专利名称：利用海水淡化浓缩海水沉淀回收污水中氮磷的方法
技术领域：
本发明属于污水的资源化处理领域，具体是一种利用海水淡化所产生的浓缩海水作为沉淀剂，沉淀处理并回收污水中氮磷的方法。
背景技术：
随着工农业生产的增长和人们生活水平的提高，含氮磷污水所导致的水体富营养化等问题日益突出。并且自然界中的磷主要以磷酸盐矿石的形式存在，是一种不可更新的宝贵资源。随着社会发展和人们环保意识的增强，废水除氮磷以及如何实现废水中氮磷资源的回收利用受到了人们的广泛关注。化学沉淀法是目前广泛采用的废水氮磷资源回收利用的方法，主要途径有磷酸钙和磷酸铵镁(MAP)沉淀法等，磷酸铵镁沉淀法由于可以同时实现对氮磷的高效去除和有效回收，且沉淀得到的磷酸铵镁(MgNH4PO4WH2O)俗称鸟粪石，是一种能在土壤中缓慢释放出氮磷植物营养元素的缓释肥，可有效改善土壤肥力，因此，磷酸铵镁沉淀法受到了广泛的关注，被认为是最具前景的氮磷回收途径之一。采用磷酸铵镁沉淀法回收污水中氮磷的操作成本主要来自于作为沉淀剂镁盐，目前普遍采用MgO、MgCl2等含镁药剂作为沉淀剂，价格较高，显然不利于该技术的推广和发展。而海水中恰恰含有丰富的Mg离子资源，近年来蓬勃发展的海水淡化产业在生产大量淡水的同时，也产生了大量的副产物浓缩海水，其水质纯净，Mg2+离子浓度得到浓缩，具有较理想的作为化学沉淀剂的开发利用价值。这同时对于解决海水淡化产业副产浓缩海水的处理问题也是极为有利的，避免了周围海域由于浓缩海水直接排放所造成的生态问题的发生。·
目前人们对采用MgCl2、MgO等镁盐作为沉淀剂以磷酸铵镁形式回收污水中的氮磷资源进行了较多研究，但是将浓缩海水作为沉淀剂以磷酸铵镁形式回收污水中的氮磷资源还有一些关键技术需要解决。首先，海水淡化所产生的浓缩海水的成分较为复杂，浓缩海水中的各种离子和污水中的PO43' NH4+之间存在多种反应途径，pH值、配比等反应条件的变化将影响到处理效果及最终形成的沉淀物晶体的种类，进而影响到沉淀物中磷酸铵镁的含量，从而影响到其肥效。其次，磷酸铵镁晶体中Mg2+ NH4+ P043_的摩尔比为I : I : 1，可见当污水中NH4+ P043_的摩尔比和上述比例偏离较大时，不利于磷酸铵镁晶体的形成。而且浓缩海水中除了含有Mg2+离子意外，还含有大量的其它离子，更会加剧反应的复杂性，不利于磷酸铵镁晶体的形成。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用海水淡化浓缩海水沉淀回收污水中氮磷的方法，利用了海水淡化所产生的副产物浓缩海水作为沉淀剂，以化学沉淀的形式沉淀回收污水中氮磷资源，并控制反应过程以保证沉淀物中较高的磷酸铵镁含量，具有操作费用低，回收效果好的特点。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种利用海水淡化浓缩海水沉淀回收污水中氮磷的方法，其特征在于包括以下步骤I)在富含氮磷的污水中加入适量铵盐或磷酸盐，并调整污水中NH4+ PO广的摩尔浓度比为I I. 2 I，搅拌使药剂充分溶解并混合均匀；2)取少量上述已调整氮磷比的污水加入带搅拌装置的反应器中，加入一定量的海水淡化厂的副产物浓缩海水，使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 2 1.5 1，然后加入碱液调整混合液的pH为8. 5 10. 5，调整 搅拌机的转速为60 150r/min，搅拌至出现白色沉淀物，停止搅拌；3)继续按比例加入已调整氮磷比的污水和浓缩海水至反应器的最大工作容量处，使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 2 I. 4 I ；4)最后加入碱液调整混合液的pH为8. 5 10. 5,在60 200r/min的转速下搅拌10 30min，静置沉淀后回收含氮磷的白色沉淀物。作为优选，所述铵盐为氯化铵或氨水。作为优选，所述的磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种或几种的混合物。