一种回收废水中氨氮的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种回收废水中氨氮的方法，更具体地说，是一种经济的氨氮废水循环处理方法，可高效去除废水中的氨氮，属于废水处理领域。
【背景技术】
[0002]近年来，磷酸铵镁结晶沉氨法得到了广泛的研宄。磷酸铵镁结晶法是通过向氨氮废水中投加可溶性镁盐和磷酸盐与废水中的氨氮形成磷酸铵镁晶体而达到去除氨氮的目的。此法可以解决煤化工废水等生化抑制废水生化脱氮效果差的问题并且磷酸铵镁是良好的缓释肥，在去除废水氨氮的同时，沉淀产物还可进行资源化利用。然而，药剂成本过高限制了磷酸铵镁法的推广使用，是此法研宄的一个难点。
[0003]针对药剂成本过高的难题，国内外学者提出了一些解决办法。发表的文章主要有:此类技术主要是通过磷酸铵镁热解产物循环来达到降低药剂成本的作用，为了提高磷酸铵镁热解的释氨率，在磷酸铵镁热解过程中，加入了氢氧化钠溶液，提高磷酸铵镁热解过程中氨氮的释放。Tao Zhang等研宄表明，通过热解磷酸铵镁氨氮释放率超过90%。然而，磷酸铵镁热解过程中热解产物与过量的水蒸汽形成磷酸盐镁，磷酸盐镁同磷酸铵镁一样，最终分解成磷酸氢镁，但磷酸盐镁比磷酸铵镁性能更稳定，所需热解温度更高，热解时间更长。因此，在磷酸铵镁热解过程中添加氢氧化钠溶液，虽然能提高氨氮的释放率，但同时会提高能耗，增加废水处理成本。
[0004]Shilong He等利用磷酸铵镁热解产物循环处理垃圾渗滤液时，第一次氨氮去除率达到84%，第六次则降为62%; Mustafa Trker等利用磷酸铵镁热解产物循环处理厌氧上清液时，第一次氨氮去除率达到92%，第五次则降为77%。磷酸铵镁循环沉氨过程中，随着循环次数的增加，氨氮去除率出现明显下降。Shigeru Sugiyama等认为，磷酸钱镁热解过程中，伴随有焦磷酸镁衍生物的生成，而焦磷酸镁的沉氨能力很差。随着循环次数的增加，焦磷酸镁含量逐步上升，导致氨氮去除率随着循环次数的增加明显下降。目前为止，尚未见一种运行成本低，回收效果稳定、高效回收方法的相关报道。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中磷酸铵镁结晶法去除废水中氨氮成本高、回收利用效率不高的问题，本发明提供了一种经济的回收废水中氨氮的方法，它可以有效解决磷酸铵镁结晶法药剂成本过高的问题，同时解决了热解回收磷酸铵镁方法中随着磷酸铵镁循环沉氨次数的增加氨氮去除率下降的难题。
[0006]本发明所述回收废水中氨氮的方法，具体包括以下步骤:
(I)将废水处理中回收的磷酸铵镁晶体投入酸性溶液进行酸解，在10°c ~60°C温度下酸解l~3h，配置成质量分数为5%?70%的磷酸铵镁溶液，将磷酸铵镁溶液注入到分离极室中，保持电流密度为10?40ma/cm2的条件下，分离2?5h，得分离后的阳极室和阴极室产物； (2)向废水中投加步骤(I)获得的阳极室和阴极室产物，使得mg2+:废水中氨氮:po431?尔比为0.9-1.4:1:0.6-1.3，阴阳极产物与废水中的氨氮形成磷酸铵镁晶体，沉淀并与废水分离；
(3)回收步骤(2)中的磷酸铵镁晶体溶液到酸溶液中，在10°C~60°C温度下酸解l~3h，配置成质量分数为5%?70%的磷酸铵镁溶液；将磷酸铵镁溶液注入到分离极室中，保持电流密度为10?40ma/cm2的条件下，分离2?5h，得分离后的阳极室和阴极室产物，投入废水循环除氨。
[0007]本发明中磷酸铵镁晶体是一种碱性晶体，可以溶解在酸溶液中，将废水处理中回收的磷酸铵镁晶体溶解到酸溶液中配置成一定质量分数的磷酸铵镁溶液，此时磷酸铵镁溶液中含有大量的镁离子，磷酸根离子和铵根离子；阴阳离子交换膜具有选择透过性，阳膜只允许阳离子通过，而阴膜只允许阴离子通过，利用离子交换膜可以同时实现磷酸根与镁离子的分离及铵根离子的去除。将磷酸铵镁溶液注入到膜分离极室中，调节电渗析系统的电流密度，控制分离时间，处理完成后将分离产物投入废水除氨，回收磷酸铵镁固体循环沉氨。
