[发明专利]一种同步脱除氨氮和磷的絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种同步脱除氨氮和磷的絮凝剂及其制备方法和应用，所述絮凝剂包含液态无机铝系絮凝剂和以[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺作为柱化剂将沸石进行柱撑制备的柱撑沸石，其中所述柱撑沸石上还负载有Mg²⁺，所述絮凝剂可以在氨氮和总磷浓度较低时深度脱除废水中的氨氮和磷。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及到一种同步脱除氨氮和磷的絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着近几年来国内地表水体水华污染事件频发，水体富营养化成为全国甚至举世关注的环境问题。氮、磷是造成水体富营养化的关键因素，减少氮和磷排放，加强含氨氮、磷废水的综合治理是减少我国内陆河、湖泊等水体富营养化、保障饮用水水源安全的一个重要途径。

近年来氨氮和磷的排放标准正逐步提高。以《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)为例，一级A标准和一级B标准中分别规定了出水氨氮限值为5mg/L和8mg/L(水温低于12℃时限值为8mg/L和15mg/L)，总磷限值为0.5mg/L和1.0mg/L。然而，这一限值却仍与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)有较大差距，Ⅴ类水体水质标准中氨氮限值为2.0mg/L，总磷限值为0.4mg/L(湖、库为0.2mg/L)。特别是当前城镇污水处理厂出水常作为城镇周边地表水体的补水，只有进一步提升氨氮和磷排放标准的，才能有效防治水体的富营养化。基于此，部分地区也制定了更为严格的地方标准，如北京市地方标准《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11890-2012)就规定了排入北京市II、III类水体的新(改、扩)建城镇污水处理厂出水氨氮限值为1.0mg/L(水温低于12℃时限值为1.5mg/L)，总磷限值为0.2mg/L。然而，一般城镇污水厂二级生化出水的氨氮为5-10mg/L，总磷为1.0mg/L。因此，要达到上述标准，还需要使用深度处理工艺，以实现对水中的氨氮和磷的同步深度去除。

化学絮凝广泛应用于化工、炼油、医药、食品、材料、冶金、生化、环保等过程。在当前实用的水污染控制技术中，絮凝在应用上的优先性、普遍性是其他技术单元无可比拟的，也是当前水处理工艺流程中最常用的处理单元之一，具有操作简便、处理效果稳定、建设及升级改造容易等特点。絮凝法除磷主要通过投加一定量的絮凝剂(含铁、铝、钙等金属盐)，使之与废水中的磷酸盐发生反应生成难溶于水的化合物，然后通过沉淀使固液分离，达到废水除磷的目的。废水中的铵根离子(NH₄⁺)一般不会和阴离子形成沉淀，但它可以和某些离子发生反应生成难溶于水的复盐，如ZnNH₄PO₄、NiNH₄PO₄、MnNH₄PO₄、MgNH₄PO₄等，通过生成这些难溶的复盐可以去除水中的NH₄⁺。但Zn、Ni、Mn为重金属元素，对环境易产生不良影响，因此一般含有这些重金属元素的物质不会作为沉淀剂使用。而Mg没有毒性，并且是人体必需的元素，对动植物及微生物的生长繁殖也有很重要的作用，且适量的镁元素还有利于废水的生化处理，因此镁盐可以作为沉淀剂使用。废水中的NH₄⁺将会和PO₄^3-、Mg²⁺发生反应生成难溶于水的复盐磷酸铵镁(MgNH₄PO₄·6H₂O)，从而达到从废水中同时去除氨氮和磷的目的。

磷酸铵镁又称鸟粪石，因此这种同步脱除氨氮和磷的方法称为鸟粪石沉淀法。但是鸟粪石沉淀法只在处理高浓度氮磷废水时有较好的处理效果，在氨氮和总磷浓度较低时则无法实现废水的深度脱除氨氮和磷。当前还尚无能够实现低浓度下同步脱除氨氮和磷的絮凝剂。