专利名称：一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法
技术领域：
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法。
背景技术：
随着人口的日益膨胀和工农业的迅速发展，水环境污染事故屡屡发生，对人和环境构成了严重危害。许多湖泊、河流因氮、磷的过量排放造成水体富营养化，严重威胁到人类的生产生活和生态平衡，氨氮是引起水体富营养化的主要因素之一。现阶段，水体重金属 污染事件频发，对人体健康和安全造成了极大的影响。如何治理氨氮、重金属废水已成为水处理领域的主要任务之一，尤其是针对同时含氨氮、重金属的矿选、冶金、电镀、电解等行业废水的治理。处理含氨氮废水的处理工艺中，常用的方法有吹脱法和生化法。采用吹脱法虽然具有较高的去除效率，但是具有投资运行成本高，脱氨尾气较难治理的缺点，同时在吹脱法的应用中往往需要对废水进行升温，在没有热源的厂区很难实现。另一种方法生化法，即厌氧/好氧工艺，该工艺流程短、建设费用低、脱除效果稳定可靠，但只适合于城市生活污水及浓度较低的污水处理，对于B0D/C0D较低的生化性差的生产废水则不适合。其它如电化学处理、折点氯化、化学沉淀等方法，都存在各种缺点，应用范围小。重金属废水的治理常用的方法为化学沉淀法，其主要缺点在于出水浓度控制不稳定，难以实现直接达标排放。目前，利用组合工艺处理含氨氮废水已成为一种发展趋势。公开号为CN101671090A的发明专利中提出了一种电絮凝+生化处理(厌氧/好氧)+膜处理的组合工艺，公开号为CN 101767890A的发明专利中提到生化处理(稳定塘)+膜处理的组合工艺，两种方法都适用于垃圾渗滤液的处理，但是仍具有生化处理工艺的局限性；公开号为CN101531425A的发明专利中公布了一种吹脱法+膜处理+离子交换的组合工艺，公开号为CN101555077A的发明专利中公布了一种吹脱法+化学沉淀法+折点氯化的组合工艺，都具有较广的适用范围，但组合工艺投资规模大、吹脱法耗能高等缺点难以克服。对于无热源、生化性差(B0D/C0D < O. I)的生产废水，以上组合工艺都无法实现对氨氮的有效去除。
发明内容
本发明提出一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，其目的是利用一种化学沉淀法+膜处理的组合工艺，以克服化学处理法出水氨氮不稳定、无法达标排放的缺点，同时将膜处理低浓度含氨氮废水、出水水质恒定、处理效率高的优点组合进来，将两种工艺的优势体现出来，同时将两种工艺的缺点克服，能够实现废水中氨氮和重金属达标排放，满足GB8978-96《污水综合排放标准》一级排放标准。本发明提出的技术方案是，一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，由磷酸铵镁化学沉淀工艺和膜处理工艺组成，其工艺过程包括集水，投药，调节PH值，反应，沉淀，过滤，其技术特征是
(I)含氨氮废水收集到集水池后，进入加药池，投加镁盐和磷酸盐，镁盐选用硫酸镁(或氧化镁、氯化镁)，磷酸盐选用磷酸氢二钠(或磷酸氢二钾)，引入镁离子和磷酸根离子，根据原水中氨氮含量，添加试剂与废水中氨氮摩尔比为η (N) η (P) η (Mg)=I (I. I I. 2) (I. 3 I. 7);(2)经充分搅拌混合后进入调节池，投加NaOH溶液调节pH至8. 5 10，根据检测原水中不同重金属含量确定具体PH值，通常选择pH = 9. 5 ;(3)进入到反应池，废水停留> 30min，废水中氨离子充分反应生成磷酸铵镁沉淀，重金属离子转化为氢氧化物沉淀物；主要反应为NH4++Mg2++P0广+6H20= MgNH4PO4 · 6H20 I ksp = 2. 5X 1(Γ13副反应Rn++nOH_= R (OH) n I
3Rn++n PO43-= R3(PO4)n I式中Rn+表示重金属阳离子。(4)进入沉淀池，沉淀彡6小时，实现固液分离；(5)沉淀池上清液进入膜处理系统，膜处理系统包括砂滤、纳滤和反渗透，通过砂滤滤掉悬浮颗粒，进入纳滤，操作压力I 2. 5MPa，纳滤清水产水率> 75% ；纳滤清水进入反渗透，操作压力I 2. 5MPa，反渗透清水产水率彡80%,反渗透清水除少量用于冲洗纳滤膜，其余可直接排放，浓水返回集水池或纳滤；根据水量和水质，可选择采用一级纳滤或多级纳滤，每级纳滤可选择多支纳滤膜并联的形式。根据排水水质和水量，可选择采用一级反渗透或多级反渗透，每级反渗透可选择多支反渗透膜并联的形式。在pH调节过程中去除重金属离子，通常各重金属离子氢氧化物沉淀pH范围为Fe3+6 12 ；Cr3+8 9 ；Cu2+ > 8 ；Zn2+9 10 ；Sn2+8 ；Ni2+ > 9. 5 ；Pb2+ 9 9· 5 ；Cd2+> 10 ；Fe2+5 12 ；Mn2+IO 14。本发明的优点可处理各种浓度含氨氮废水，处理过程中不需要加热，出水氨氮可满足国家一级排放标准，同时能够保证出水中重金属等其它污染物达标排放，实现污水零排放。本发明尤其适用于处理低生化性含氨氮废水以及无热源厂区的含氨氮废水的处理，但不仅限于此。
