm范围，通过电解阳极镁合金板释放出镁离子，同时启动搅 拌器使废水混合均匀，控制搅拌速度在180～220rpm，当废水pH上升到9～9.5 时，关闭电源，停止电解，静置60～90min进行固液分离，上清液进入沉氨池， 回收池底部沉淀的磷酸铵镁固体备用;
b、将上述回收的磷酸铵镁固体按其中磷的摩尔数与沉氨池中废水氨氮的摩 尔数之比为1:1加入到磷酸铵镁电化学分解池，然后按每升电解支持液加入 400～500g磷酸铵镁固体的比例，加入电解支持液，开启直流电源，控制电压在 20～30V，电解2～2.5小时，在电解期间控制搅拌速度为100～150rpm，混合反应 溶液，最后产生的混合液全部转移至上述沉氨池;
c、当步骤a中的上清液和步骤b中产生的磷酸铵镁分解产物都加入到沉氨 池后，启动搅拌器，使用氢氧化钠调节溶液pH在9～9.5，反应20～30min,然后静 置60～90min，上清液排放至后续废水处理环节，产生的磷酸铵镁沉淀重新返回 到步骤b中的磷酸铵镁电化学分解池，然后重复步骤b和c;
d、按照上述a、b、c步骤，进行6～8个批次废水处理后，沉氨池产生的磷 酸铵镁沉淀作为产品回收，然后在步骤b重新加入步骤a中回收的新鲜磷酸铵 镁，重复上述步骤。
2.根据权利要求1所述的一种养猪废水的处理方法，其特征在于：所述电 解阳极镁合金板镁的含量应大于90%，阴极为不锈钢、石墨以及其他惰性电极。
3.根据权利要求1所述的一种养猪废水的处理方法，其特征在于：所述的 磷酸铵镁电化学分解池使用的电解阳极和阴极均为石墨或其它复合惰性电极。
4.根据权利要求1所述的一种养猪废水的处理方法，其特征在于：所述磷 酸铵镁电化学分解池中所加入的电解支持液为海水或采用氯化钠配置的含盐量 大于3%的溶液。
说明书
一种养猪废水的处理方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种养猪废水的处理方法。
背景技术
目前，我国水生态环境保护面临的一个重要问题是氨氮排放量远远超出受纳 水体的环境容量，氨氮现已超过COD成为影响我国地表水环境质量的首要污染 物。据2013年《中国环境统计年报》显示，全国废水中氨氮排放量达245.7万 吨，相当于受纳水体环境容量的近8倍。氨氮(NH3和NH4+)是各类含氮化合物 中对水生态环境影响和危害最大的一种存在形态，与其他形态的氮相比，其对 水体的危害更为广泛、复杂和持久。而在未来很长一段时间，我国仍将处于城 市化和工业化“双快速”发展阶段，污染物排放增量压力巨大，亟需提高氨氮 废水处理技术水平。造成我国水体氨氮污染如此严重的根源是含大量氮、磷的 工业废水和城市生活污水未经严格处理直接排放。养猪废水便是其中一典型的 含高浓度氨氮和磷的废水。近年来由于我国经济的快速发展，对猪肉的消耗量 逐年增大，使得目前我国生猪存栏量大，由此产生的养猪废水量也极大，加剧 了周边水体的富营养化，也严重影响了土壤的自然生产能力，破坏了原有的自 然生态环境。当前，遏制氨氮污染趋势加剧最为直接有效的方式之一是确保污 水中氨氮经严格处理后排放。
目前，工业上应用的氨氮处理方法主要有生物法和化学法两大类。生物法 脱氮技术主要有A/O、A2/O、SBR、氧化沟等活性污泥法，尽管这类生物处理方 法可较好的去除废水中氨氮，但它们对废水中氨氮的浓度、氨氮冲击负荷、废 水中有毒物质、水温、碳源等因素极其敏感，一旦外界条件发生较大变化，废 水处理系统将受到严重影响，进而影响到氨氮去除效果和污水处理系统的稳定 运行。因此在实际运行中，运用生物法处理氨氮废水往往需要严格的运行管理 才能达到较好的除氨效果。化学法除氨技术主要有氨吹脱、折点氯化、吸附法、 磷酸铵镁沉淀等。氨吹脱通常用于高浓度氨氮废水的处理，尽管其脱氨效果良 好，但冬季低水温对脱氨效果的影响、吹脱塔的结垢及氨氮对空气的二次污染 是该技术无法回避的问题;折点氯化一般用于低浓度氨氮废水处理或饮用水消 毒，该技术由于在应用过程中容易产生具有致癌作用的含氯有机化合物，现已 较少用于废水的工业处理;吸附法主要是采用沸石等吸附材料来去除废水中氨 氮，该方法一般用于处理较低浓度的氨氮废水，由于该方法产生大量污泥，在 工业处理中难以实际应用。磷酸铵镁沉淀是近年来受到国内外学者广泛研究的 一种高效废水除氨技术。该技术与生物法、氨吹脱和折点氯化相比较，不存在 它们上述的缺点，且具备操作简单、反应迅速和产物沉淀分离性能好等诸多优 点，是一种具有良好应用前景的废水除氨技术。
