一种处理高氨氮废水的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种处理高氨氮废水的方法及系统，以厌氧发酵后含高氨氮出水作为进水水质、以磷酸盐和镁盐混合溶液作为辅助溶液，采取液‑液超重力反应器强化两种液相混合时的传质效果，利用反应‑沉降一体化超重力反应器在两液相反应同时于反应器底部收集结晶沉降的磷酸铵镁晶体，反应后的液相于反应器顶部溢流出水，磷酸铵镁晶体于反应器底部排出。

Method and system for treating high ammonia nitrogen wastewater

The invention discloses a method and a system for treatment of high ammonia wastewater by anaerobic fermentation, containing high ammonia water as influent water, phosphate and magnesium salt solution as auxiliary solution, take liquid liquid mass transfer effect when mixed to strengthen two kinds of liquid in high gravity reactor, the reaction integrated super gravity settlement the reactor in two liquid phase reaction at the bottom of the reactor to collect magnesium ammonium phosphate crystal deposition, liquid phase after reaction to the top of the reactor effluent overflow, magnesium ammonium phosphate crystals in the bottom of the reactor effluent.

【技术实现步骤摘要】
一种处理高氨氮废水的方法及系统
本专利技术属于废水处理
，具体涉及到一种处理高氨氮废水的方法及系统，液-液超重力反应器将高氨氮废水与磷酸盐溶液、镁盐溶液混合后快速生成磷酸铵镁“鸟粪石”晶体，达到降低废水氨氮和回收氨氮再利用的一种方法。
技术介绍
利用微生物对废水进行处理的方法，在我国已经发展近乎成熟。其中厌氧发酵是目前普遍应用的废水处理手段，但在处理过程中出水中氨氮含量非常高。由于水中含有少量的镁离子和磷酸根离子，故在输送过程中会在泵、管道等设备中产生磷酸铵镁沉淀附着在设备及管道上，对设备及管道造成很大的影响。生成的磷酸铵镁又称“鸟粪石”(MAP)，是一种白色的透明晶体，常温下在水中的溶度积为2.5×10-13，鸟粪石中含有氮磷两种营养元素，是一种非常高效的缓释肥料。因此，以鸟粪石沉淀形式既可回收厌氧发酵后出水中的氨氮，又能生产农用磷肥。目前已有许多关于鸟粪石沉淀的研究，但是普遍存在反应时间长、氨氮去除率低等问题，这些问题严重限制了厌氧发酵方法处理废水的工业化应用。为此，研究和开发方便、快速、高效的废水氨氮处理方法有利于应用微生物处理废水的研究和工程推广应用。
技术实现思路
本专利技术提出了一种废水氨氮处理方法及系统，目的是为了避免厌氧发酵后出水中高的氨氮与水中磷酸根离子、镁离子生成磷酸铵镁沉淀影响设备性能并且得到可二次利用的磷酸铵镁。一种处理高氨氮废水的方法，在500至10000m·s-2的超重力离心水平下将氨氮浓度为500至3000mg·L-1的氨氮废水与沉淀剂溶液混合，反应形成六水合磷酸铵镁晶体沉淀；其中：所述沉淀剂为磷酸盐和镁盐，铵根离子、磷酸根离子、镁离子的摩尔浓度比为1:1.05:1.15；混合溶液的pH值范围为8.0-9.0；水力停留时间为5-10min；反应完成后所述氨氮废水中氨氮浓度降至约100mg·L-1以下。优选的，所述超重力水平为500至2000m·s-2。优选的，所述超重力水平为2000至5000m·s-2。优选的，所述超重力水平为5000至10000m·s-2。优选的，所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。优选的，所述镁盐为氯化镁、硫酸镁或氢氧化镁中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。优选的，所述方法还包括向反应混合溶液中添加表面活性剂的步骤，所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或聚合物表面活性剂中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。优选的，所述表面活性剂的添加量为反应混合溶液重量的0.5％-2％。一种处理高氨氮废水的系统，应用于上述处理高氨氮废水的方法，包括氨氮废水槽，沉淀剂溶液槽，超重力反应器，第一液泵和第一进液管，第二液泵和第二进液管，控制第一水泵和第二水泵的流量控制器；其中：超重力反应器内部包括丝网填料，下部加装固液沉降分离斗，第一水泵抽取氨氮废水，第二水泵抽取沉淀剂溶液通过进液口进入超重力反应器内部，在丝网填料表面进行反应产生六水合磷酸铵镁晶体，通过重力沉降至分离斗的下部并且通过固体排放口排出；反应液面没过丝网填料层后，通过超重力离心作用，液体在丝网填料层周边沿反应器器壁向上流动，通过液体溢流口排出。优选的，所述处理高氨氮废水的系统还包括表面活性剂添加装置，所述表面活性剂添加装置连接沉淀剂溶液槽，或者直接连接超重力反应器。优选的，所述超重力反应器内部提供500至10000m·s-2的超重力离心水平。