[发明专利]鸟粪石颗粒结晶法去除废水中磷酸盐的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种鸟粪石颗粒结晶法去除废水中磷酸盐的装置，属于含磷废(污)水处理及磷资源回收装置。

背景技术

2007年无锡太湖出现了蓝藻爆发事件造成地表水水质恶化、严重威胁当地的饮用水安全并造成恶劣社会影响等后果，其主因是企业废水、城市废水处理厂尾水等排放中N、P的超标排放。在我国，工农业中大量的各种含磷原料开发利用，大部分磷元素通过各种途径进入水体环境造成污染，据统计每年磷直接或间接进入水体环境高达一百多万吨。与此同时，磷矿已经于2010年被我国国土资源部列为不能保证需求的矿种之一，在已探明的储量中高品位矿仅能开采10～15年。因此，磷的可持续利用问题已严峻地摆在了我们面前，从生产、生活中的各个环节实现磷的人工再循环利用，已成为资源与环境管理方面的热点问题。

以鸟粪石颗粒结晶技术处理回收废(污)水中磷酸盐所得到的产品主要为鸟粪石(磷酸铵镁，MAP)，MAP是一种白色晶体状物质，分子式为MgNH₄PO₄·6H₂O，可以通过在含氮、含磷的废(污)水中添加镁离子并控制适宜的pH值形成并得到结晶颗粒，一方面可去除了废(污)水中的氮、磷污染物,另一方面也兼有磷资源的回收价值。此外，MAP在自然界中储量极少，是一种高品位的磷矿石，可以作为工业生产的原料，也可以作为高效的农业缓释肥。在废(污)水处理系统中，在特定的水质条件下，镁离子(Mg²⁺)、氨离子(NH₄⁺)和正磷酸盐(PO₄^3-)的浓度达到过饱和度时，自然形成的结晶沉积并容易引起管道堵塞现象。因此，回收不仅可以获取有价值的产品，还能有效降低废(污)水处理设施中的氮磷负荷，避免废(污)水在管道输送过程中产生设备和管道的结晶堵塞，同时避免采用化学法除磷而实现化学污泥的减量和磷的资源化。然而，传统的颗粒磷结晶法的磷酸盐处理和回收装置往往存在着装置高度大、制造成本高、需要独立的外部沉淀装置，需在外部设置单独的回流系统使得工艺设备占地面积大，工程投资大的缺点，不利于推广利用。

中国专利CN 102690000 A公布了一种用鸟粪石生产工艺回收磷化工废水中磷的方法，按以下步骤进行：首先将磷化工废水经过初沉池，沉淀去除废水中的杂质，处理后的废水收集在第一收集槽中；第一收集槽中废水采用一级生石灰法去除废水中的无机氟离子，处理后的废水收集在第二收集槽中；第二收集槽中废水经过阳离子交换设备去除废水中的无机阳离子，处理后的离子交换废水收集在第三收集槽中；最后经离子交换后废水在鸟粪石反应器中，用碱液调节pH值7～9之间，并投加镁源和氮源，且镁/磷摩尔比为1.0～1.5，氮/磷摩尔比为1.0～1.5，在反应器中生成结晶状态的磷酸铵镁颗粒肥料。鸟粪石反应器后的出水《废水综合排放标准》的二级标准，可以直接回用到磷化工生产系统，或者达标排放。上述专利回收废水中磷的方法工艺繁琐，所需设备占地面积大，工程投资大，运行成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、设备紧凑和效率高的鸟粪石颗粒结晶法去除废水中磷酸盐的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

在设计装置构造尺寸和运行技术参数之前，首先应掌握相关含磷废(污)水的水量和水质指标状况特征，其中水质主要包括正磷(PO₄^3--P)、氨氮(NH₄⁺-N)和镁离子(Mg²⁺)的浓度以及原水pH的状况，从经济性上预评估磷回收的经济价值，并从技术上判断若实施磷高效回收方案时仍所需补充添加的相关化学物质的投加量和控制条件。一般而言，具有良好的磷回收价值的含磷废(污)水，其正磷浓度宜大于40mg/L，并随废(污)水中的正磷浓度的增高、水量愈大，其磷回收而产生的经济效益和环境效益也愈高；同时废(污)水中含有较高浓度的氨氮、镁离子或适宜的pH值(pH值宜8.3～9.0)也有利于降低辅助药剂的添加成本，提高磷回收所产生的经济效益。另外对于含悬浮物较多的废(污)水，宜采取表面负荷较低的预沉池进行悬浮物沉淀预处理，减少磷回收装置的杂质固体负荷，一般而言，预沉池的表面负荷应小于装置内沉淀区所设计的表面负荷值。