[發(fā)明專(zhuān)利]一種同步脫除氨氮和磷的絮凝劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710407512.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107162139B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙華章;孟洪;袁梓文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/52
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/52;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11279
• 代理人: 田昕;葉立濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種同步脫除氨氮和磷的絮凝劑及其制備方法和應(yīng)用，所述絮凝劑包含液態(tài)無(wú)機(jī)鋁系絮凝劑和以[AlO₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂]⁷⁺作為柱化劑將沸石進(jìn)行柱撐制備的柱撐沸石，其中所述柱撐沸石上還負(fù)載有Mg²⁺，所述絮凝劑可以在氨氮和總磷濃度較低時(shí)深度脫除廢水中的氨氮和磷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，具體涉及到一種同步脫除氨氮和磷的絮凝劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)地表水體水華污染事件頻發(fā)，水體富營(yíng)養(yǎng)化成為全國(guó)甚至舉世關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題。氮、磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵因素，減少氮和磷排放，加強(qiáng)含氨氮、磷廢水的綜合治理是減少我國(guó)內(nèi)陸河、湖泊等水體富營(yíng)養(yǎng)化、保障飲用水水源安全的一個(gè)重要途徑。

近年來(lái)氨氮和磷的排放標(biāo)準(zhǔn)正逐步提高。以《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)為例，一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)和一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)中分別規(guī)定了出水氨氮限值為5mg/L和8mg/L(水溫低于12℃時(shí)限值為8mg/L和15mg/L)，總磷限值為0.5mg/L和1.0mg/L。然而，這一限值卻仍與《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)有較大差距，Ⅴ類(lèi)水體水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中氨氮限值為2.0mg/L，總磷限值為0.4mg/L(湖、庫(kù)為0.2mg/L)。特別是當(dāng)前城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)出水常作為城鎮(zhèn)周邊地表水體的補(bǔ)水，只有進(jìn)一步提升氨氮和磷排放標(biāo)準(zhǔn)的，才能有效防治水體的富營(yíng)養(yǎng)化。基于此，部分地區(qū)也制定了更為嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，如北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11890-2012)就規(guī)定了排入北京市II、III類(lèi)水體的新(改、擴(kuò))建城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)出水氨氮限值為1.0mg/L(水溫低于12℃時(shí)限值為1.5mg/L)，總磷限值為0.2mg/L。然而，一般城鎮(zhèn)污水廠(chǎng)二級(jí)生化出水的氨氮為5-10mg/L，總磷為1.0mg/L。因此，要達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，還需要使用深度處理工藝，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水中的氨氮和磷的同步深度去除。

化學(xué)絮凝廣泛應(yīng)用于化工、煉油、醫(yī)藥、食品、材料、冶金、生化、環(huán)保等過(guò)程。在當(dāng)前實(shí)用的水污染控制技術(shù)中，絮凝在應(yīng)用上的優(yōu)先性、普遍性是其他技術(shù)單元無(wú)可比擬的，也是當(dāng)前水處理工藝流程中最常用的處理單元之一，具有操作簡(jiǎn)便、處理效果穩(wěn)定、建設(shè)及升級(jí)改造容易等特點(diǎn)。絮凝法除磷主要通過(guò)投加一定量的絮凝劑(含鐵、鋁、鈣等金屬鹽)，使之與廢水中的磷酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成難溶于水的化合物，然后通過(guò)沉淀使固液分離，達(dá)到廢水除磷的目的。廢水中的銨根離子(NH₄⁺)一般不會(huì)和陰離子形成沉淀，但它可以和某些離子發(fā)生反應(yīng)生成難溶于水的復(fù)鹽，如ZnNH₄PO₄、NiNH₄PO₄、MnNH₄PO₄、MgNH₄PO₄等，通過(guò)生成這些難溶的復(fù)鹽可以去除水中的NH₄⁺。但Zn、Ni、Mn為重金屬元素，對(duì)環(huán)境易產(chǎn)生不良影響，因此一般含有這些重金屬元素的物質(zhì)不會(huì)作為沉淀劑使用。而Mg沒(méi)有毒性，并且是人體必需的元素，對(duì)動(dòng)植物及微生物的生長(zhǎng)繁殖也有很重要的作用，且適量的鎂元素還有利于廢水的生化處理，因此鎂鹽可以作為沉淀劑使用。廢水中的NH₄⁺將會(huì)和PO₄^3-、Mg²⁺發(fā)生反應(yīng)生成難溶于水的復(fù)鹽磷酸銨鎂(MgNH₄PO₄·6H₂O)，從而達(dá)到從廢水中同時(shí)去除氨氮和磷的目的。

磷酸銨鎂又稱(chēng)鳥(niǎo)糞石，因此這種同步脫除氨氮和磷的方法稱(chēng)為鳥(niǎo)糞石沉淀法。但是鳥(niǎo)糞石沉淀法只在處理高濃度氮磷廢水時(shí)有較好的處理效果，在氨氮和總磷濃度較低時(shí)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢水的深度脫除氨氮和磷。當(dāng)前還尚無(wú)能夠?qū)崿F(xiàn)低濃度下同步脫除氨氮和磷的絮凝劑。