[0008](I)本发明采用磷酸铵镁酸解液经电渗析系统分离后的产物循环除氨的技术方案，不仅降低了磷酸铵镁结晶法沉氨的药剂成本，而且，可以实现磷酸根和镁离子的同时回收，回收产物过程中没有副产物产生，回收效率高；循环过程中，不存在随着磷酸铵镁酸解液经电渗析系统分离后的产物循环除氨循环次数的增加除氨率下降的问题。
[0009]( 2 )磷酸铵镁酸解液经电渗析系统分离的过程中，步骤(I)中，酸性溶液的pH小于4即可、酸解温度为室温、酸解时间为1~2 h磷酸铵镁溶液的质量分数为10°/『50%、分离电流密度为25~35ma/cm2、分离时间为2.5-3 h，磷酸根和镁离子的回收率分可达到93%~100%，80。/『90%;磷酸根和镁离子的回收率与分离电流密度、分离时间呈正相关性，为降低能耗、提高分离效率，同时获得较高的成晶离子回收率，由实验结果知，当分离电流密度为30~35ma/cm2、分离时间为3 h，成晶离子回收率达到98%。
[0010](3)磷酸铵镁溶液在经电渗析系统分离过程中，很少有副产物生成，此法利用物理分离的方法，阳极浓缩室的产物主要以磷酸盐溶液，阴极浓缩室主要产生氢氧化镁沉淀；整个系统对于现有的污水处理系统改造简便，电渗析系统的操作简单，控制参数少，是一种简单易行高效的方法。
【附图说明】
[0011]图1为实施例1中去除煤气化废水氨氮效果图；
图2为实施例2中去除焦化废水氨氮效果图；
图3为实施例3中去除制钒废水氨氮效果图；
图4为实施例4中去除化肥工业废水氨氮效果图；
图5为实施例5中去除养殖废水氨氮效果图；
图6为实施例6中去除合成氨废水氨氮效果图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0013]实施例1
本实施例所述回收煤气化废水中氨氮的方法，具体包括以下步骤:
(I)将废水处理中回收的磷酸铵镁晶体投入酸溶液中进行酸解，在10°c温度下酸解3h，配置成质量分数为20%的磷酸铵镁溶液；将磷酸铵镁溶液注入到阳极室中，保持电流密度为20ma/cm2的条件下，分离3h，得分离后的阳极室和阴极室产物。
[0014](2)向废水中投加步骤(I)获得的阳极室及阴极室产物，使得mg2+:废水中氨氮:po/_摩尔比为1.4:1:0.6，阴阳极产物与废水中的氨氮形成磷酸铵镁晶体，沉淀并与废水分呙。
[0015](3)回收步骤(2)中的磷酸铵镁晶体，将其投入到酸溶液中进行酸解，在30°C温度下酸解lh，配置成质量分数为10%的磷酸铵镁溶液。将磷酸铵镁溶液注入到分离极室中，保持电流密度为30ma/cm2的条件下，分离2h，得分离后的阳极室和阴极室产物，产物投入废水循环除氨。
[0016]随着磷酸铵镁(简称MAP)酸解电渗析循环过程次数的增加，磷酸铵镁回收产物循环沉氨法去除煤气化废水氨氮效果见图1 ;从图中可以看到，磷酸铵镁热解产物循环沉氨率保持在87%，随着循环次数的增加，沉氨率变化不明显。
[0017]通过本发明的方法，不仅大大降低了磷酸铵镁法处理高浓度氨氮废水的药剂费用，而且保持了一个较高的氨氮去除效果，处理后的废水氨氮含量在83 mg/L，方便废水的后续处理，同时沉淀产物还可资源化利用。
[0018]实施例2
本实施例所述回收焦化废水中氨氮的方法，具体包括以下步骤:
(I)将废水处理中回收的磷酸铵镁晶体投入到酸溶液中进行酸解，在60°C温度下酸解lh，配置成质量分数为30%的磷酸铵镁溶液。将磷酸铵镁溶液注入到阳极室中，保持电流密度为lOma/cm2的条件下，分离2h，得分离后的阳极室和阴极室产物。
[0019](2)向废水中投加步骤(I)获得的阳极室及阴极室产物，使得mg2+:废水中氨氮:po/_摩尔