本专利技术的优势主要表现在：(1)氨氮处理效率高，氨氮去除率高达98％，解决了厌氧发酵后高氨氮废水管路中生成磷酸铵镁沉淀影响设备的问题；(2)实现了降低废水氨氮的同时生成“鸟粪石”并二次利用，生成的“鸟粪石”晶体颗粒长度均匀，重利用价值高；(3)改造出一体化超重力反应器，混合、沉降及分离在同一设备中同时进行；(4)工艺简单，操作方便，成本较低。附图说明图1是本专利技术所提供的处理高氨氮废水的系统的示意图。图2是超重力反应器的结构示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术提供的一种处理高氨氮废水的方法及系统进行详细描述。本专利技术的作用机理为：通过将进水中的氨根离子与辅助溶液中的镁离子和磷酸根离子按照等化学计量比结晶生成“鸟粪石”(六水合磷酸铵镁MAP)晶体，达到降低水中氨氮的效果，其形式可由一下方程式表示：结晶后经重力作用实现固液分离的处理后的低氨氮废水与纳米级磷酸铵镁晶体。本专利技术中提出的废水氨氮处理方法中使用超重力反应器(又称旋转填料床)，通过旋转产生的离心力实现超重力环境，利用高速旋转的填料产生强大的离心力，将通入反应器的液体在瞬间通过内部填料时被打碎成小液滴，液体在高分散、高混合、强湍流在填料表面相互接触、混合，极大地强化了传质效果。本专利技术为了使处理过程简便，对传统超重力反应器进行了改造，将以往的固液分离罐和真空抽滤器合并到超重力反应器中，即在反应器中同时进行了物料混合、反应、结晶和沉降的过程。附图1是实施本专利技术的处理高氨氮废水的系统，高氨氮进水1被进水底泵2提升，辅助溶液3通过辅助溶液底泵4被吸出，两液体的流量由流量控制器5控制，在管路中混合后调整pH值8.8-9.0，混合管路与超重力反应器8的进液口6相连，进入超重力反应器8的混合液在丝网填料7的表面发生反应，生成的晶体通过超重力反应器底部的固液沉降分离斗9自然沉降，沉降后的固体通过固体排放口10被排出，处理后的液体不断积累，没过丝网填料层，由于超重力离心作用，液体在丝网填料层周边沿反应器器壁向上流动，通过超重力反应器上部的液体溢流口11排出。上述处理高氨氮废水的系统还包括表面活性剂添加装置，所述表面活性剂添加装置连接沉淀剂溶液槽，或者直接连接超重力反应器。在上述处理系统中，在500至10000m·s-2的超重力离心水平下将氨氮浓度为500至3000mg·L-1的氨氮废水与沉淀剂溶液混合反应形成六水合磷酸铵镁晶体沉淀；其中：所述沉淀剂为磷酸盐和镁盐，铵根离子、磷酸根离子、镁离子的摩尔浓度比为1:1.05:1.15；混合溶液的pH值范围为8.0-9.0；水力停留时间为5-10min；反应完成后所述氨氮废水中氨氮浓度降至约100mg·L-1以下。超重力水平可以是500至2000m·s-2，2000至5000m·s-2或5000至10000m·s-2。磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。镁盐为氯化镁、硫酸镁或氢氧化镁中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。在使用的表面活性剂的条件下，表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或聚合物表面活性剂中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。添加量为反应混合溶液重量的0.5％-2％。如图2中所示，超重力反应器包括电磁组件2-1、轴承2-2、转轴2-3、第一液体出口2-4、液体分布器2-5、液体密封装置2-6、法兰盘2-7、第二液体出口2-8、固体出口2-9、固液分离斗2-10、液体进口2-11、填料2-12、转子2-13。工作过程：含氨氮混合液通过泵由液体进口2-11进入到超重力反应器中部，加压提升至液体分布器2-5中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理高氨氮废水的方法，其特征在于，在500至10000m·s

【技术特征摘要】
1.一种处理高氨氮废水的方法，其特征在于，在500至10000m·s-2的超重力离心水平下将氨氮浓度为500至3000mg·L-1的废水与沉淀剂溶液混合，反应形成六水合磷酸铵镁晶体沉淀；其中：所述沉淀剂为磷酸盐和镁盐，铵根离子、磷酸根离子、镁离子的摩尔浓度比为1:1.05:1.15；混合溶液的pH值范围为8.0-9.0，水力停留时间为5-10min；反应完成后所述氨氮废水中氨氮浓度降至约100mg·L-1以下。2.根据权利要求1所述的处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述超重力水平为500至2000m·s-2。3.根据权利要求1所述的处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述超重力水平为2000至5000m·s-2。4.根据权利要求1所述的处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述超重力水平为5000至10000m·s-2。5.根据权利要求1至4中任意一条所述的处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。6.根据权利要求5述的处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述镁盐为氯化镁、硫酸镁或氢氧化镁中的任意一种，或是以上物质中任意两种或三种的混合物。7.根据权利要求6所述的处理高氨氮废水的方法，其特征在于，所述权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏本生，徐圣凯，马欣欣，王雯，刘广青，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11