再优选，所述的碱液为浓度为10 (Wt) %的氢氧化钠溶液。最后，所述步骤2)中加入的已调整氮磷比的污水和浓缩海水的总量占反应器有效体积的5% -15%。其目的是利用反应得到的磷酸铵镁晶体作为后续结晶沉淀过程的晶种，可以促进结晶过程中磷酸铵镁晶体的快速增长，从而缩短反应时间，并能保证结晶过程向着形成磷酸铵镁晶体的方向发展，从而保证沉淀物中磷酸铵镁晶体较高的含量。与现有技术相比，本发明的优点在于I.利用海水淡化厂的副产物浓缩海水作为磷酸铵镁结晶法处理含氮磷污水的沉淀剂，解决了磷酸铵镁沉淀法回收污水中氮磷成本高的问题，同时也较好的解决了海水淡化厂副产浓缩海水的处理问题，具有较好的经济效益和环境效益；2.将反应过程分成两阶段进行，利用少量氮磷污水和浓缩海水沉淀产生的磷酸铵镁晶体作为第二阶段结晶反应的晶种，既加快了结晶速度，同时还能保证沉淀物中较高的磷酸铵镁晶体的含量，沉淀物中磷酸铵镁的含量在90%以上，具有较高的肥效；3.本方法通过对反应过程以及配比、pH值、搅拌强度时间等反应操作条件的调控，实现了氮和磷同时高效回收的效果，氮的回收率在90 %以上，磷的回收率在95 %以上。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。实施例I :取某污水处理厂污泥浓缩池上清液，测得NH4+的摩尔浓度为I. 31mmol/L, P043_的摩尔浓度为O. 62mmol/L,向污水中加入磷酸氢二钠，使PO广的摩尔浓度上升到I. IOmmol/L，此时污水中NH4+ PO广的摩尔浓度比为I. 2 I。将该已调整氮磷比的污水取IL加入有效容积为IOL的反应器中，取某海水淡化厂浓缩海水，测得Mg2+的摩尔浓度为108. 3mmol/L，再加入浓缩海水16mL，此时混合液中Mg2+的摩尔浓度为I. 71mmol/L, NH4+的摩尔浓度为I. 29mmol/L, P043_的摩尔浓度为I. 08mmol/L, Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 3 1，加入10%浓度的NaOH溶液将混合液的pH值调整至10，调整搅拌机转速为80r/min，搅拌15min后出现白色沉淀，对白色沉淀物进行取样分析，其中磷酸铵镁的含量为96.2%。按比例加入已调整氮磷比的污水和浓缩海水至反应器的最大工作容量处，使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 2 1，加入10%浓度的NaOH溶液调整混合液的pH为9.5，在120r/min下搅拌20min，出现大量白色沉淀物，静置15min后分离回收该白色沉淀物，对白色沉淀物进行成分分析，其中磷酸铵镁的含量为93. 7%。对沉淀后的上清液NH4+和P043_的摩尔浓度进行化验分析，NH4+的摩尔浓度为O. 07mmol/L，P043_的摩尔浓度为O. 03mmol/L,计算得出氨氮的回收率为94. 7%，磷的回收率为95. 2%。实施例2 取某磷肥厂废水，测得NH4+的摩尔浓度为I. 25mmol/L, PO/-的摩尔浓度为14. 17mmol/L,向污水中加入向污水中加氯化铵，使污水中NH4+ PO广的摩尔浓度比为I. I : I。将该已调整氮磷比的污水取O. 8L加入有效容积为IOL的反应器中，加入浓缩海水使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为1.4 I，加入10%浓度的NaOH溶液将混合液的pH值调整至9,调整搅拌机转速为120r/min,搅拌15min后出现白色沉淀。按比例加入 已调整氮磷比的污水和浓缩海水至反应器的最大工作容量处，使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 3 1，加入10%浓度的NaOH溶液调整混合液的pH为9，在160r/min下搅拌15min，出现大量白色沉淀物，静置15min后分离回收该白色沉淀物，对白色沉淀物进行成分分析，其中磷酸铵镁的含量为92. 