申请日2013.09.27
公开(公告)日2013.12.25
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明涉及一种氨氮废水的处理方法，属于环境工程废水处理技术领域。该处理方法包括利用MAP法，通过三级沉淀的方式去除废水中氨氮，并得到沉淀物MgNH4PO4、Mg3(PO4)2，加入片碱混合，于120-130℃条件下热解脱氨，沉淀物中MgNH4PO4转化为MgHPO4，释放的氨气用清水吸收;将脱氨后的固体产物(主要成分为MgHPO4、Mg3(PO4)2)酸溶后返回至氨氮废水处理过程中;按照同样的方式可以进行多次循环，循环一定次数后，按比例n(NH3-N)：(Na2HPO4)=1：0.15对磷进行补充，以保证氨氮去除效果。该方法以磷、镁源的循环利用为特点，不但具有很好的处理效果，而且可以大大节省药剂成本。
权利要求书
1.一种氨氮废水的处理方法，其特征是，包括以下步骤：
1)利用MAP法，通过三级沉淀的方式去除废水中的氨氮，将第三级沉淀池的上清液通 入除磷沉淀池中除磷;
2)收集处理两份废水后的沉淀物与片碱混合加热脱氨，将脱氨后的固体产物仅返回第三 级沉淀反应池中循环使用处理新的废水，一、二级池中不再添加新的镁源和磷源，直到处理 后的废水中氨氮含量达到13mg/L时完成一次大循环;
3)然后将第三级沉淀反应池中固体产物的粉末进行酸溶解，并补充磷源，将其返回使用， 并重复操作步骤1)和2)，进入下一新的大循环，不断往复。
2.根据权利要求1所述的氨氮废水的处理方法，其特征是，
三级反应沉淀池的废水中的氨氮与投加的氯化镁、磷酸氢二钠的物质的量之比分别为： 一级n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:1:1;二级n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2; 三级n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2;每一级都用NaOH将pH调节至8.5-9.0， 搅拌至少3分钟，控制沉淀反应时间为15-20分钟。
3.根据权利要求2所述的氨氮废水的处理方法，其特征是，
在除磷沉淀池中，加入CaO，投加比例为：n(CaO)：n(P)=2～3:1;沉淀反应时间控制为 至少25分钟，即达外排标准。
4.根据权利要求1所述的氨氮废水的处理方法，其特征是，
步骤3)中将脱氨产物用盐酸溶解后投入磷酸氢二钠，比例为n(NH3-N)：n(Na2HPO4)=1： 0.15;反应后产物平分后用于处理两份新的废水，每份按照体积比5/7、1/7、1/7分别加到第 一、第二、第三级沉淀反应中反应。
说明书
一种氨氮废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于氨氮废水的处理方法，属于环境工程废水处理技术领域。
背景技术
我国水资源严重缺乏，人均淡水资源仅为世界平均水平的四分之一，另一方面国内主要 的河流、湖泊和地下水均出现不同程度污染，而且污染还有加剧趋势。据环保部门监测，氨 氮是主要污染物之一，我国大部分河流、湖泊和近海的水体中氨氮浓度均超过国家三类水的 标准，有些甚至达到劣五类。氨氮对环境的主要危害是在进入水体后成为藻类等生物的营养 元素，导致水体中有毒生物在短时间内大量繁殖，同时消耗水中的溶解氧，产生所谓赤潮或 富营养化，严重威胁鱼虾生命安全和人畜健康。近年来，由此导致的突发性环境污染事故时 有发生，严重影响我国社会的可持续发展。
目前常见去除氨氮的方法有：化学沉淀法、吹脱法、化学氧化法、生物法、膜分离法、 离子交换法以及土壤灌溉等。
吹脱法去除氨氮是通过调整pH值至碱性，使废水中的氨离子向氨转化，使其主要以游离 氨形态存在，再通过载气将游离氨从废水中带出。吹脱法可处理高浓度氨氮废水，且可以回 收氨气，但吹脱法也存在一些缺点：如吹脱塔内经常结垢、低温时氨氮去除效率低、吹脱的 气体形成二次污染等。吹脱法一般与其它氨氮废水处理方法联合运用，如用吹脱法对高浓度 氨氮废水进行预处理等等。
折点氯化法的适用范围为氨氮废水浓度<40mg/L，因此折点氯化法多用于氨氮废水的深 度处理。折点氯化法液氯安全使用和贮存要求高，处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机 物会造成二次污染。
催化氧化法是通过催化剂作用。在一定温度、压力下，经空气氧化，可使污水中的有机 物和氨分别氧化分解成CO、N2和H2O等无害物质，达到净化的目的。其净化效率高，占地面 积小，适用于高浓度废水，但是催化剂大量的流失使成本投入大，且存在设备易腐蚀的问题。 电化学氧化法是指利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的方法。影响因素有电流密 度、进水流量、出水放置时间和电解时间等。虽然其操作简易，成本较低，但是水力停留时 间长、系统稳定性不高成了制约因素。
