申请日2018.03.14
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号C02F1/42; B01J39/14; B01J41/08; B01J49/06; B01J49/07; C05B7/00; C02F101/16
摘要
本发明公开了一种含氮磷污水处理回收的方法的处理技术，操作步骤分别为：原材料预处理、装填处理容器、氮磷污水处理、原材料再生回收、再生液回收及氮磷肥料加工，可以有效吸附污水中的氮磷，即使是低浓度的氮磷也可以选择性吸附富集，不含氮磷的盐溶液可以再次循环利用对饱和后的固定床进行再生，极大减少了离子交换技术再生药品的消耗，此技术工艺不仅高效选择性吸附处理氮磷污水，在通过对氮磷的回收利用做成有价值的高纯度肥料的同时实现了再生液的循环可持续利用，操作简单，可以根据水量通过调节材料的用量来适用于大中小型不同应用，基础建设简单，可循环利用的材料及再生液，以及回收氮磷生产的肥料都极大降低了成本。
权利要求书
1.一种含氮磷污水处理回收的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
第一步，原材料预处理，准备5%-10%的盐溶液，将所需数量的粒径1-2mm的天然斜发沸石浸没于盐溶液中1h，同样，另将与沸石吸附容量相当数量的新型纳米锆复合离子交换树脂单独浸没于同等浓度的盐溶液中1h，浸泡完成后，将材料冲洗后备用;
第二步，装填处理容器，将天然斜发沸石装填入第一固定床容器(1)作为阳离子交换材料，将新型纳米锆复合离子交换树脂装填入第二固定床容器(2)作为阴离子交换材料;
第三步，氮磷污水处理，将含有氮磷的废水先通过第一固定床容器(1)，再通过第二固定床容器(2),再排出;
第四步,原材料再生回收，通过监测出水中氮磷的含量，当氮磷浓度超过进水氮磷浓度的80%时，用5%-10%的盐溶液作为再生液反向依次流过第二固定床容器(2)和第一固定床容器(1)，之后进入到搅拌桶(3)中，再生液先自上而下流过新型纳米锆复合离子交换树脂,使磷解吸附，再自下而上流过沸石，使氨氮解吸附，达到对两种材料的同时再生，并将吸附的氨氮和磷富集于再生液中，使污水中低浓度的氮磷转化为再生液中高浓度的氮磷;
第五步，再生液回收及氮磷肥料加工，在搅拌桶(3)中加入氯化镁，使镁离子与再生液中的氨氮和磷酸根浓度形成摩尔浓度1：1：1，镁离子即可于铵根和磷酸根共沉淀形成高纯度的磷酸铵镁，通过对上清液和沉淀进行分离，即可得到可以循环可持续利用的盐溶液和可作为氮磷肥的磷酸铵镁沉淀，在过滤后，沉淀物可回收作为优质的氮磷肥料，而过滤后的高浓度盐溶液可作为新的再生液进行循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种含氮磷污水处理回收的方法，其特征在于:所述阴离子交换材料为对磷有选择吸附性的新型纳米锆复合离子交换树脂HAIX-NanoZr，纳米锆颗粒对磷有选择吸附性，而树脂本身的官能团仍可吸附硝酸根等阴离子。
3.根据权利要求1所述的一种含氮磷污水 处理回收的方法，其特征在于:所述第四步中再生后的离子交换材料在进行简单的冲洗后可以持续重复使用。
说明书
一种含氮磷污水处理回收的方法的处理技术
技术领域
本发明涉及污水处理离子交换技术领域，特别涉及一种含氮磷污水处理回收的方法的处理技术。
背景技术
含氮磷污水广泛存在于污水处理领域，生活污水，雨污混流污水及接受其排放的地表水中常含有过量的氨氮及磷。常见的大量生活污水的生物处理方法利用微生物对氨氮进行硝化和反硝化使水体中的氮进入大气中。微生物除磷则通过微生物将水体中的磷富集后随底泥排出。各个环节需要严格的控制好氧厌氧条件且停留时间长，并随着外界环境变化微生物的活动受到影响，常常会有出水氨氮超标的情况发生，并且出水中仍存在微量磷的排放。磷是导致藻类疯长并消耗水体中溶解氧的关键因素，低至0.03ppm的磷即可使藻类大量生长。且生物处理方法无法对氮磷进行有效回收。