图I本发明一种应用组合工艺处理废水中氨氮的工艺流程图
具体实施例方式结合图1，本发明一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，由磷酸铵镁化学沉淀工艺和膜处理工艺组成，其工艺过程包括集水，投药，调节PH值，反应，沉淀，过滤，其技术特征是(I)含氨氮废水收集到集水池后，进入加药系统，加药系统包括加药池、搅拌机、干粉投加机和管阀泵等，分别通过干粉加入镁盐和磷酸盐。镁盐选用硫酸镁(或氧化镁、氯化镁)，磷酸盐选用磷酸氢二钠(或磷酸氢二钾)，根据原水中氨氮含量，其中添加试剂与氨氮摩尔比为 η (N) η (P) η (Mg) = I (I. I I. 2) (I. 3 I. 7)。(2)经充分搅拌混合后进入调节系统，包括调节池、搅拌机、加药泵和管阀等，通常该类废水偏酸性，需要加碱调节PH值。选择NaOH调节pH至8. 5 10，根据检测原水中不同重金属含量确定具体PH值，在通常情况下，选择pH = 9. 5。NaOH溶液通过加药泵加入。(3)调节pH后进入到反应系统，反应系统主要为反应池和搅拌机，废水在此停留30min以上，充分反应后进入沉淀池，并在沉淀池中沉淀6小时以上，实现固液分离。(4)沉淀池上清液经过泵打入到膜系统，先通过砂滤滤掉悬浮颗粒，再进入纳滤系统，根据出水水质控制纳滤清水产水率，通常纳滤清水产水率> 75%，操作压力I
2.5MPa ;纳滤清水进入反渗透系统，浓水返回集水池。在该过程中，可将化学沉淀法处理至较低浓度的氨氮再次浓缩后循环，再次去除。根据水量和水质，可选择采用一级纳滤或多级纳滤，每级纳滤可选择多支纳滤膜并联的形式。(5)纳滤系统清水进入反渗透后，反渗透清水除少量用于冲洗纳滤膜，其余均可直接排放，浓水回至集水池或纳滤。反渗透清水产水率彡80%，操作压力I 2. 5MPa，可根据排水水质进行调节。根据水量和水质，可选择采用一级反渗透或多级反渗透，每级反渗透可选择多支反渗透膜并联的形式。其具体实施例有实施例I :选用一级纳滤+ —级反渗透的形式，反渗透浓水回至集水池，镁盐选用硫酸镁，磷酸盐选用磷酸氢二钠，η (N) η (P) η (Mg) = I : I. I : I. 3, pH = 9. 5,纳滤清水产水率=85%，操作压力I. 4MPa，反渗透清水产水率=85%，操作压力I. 6MPa ；废水水质2m3/h，pH= 6. 4，Mn2+ 浓度 341mg/L，NH4+ 浓度 1080mg/L。搅拌池停留时间30min，沉淀池停留时间6h。在上述条件下，出水NH4+浓度9mg/L，Mn2+浓度O. 5mg/L。实施例2 :选用一级纳滤+ —级反渗透的形式，反渗透浓水回至集水池，镁盐选用硫酸镁，磷酸盐选用磷酸氢二钠，η (N) η (P) η (Mg) = I : I. I : I. 4, pH = 9. 5,纳滤清水产水率=75%，操作压力I. 2MPa，反渗透清水产水率=80%，操作压力I. 4MPa ；废水水质2m3/h，pH= 6. 4，Mn2+ 浓度 341mg/L，NH4+ 浓度 1080mg/L。搅拌池停留时间30min，沉淀池停留时间6h。在上述条件下，出水NH4+浓度6mg/L，Mn2+浓度O. 2mg/L。实施例3 :选用二级纳滤串联+—级反渗透的形式，反渗透浓水回至集水池，镁盐选用氯化镁，磷酸盐选用磷酸氢二钠，η (N) η (P) η (Mg) = I 1.1 I. 3, pH = 9. 5,纳滤清水产水率=85%，操作压力I. 4MPa，反渗透清水产水率=90%，操作压力I. 8MPa ；废水水质5m3/h，pH= 6. 4，Mn2+ 浓度 341mg/L，NH4+ 浓度 1080mg/L。搅拌池停留时间30min,沉淀池停留时间6h。在上述条件下，出水NH4+浓度10mg/L,Mn2+浓度O. 3mg/L。实施例4 :选用一级纳滤+ —级反渗透的形式，反渗透浓水回至集水池，镁盐选用硫酸镁，磷酸盐选用磷酸氢二钠，η (N) n( ) : n(Mg) = I : I. 3 : I. 5, pH = 8. 5,纳滤清水产水率=85%，操作压力I. 4MPa，反渗透清水产水率=85%，操作压力I. 6MPa ；废水水质2m3/h，pH= 5. 8，Cu2+ 浓度 53mg/L，NH4+ 浓度 3340mg/L。搅拌池停留时间30min,沉淀池停留时间6h。在上述条件下，出水NH4+浓度7mg/L, Cu2+浓度O. 8mg/L。实施例5 :选用一级纳滤+ —级反渗透的形式，反渗透浓水回至集水池，镁盐选用氧化镁，磷酸盐选用磷酸氢二钠，η (N) η (P) η (Mg) = I : I. I : I. 3, pH = 9. 5,纳滤清水产水率=75%，操作压力I. 2MPa，反渗透清水产水率=80%，操作压力I. 4MPa ；