2%。对沉淀后的上清液进行化验分析，氨氮的回收率为92. 6%，磷的回收率为94. 3%。实施例3 取某养猪场污水厌氧消化池出水，测得NH4+的摩尔浓度为61. 79mmol/L, P043_的摩尔浓度为12. 19mmol/L,向污水中加入磷酸氢二钠，使污水中NH4+ P043_的摩尔浓度比为I. I : I。将该已调整氮磷比的污水取O. 8L加入有效容积为IOL的反应器中，加入浓缩海水使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为1.2 I，加入10%浓度的NaOH溶液将混合液的pH值调整至9. 5，调整搅拌机转速为100r/min，搅拌15min后出现白色沉淀。按比例加入已调整氮磷比的污水和浓缩海水至反应器的最大工作容量处，使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 3 I，加入10%浓度的NaOH溶液调整混合液的pH为9，在140r/min下搅拌15min，出现大量白色沉淀物，静置15min后分离回收该白色沉淀物，对白色沉淀物进行成分分析，其中磷酸铵镁的含量为92.8%。对沉淀后的上清液进行化验分析，氨氮的回收率为96. 1%，磷的回收率为97. 5%。
权利要求
1.一种利用海水淡化浓缩海水沉淀回收污水中氮磷的方法，其特征在于包括以下步骤 1)在富含氮磷的污水中加入适量铵盐或磷酸盐，并调整污水中NH4+ PO43-的摩尔浓度比为I I. 2 I，搅拌使药剂溶解并混合均匀； 2)取少量上述已调整氮磷比的污水加入带搅拌装置的反应器中，加入一定量的海水淡化厂的副产物浓缩海水，使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 2 1.5 I，然后加入碱液调整混合液的pH为8. 5 10. 5,调整搅拌机的转速为60 150r/min,搅拌至出现白色沉淀物，停止搅拌； 3)继续按比例加入已调整氮磷比的污水和浓缩海水至反应器的最大工作容量处，使混合液中Mg2+ NH4+的摩尔浓度比为I. 2 I. 4 I ； 4)最后加入碱液调整混合液的pH为8.5 10. 5,在60 200r/min的转速下搅拌10 30min,静置沉淀后回收含氮磷的白色沉淀物。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述铵盐为氯化铵或氨水。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述的碱液为浓度为10(wt) %的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述步骤2)中加入的已调整氮磷比的污水和浓缩海水的总量占反应器有效体积的5% -15%。
全文摘要
本发明涉及一种利用海水淡化浓缩海水沉淀回收污水中氮磷的方法，步骤为在富含氮磷的污水中加入铵盐或磷酸盐，调整NH4+∶PO43-的摩尔浓度比为1～1.2∶1，混合均匀后加入到带搅拌装置的反应器中，加入一定量淡化浓缩海水，使混合液中Mg2+∶NH4+的摩尔浓度比为1.2～1.5∶1，调整pH为8.5～10.5，搅拌至出现白色沉淀物，继续按比例加入已调整氮磷比的污水和浓缩海水至反应器的最大工作容量处，使混合液中Mg2+∶NH4+的摩尔浓度比为1.2～1.4∶1；调整pH为8.5～10.5，在60～200r/min的转速下搅拌10～30min，静置沉淀后回收含氮磷的白色沉淀物。它解决了磷酸铵镁沉淀法回收污水中氮磷成本高的问题，同时也较好的解决了海水淡化厂副产浓缩海水的处理问题，同时反应过程易操作，实现了氮和磷同时高效回收的效果。
文档编号C01B25/28GK102874784SQ20111020263
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者邓一兵, 高锋, 李晨, 胡海燕 申请人:浙江海洋学院