[发明专利]一种基于菱镁石的废水脱氮除磷方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体地说，涉及一种高浓度的氨氮或磷酸盐酸性废水处理方法，更具体地说，涉及一种基于菱镁石的废水脱氮除磷方法。

背景技术

磷酸铵镁结晶技术因具有资源化回收高浓度氨氮和磷酸盐废水中氮和磷的特点而受到国内外学者的广泛关注。然而，磷酸铵镁结晶技术具有必须投加化学药剂的特性，而药剂成本过高阻碍了磷酸铵镁结晶技术的推广和应用，在磷酸铵镁结晶过程中，镁盐药剂是导致磷酸铵镁结晶技术药剂费用过高的主要原因。

针对镁盐药剂成本过高难题，国内外学者进行了一系列研究并发表了一些代表性的文献。如，Romero-Güiza等人(Romero-Güiza et al.,Feasibility of coupling anaerobic digestion and struvite precipitation in the same reactor:Evaluation of different magnesium sources,Chemical Engineering Journal,2015,270)和Formosa等人(Formosa et al.,Interaction between low-grade magnesium oxide and boric acid in chemically bonded phosphate ceramics formulation,Ceramics international,2012,38)主要是通过采用氧化镁或氧化镁含量比较高的工业副产物来代替氯化镁或硫酸镁，以达到降低镁盐药剂的目的，因为氧化镁的价格低于氯化镁或硫酸镁，而工业副产物的价格更低。其中，Romero-Güiza等人考察了MgCl₂、Mg(OH)₂以及富含MgO的工业副产物作为镁盐去除废水中氨氮和磷酸盐的情况，虽然取得了一定的氨氮和磷酸盐去除效果，但是生成的结晶产物纯度很差，而且由于MgO未完全溶解，参与磷酸铵镁反应不彻底，导致投加的镁盐过量，一方面导致处理成本过高，另一方面为后续的废水处理带来负担。Formosa等人采用工业级MgO脱除磷酸盐，沉淀产物中除KMgPO₄·6H₂O外，还含有MgO、CaMg(CO₃)₂、MgCO₃、CaCO₃等，成分复杂，无法资源化回用；Quintana等(Quintana et al.,Use of a byproduct of magnesium oxide production to precipitate phosphorus and nitrogen as struvite from wastewater treatment liquors,Journal of Agricultural and Food Chemistry,2004,52)采用氧化镁副产物脱氮除磷，沉淀产物中磷酸铵镁的含量只有约80％；Huang等(Huang et al.,Removal of ammonia from landfill leachate by struvite precipitation with the use of low-cost phosphate and magnesium sources,Journal of Environmental Management,2014,145)采用廉价氧化镁去除垃圾渗漏液中的氨氮，当Mg:N:P超过3:1:1时，才取得约83％的氨氮去除率。李欣欣在2012年的硕士论文《轻烧粉处理含氮磷废水的研究》中采用廉价的轻烧粉作为镁源，当轻烧粉与磷酸盐质量之比达到10:1时，氮磷去除率达到最高值。中国专利申请号为201010597266.0，申请公布号为CN 102001738A的专利申请文件公开了一种利用氢氧化镁去除废水中氨氮的方法，以膏状氢氧化镁或料浆状氢氧化镁作为镁源沉淀剂，以磷酸盐作为磷源沉淀剂，镁源沉淀剂中镁与废水中氨氮的摩尔比为1.2～1.6:1，磷源沉淀剂中磷与废水中氨氮的摩尔比为1.0～1.2:1，使氨氮与镁、磷反应后以沉淀的方式从废水中脱除。从目前公开的文献中可以看出，当采用氧化镁(不管是纯氧化镁还是工业副产物)作为廉价镁盐时，基本都是过量添加镁盐来提高磷酸铵镁结晶法的脱氮除磷效率，而且沉淀产物中结晶纯度不高。造成这一现象的原因是因为氧化镁在水中的溶解度不高，在中性或碱性条件下，氧化镁溶解很慢，在磷酸铵镁结晶工艺中，还没来得及溶解的氧化镁被磷酸铵镁晶体包裹，成为晶核，造成氧化镁不能完全参与磷酸铵镁结晶反应。而在酸性条件下，氧化镁的的溶解度有很大提高，但是，对于中性或偏碱性废水，调节废水pH值所需的药剂成本很高，从而提高了处理成本。