传统生物法是在各种微生物作用下，经过硝化、反硝化等一系列反应将废水中的氨氮转 化为氮气，从而达到废水治理的目的。传统生物法一般适用于处理含有有机物的低浓度氨氮 废水，如生活污水等。同时硝化反硝化(SND)，是指硝化与反硝化在同一个反应器中同时进 行，废水中的溶解氧受扩散速度限制在微生物絮体或者生物膜上的微环境区域产生溶解氧梯 度，使微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧浓度较高，利于好氧硝化菌和氨化菌的生长繁殖。 短程硝化反硝化是在同一个反应器中，先在有氧的条件下，利用氨氧化细菌将氨氧化成亚硝 酸盐，然后在缺氧的条件下，以有机物或外加碳源作电子供体，将亚硝酸盐直接进行反硝化 生成氮气。厌氧氨氧化是在缺氧条件下，以亚硝态氮或硝态氮为电子受体，利用自养菌将氨 氮直接氧化为氮气的过程。生物法普遍存在的缺点是：对氨氮初始浓度要求高，细菌养殖周 期长，抗毒性一般较低，常需添加碳源，占地面积大，成本较高等等。
化学沉淀法又称为MAP法，是通过向含有氨氮的废水中投加镁化物和磷酸或磷酸氢盐， 使废水中的NH4+与Mg2+、PO43-在水溶液中反应生成磷酸铵镁沉淀，分子式为 MgNH4PO4·6H2O，从而达到去除氨氮的目的。化学沉淀法去除效率较好，且不受温度限制， 无需预处理，操作简单，投资费用低，然而化学沉淀法的缺点是由于受磷酸铵镁溶度积的限 制，仅依靠加大投入药剂量，则去除效果不明显，且增加了药剂费用;尽管有报道的MAP 法中将沉淀产物鸟粪石热解固体产物返回废水处理中利用，但因返回的P、Mg源为固体形态， 大部分P、Mg以鸟粪石形态作为缓释肥使用，P、Mg循环利用率低。因此，如何充分利用P、 Mg源，降低药剂成本是影响MAP法应用的关键所在。
发明内容
本发明的目的就是基于MAP法中的缺点而提出一种改进的处理氨氮废水的方法，具体 是在采用MAP法处理氨氮废水达标的基础上，控制药剂投加配比，使余磷量最小化，以便 于后续除磷;通过在碱性氛围中加热的方法对鸟粪石沉淀进行脱氨处理，脱氨后的产物经酸 溶后返回循环利用磷、镁源处理氨氮废水，使药剂成本最小化，且循环利用效率高。随着循 环过程中磷含量的损失，脱氨氮的效果会逐渐降低，可以在多次循环后添加磷源，恢复药剂 去除氨氮的效果。控制整个处理过程中的各个条件，可有效的处理氨氮废水。
本发明的目的通过以下的技术方案得以实现：
一种氨氮废水的处理方法，包括以下步骤：
1)利用MAP法，通过三级沉淀的方式去除废水中的氨氮，将第三级沉淀池的上清液通 入除磷沉淀池中除磷;
2)收集处理两份废水后的沉淀物与片碱混合加热脱氨，将脱氨后的固体产物仅返回第三 级沉淀反应池中循环使用处理新的废水，一、二级池中不再添加新的镁源和磷源，直到处理 后的废水中氨氮含量达到13mg/L时完成一次大循环;
3)然后将第三级沉淀反应池中固体产物的粉末进行酸溶解，并补充磷源，将其返回使用， 并重复操作步骤1)和2)，进入下一新的大循环，不断往复。
三级反应沉淀池的废水中的氨氮与投加的氯化镁、磷酸氢二钠的物质的量之比分别为： 一级n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:1:1;二级n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2; 三级n(NH3-N)：n(MgCl2)：n(Na2HPO4)=1:0.3:0.2;每一级都用NaOH将pH调节至8.5-9.0， 搅拌至少3分钟，控制沉淀反应时间为15-20分钟。
在除磷沉淀池中，加入CaO，投加比例为：n(CaO)：n(P)=2～3:1;沉淀反应时间控制为 至少25分钟，即达外排标准。
步骤3)中将脱氨产物用盐酸溶解后投入磷酸氢二钠，比例为n(NH3-N)：n(Na2HPO4)=1： 0.15;反应后产物平分后用于处理两份新的废水，每份按照体积比5/7、1/7、1/7分别加到第 一、第二、第三级沉淀反应中反应。
本发明的优势：
1.采用三级沉淀方式，对于同样浓度的氨氮废水，提高了MAP法的处理效果。对比专利 CN102336504A，其采用MAP法后，需续接A/O法作为后续处理，才能使氨氮残余量达到 GB18918-2002中二级标准—25mg/L，而本发明直接采用MAP法将废水中氨氮含量处理至标 准值—15mg/L以下。
2.处理工序中将磷、镁源以溶解的方式加入氨氮处理中，提高了磷、镁源的利用率，若 以溶解态磷、镁源加入氨氮处理，对比固态磷、镁源，可以使磷、镁源利用率提高10%以上。
3.循环次数对比之前的MAP法有较大程度的提高。专利CN102336504A中提及的循环次 数为3-6次，而本发明采用溶解药剂与补充磷源相结合的方式，使循环次数提高为15次以上。
4.利用本发明可以很大程度上节省药剂成本。例如，未采用循环方式处理1份氨氮废水 需要的磷、镁源比例为n(NH3-N)：n(P)：n(Mg)=1：1-1.5:1-1.5,然而采用本发明的循环 处理法，平均处理1份氨氮废水所需的磷、镁源比例为n(NH3-N)：n(P)：n(Mg)=1:0.04-0.05： 0.06-0.08，按照目前药剂市场价格，处理同样浓度的氨氮废水，对比非循环的处理方法，本 发明的方法可以节省85%-90%的药剂成本。