废水水质2m3/h，pH= 6. I, Ni2+ 浓度 133mg/L，NH4+ 浓度 2755mg/L。搅拌池停留时间30min，沉淀池停留时间6h。在上述条件下，出水NH4+浓度12mg/L，Ni2+浓度O. 9mg/L。实施例6 :选用一级纳滤+ —级反渗透的形式，反渗透浓水回至集水池，镁盐选用氧化镁，磷酸盐选用磷酸氢二钠，η (N) η (P) η (Mg) = I : I. 2 : I. 3, pH = 9,纳滤清水产水率=75%，操作压力I. 2MPa，反渗透清水产水率=90%，操作压力I. 8MPa ；
废水水质2m3/h，pH= 5. 3，Cr3+ 浓度 292mg/L，NH4+ 浓度 897mg/L。搅拌池停留时间30min,沉淀池停留时间6h。在上述条件下，出水NH4+浓度5mg/L, Cr3+浓度I. 2mg/L。
权利要求
1.一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，由磷酸铵镁化学沉淀工艺和膜处理工艺组成，其工艺过程包括集水，投药，调节PH值，反应，沉淀，过滤，其技术特征是 (1)含氨氮废水收集到集水池后，进入加药池，投加镁盐和磷酸盐，引入镁离子和磷酸根离子，根据原水中氨氮含量，添加试剂与废水中氨氮摩尔比为n(N) η (P) η (Mg)=I (I. I I. 2) (I. 3 I. 7)； (2)经充分搅拌混合后进入调节池，投加NaOH溶液调节pH至8.5 10，根据检测原水中不同重金属含量确定具体pH值，通常选择pH = 9. 5 ; (3)进入到反应池，废水停留>30min，废水中氨离子充分反应生成磷酸铵镁沉淀，重金属离子转化为氢氧化物沉淀物； (4)进入沉淀池，沉淀彡6小时，实现固液分离； (5)沉淀池上清液进入膜处理系统，膜处理系统包括砂滤、纳滤和反渗透，通过砂滤滤掉悬浮颗粒，进入纳滤，操作压力I 2. 5MPa，纳滤清水产水率彡75% ； 纳滤清水进入反渗透，操作压力I 2. 5MPa，反渗透清水产水率彡80%，反渗透清水除少量用于冲洗纳滤膜，其余可直接排放，浓水返回集水池或纳滤。
2.如权利要求I所述的一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，其特征是，步骤(I)中投加镁盐为硫酸镁，或氧化镁，或氯化镁。
3.如权利要求I所述的一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，其特征是，步骤(I)中投加磷酸盐为磷酸氢二钠，或磷酸氢二钾。
4.如权利要求I所述的一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，其特征是，可选择采用一级纳滤或多级纳滤，每级纳滤可选择多支纳滤膜并联的形式。
5.如权利要求I所述的一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，其特征是，可选择采用一级反渗透或多级反渗透，每级反渗透可选择多支反渗透膜并联的形式。
全文摘要
一种应用组合工艺处理废水中氨氮的方法，由磷酸铵镁化学沉淀工艺和膜处理工艺组成，其工艺过程包括集水，投药，调节pH值，反应，沉淀，过滤，其技术特征是加药时，投加镁盐和磷酸盐，调节时，投加NaOH溶液调节pH至8.5～10，反应时，废水停留≥30min，废水中氨离子充分反应生成磷酸铵镁沉淀，重金属离子转化为氢氧化物沉淀物；沉淀时，沉淀≥6小时，实现固液分离；上清液进入膜处理系统，反渗透清水可直接排放，浓水返回集水池或纳滤。优点可处理各种浓度含氨氮废水，处理过程中不需要加热，出水氨氮可满足国家一级排放标准，出水中重金属等其它污染物达标排放。适用于处理低生化性含氨氮废水以及无热源厂区的含氨氮废水的处理。
文档编号C02F1/52GK102964003SQ201210491210
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者张翔宇, 余红辉, 朱彤, 李萌, 宋宝华, 杨剑, 魏刚, 姚一夫 申请人:中节能六合天融环保科技有限公司