然而，令人遗憾的是，由于养猪废水中的氨氮浓度远远超过其中磷的浓度， 在磷酸铵镁沉淀过程中往往需投加大量磷和镁盐及碱，才能保证氨氮的高效去 除，这使得磷酸铵镁沉淀除氨成本过高，严重影响其经济可行性，制约了该技 术的推广应用。为大幅度地降低磷酸铵镁沉淀处理成本，实现其工业化应用， 循环利用磷酸铵镁中的磷和镁则是必由途径。目前现有的磷酸铵镁循环利用技 术主要是通过NaOH热解和高温直接热解两种方式来实现，这类技术主要是利 用磷酸铵镁在高温条件下的不稳定性，通过高温释氨而达到磷和镁的循环利用， 但这类热解方法极易产生无任何氨氮脱除性能的副产物Mg2P2O7，使得磷酸铵镁 循环利用难以为继，同时随着循环利用次数的增加，Mg2P2O7产生量也逐渐增大， 极大的影响磷酸铵镁循环利用的效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种养猪 废水的处理方法。本发明既达到处理废水的目的，同时又能回收有价值的资源。
本发明的技术方案如下：
a、首先将养猪废水注入到电解磷回收池，然后开启直流电源，调节电流密 度在120–180mA/cm范围，通过电解阳极镁合金板释放出镁离子，同时启动搅 拌器使废水混合均匀，控制搅拌速度在180～220rpm，当废水pH上升到9～9.5 时，关闭电源，停止电解，静置60～90min进行固液分离，上清液进入沉氨池， 回收池底部沉淀的磷酸铵镁固体备用。
所述的电解磷回收池，其阳极电极为含镁合金板，镁的含量应大于90%， 阴极为不锈钢、石墨以及其他惰性电极。
b、将步骤a回收的磷酸铵镁固体按其中磷的摩尔数与沉氨池中废水氨氮的 摩尔数之比为1:1加入到磷酸铵镁电化学分解池，然后按每升电解支持液加入 400～500g磷酸铵镁固体的比例，加入电解支持液，开启直流电源，控制电压在 20～30V，电解2～2.5小时，在电解期间控制搅拌速度为100～150rpm，混合反应 溶液，最后产生的混合液全部转移至上述沉氨池。
所述的磷酸铵镁电化学分解池，其电解阳极和阴极均为石墨或其他复合惰 性电极，所加入的电解支持液为海水或采用氯化钠配置的含盐量大于3%的溶 液。
c、当步骤a中的上清液和步骤b中产生的磷酸铵镁分解产物都加入到沉氨 池后，启动搅拌器，使用氢氧化钠调节溶液pH在9～9.5，反应20～30min,然后静 置60～90min，上清液排放至后续废水处理环节，产生的磷酸铵镁沉淀重新返回 到步骤b中的磷酸铵镁电化学分解池，然后重复步骤b和c。
d、按照上述a、b、c步骤，进行6～8个批次废水处理后，沉氨池产生的磷 酸铵镁沉淀作为产品回收，然后在步骤b重新加入步骤a中回收的新鲜磷酸铵 镁，重复上述步骤。
本发明的技术原理
1)在步骤a中使用镁金属合金作为电解阳极时，则电解磷回收池中主要发 生以下反应来实现磷酸铵镁的形成，从而达到磷的回收。
阳极反应：Mg→Mg2++2e–
阴极反应：2H++2e–→H2↑
反应溶液：Mg2++NH4++HPO43–+6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+
2)形成的磷酸铵镁进入步骤b中的磷酸铵镁电化学分解池，则通过电解发 生如下反应，从而实现磷酸铵镁的分解而达到产物再利用目的。
2Cl––2e–→2Cl2
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl–
2MgNH4PO4·6H2O+3HOCl→N2+2MgHPO4·3H2O+3Cl–+9H2O+3H+
3)MgHPO4·3H2O是一种可高效去除氨氮的含磷化合物，当其加入到步骤c 中的沉氨池，则发生如下反应，从而实现磷酸铵镁的循环利用。
MgHPO4·3H2O+NH4++3H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、工艺方法操作简单，工程投资费用低，处理成本低，在不需外加磷酸盐 和镁盐的条件下，只利用养猪废水中本身存在的磷即可实现氨氮的高效去除， 养猪废水中氨氮浓度降低至89～105mg/L，即氨氮去除率达88.2～90%;磷浓度降 至4～5.8mg/L，即磷回收率为95.7～97%。
2、可回收较高纯度的磷酸铵镁产品，磷酸铵镁纯度达85%以上，不仅解决 了废水中氨氮和磷的污染问题，同时也回收了有价值资源，实现较高的经济效 益和环境效益。
