[发明专利]一种同步深度去除生化尾水中微量氨氮与磷酸盐的方法

说明书

本发明涉及一种同步深度去除生化尾水中微量氨氮与磷酸盐的方法，对生化尾水进行过滤、吸附以净化生化尾水，利用双功能复合吸附材料实现生化尾水中微量氨氮与磷酸盐的同步去除；其中双功能复合吸附材料为孔道内固载有水合氧化锆纳米颗粒的大孔丙烯酸共聚微球，大孔丙烯酸共聚微球的表面接枝有羧酸铜络合基团。使用本发明能够实现生化尾水中微量氨氮与磷酸盐的同步深度去除。

技术领域

本发明涉及生化尾水深度处理领域，尤其涉及一种同步深度去除生化尾水中微量氨氮与磷酸盐的方法。

背景技术

水体富营养化是世界各国面临的共同环境问题之一。经过长期的研究，人们逐渐认识到，水体富营养化主要是由于水体中超负荷的氮、磷等营养元素引起的水生生态系统初级生产力的异常发展所致。国际上普遍认为当水体中的总氮和总磷分别达到0.2mg/L和0.02mg/L时就有可能发生水体富营养化。

近年来，我国工业和生活污水排放总量逐年递增，城市中的生活污水集中收集到污水厂后，污水厂通常采用生化法(即生物、化学组合的工艺)来对污水进行初步处理，得到的尾水称之为生化尾水，但是生化尾水中的氨氮和磷酸盐浓度还是超过排放标准的，因此生化尾水不能直接排除，生化尾水需要经过后续深度处理使得氨氮和磷酸盐浓度降低至排放标准后才能排放，

削减生化尾水中氮、磷等营养物质的排放是控制水体富营养化的重要举措。为有效控制水体的富营养化，各地相继出台了严于《城镇污水处理厂污染物排放标准》的地方标准，如：江苏省《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值(DB32/1072-2018)》中规定，太湖流域保护区内污水处理厂或污水处理设施的排水中应满足：NH₃-N(氨氮)浓度≤3.0mg/L，TP(总磷)浓度≤0.3mg/L。

对于生化尾水的脱氮除磷，目前常用的方法包括：生物法、结晶沉淀法、膜分离法以及吸附/离子交换法等。生物法一般对高浓度氮、磷废水具有良好的处理效果，但其处理效果不稳定且无法实现氮、磷的深度净化，不适用于生化尾水中氨氮和磷的深度去除。结晶沉淀法用于生化尾水中氨氮和磷的同步去除近年来受到人们的广泛关注，但生化尾水组成的复杂性使结晶过程较为复杂，且结晶需要严格控制生化尾水的pH和金属离子浓度，使得该技术在实际生化尾水处理中受到一定程度的限制。膜分离技术能够实现生化尾水中氨氮和磷的深度去除，但较高的投资和运行成本、有机物导致的膜污染等问题限制了该技术的推广应用。吸附/离子交换法因其工艺简单、占地面积小、处理效果稳定等优点，在氨氮和磷的深度处理中得到了广泛应用，但是传统的吸附/离子交换法存在如下问题：

1、由于材料表面往往仅带有一种吸附位点，因此只能去除氨氮或磷酸盐中的一种，无法同步去除氨氮和磷酸盐。

2、生化尾水中含有的Ca²⁺，Mg²⁺，K⁺，Na⁺，Cl^-，CO₃^2-，SO₄^2-等共存离子也会对氨氮和磷酸盐的去除产生竞争和抑制。

3、传统的吸附/离子交换法针对含有微量氨氮及磷酸盐的生化尾水处理效果不佳。

水合氧化锆(HZO)对溶液中的磷酸根离子具有很强的选择性吸附性能，这在国内外很多文献中已有记载。但水合氧化锆颗粒粒径极小，直接应用于柱吸附等流态处理系统中将引起很大压降，发明专利201210531335.7、ZL 201210524428.7、ZL 201610879059.1均公开了将HZO负载在某些载体材料上制备成复合型除磷材料的技术，能够克服HZO易流失、压力损失大等缺陷，但上述专利公开的用于负载HZO的载体多呈电中性或正电性，对水中的氨氮离子会产生排斥作用，因此不能有效实现生化尾水中同步深度去氨氮和磷酸盐。

因此，针对污水厂生化尾水中氨氮和磷不能稳定达标的现状，寻找能同步深度去除生化尾水中氨氮和磷的方法，使得处理后水质能稳定满足污水排放标准中相关限制的要求仍是本领域技术所面临的难题。