离子交换作为一种选择吸附技术在污水和水处理领域有着广泛的应用，诸如沸石等天然离子交换材料对氨氮有很强的选择吸附作用，即使是在高浓度的氯离子和硫酸根的干扰下也可以选择吸附氨氮从而在处理水的同时对氨氮进行富集。但是普通阴离子交换材料对磷并不具有选择吸附性，在污水中有其他高浓度离子的时候，普通阴离子交换树脂对磷的吸附容量会大大降低。同时在离子交换材料达到饱和后往往需要大量的药品对其进行再生。离子交换技术本身操作简单且能耗低，但使用后的高浓度再生液的处置和化学药品的消耗成为离子交换技术的主要成本制约。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含氮磷污水处理回收的方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷，可以对含氮磷污水中的氨氮及磷实现选择吸附，同时将富集的氨氮回收为高纯度的氮磷肥，并同时避免基于离子交换材料再生带来的高浓度再生液处置及药品消耗的问题，实现对再生液的循环可持续利用。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：该方法包括以下步骤：
第一步，原材料预处理，准备5%-10%的盐溶液，将所需数量的粒径1-2mm的天然斜发沸石浸没于盐溶液中1h，同样，另将与沸石吸附容量相当数量的新型纳米锆复合离子交换树脂单独浸没于同等浓度的盐溶液中1h，浸泡完成后，将材料冲洗后备用;
第二步，装填处理容器，将天然斜发沸石装填入第一固定床容器作为阳离子交换材料，将新型纳米锆复合离子交换树脂装填入第二固定床容器作为阴离子交换材料，新型纳米锆复合离子交换树脂针对普通离子交换树脂不具备对磷的选择吸附性问题做了改进，通过对普通树脂和纳米锆颗粒的有机复合，使树脂具备双官能团，在实现普通阴离子交换的同时，由纳米锆颗粒实现对磷的选择吸附性;
第三步，氮磷污水处理，将含有氮磷的废水先通过第一固定床容器，再通过第二固定床容器,再排出;
第四步,原材料再生回收，通过监测出水中氮磷的含量，当氮磷浓度超过进水氮磷浓度的80%时，用5%-10%的盐溶液作为再生液反向依次流过第二固定床容器和第一固定床容器，之后进入到搅拌桶中，再生液先自上而下流过新型纳米锆复合离子交换树脂,使磷解吸附，再自下而上流过沸石，使氨氮解吸附，最大减少氮磷渗出，达到对两种材料的同时再生，并将吸附的氨氮和磷富集于再生液中，使污水中低浓度的氮磷转化为再生液中高浓度的氮磷;
第五步，再生液回收及氮磷肥料加工，在搅拌桶中加入氯化镁，使镁离子与再生液中的氨氮和磷酸根浓度形成摩尔浓度1：1：1，镁离子即可于铵根和磷酸根共沉淀形成高纯度的磷酸铵镁，通过对上清液和沉淀进行分离，即可得到可以循环可持续利用的盐溶液和可作为氮磷肥的磷酸铵镁沉淀，在过滤后，沉淀物可回收作为优质的氮磷肥料，而过滤后的高浓度盐溶液可作为新的再生液进行循环使用。
优选的，所述阴离子交换材料为对磷有选择吸附性的新型纳米锆复合离子交换树脂HAIX-NanoZr，纳米锆颗粒对磷有选择吸附性，而树脂本身的官能团仍可吸附硝酸根等阴离子。
优选的，所述第四步中再生后的离子交换材料再进行简单的冲洗后可以持续重复使用。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明是一种含氮磷污水处理回收的方法，1.可以有效吸附污水中的氮磷，即使是低浓度的氮磷也可以选择性吸附富集，尤其是新型纳米锆复合离子交换树脂，即使在高浓度离子背景下也可以有效吸附处理1ppm左右的磷，如图7所示。
2.所使用材料均可以有效的进行再生，如图3和图8所示，再生后的材料可以循环可持续利用。
3.在对含氮磷污水中的氨氮及磷实现选择吸附的同时，可以将富集的氨氮回收为高纯度的氮磷肥，并同时避免基于离子交换材料再生带来的高浓度再生液处置及药品消耗的问题，实现对再生液的循环可持续利用。
4.操作简单，可以根据水量通过调节材料的用量来适用于大中小型不同应用，基础建设简单，可循环利用的材料及再生液，以及回收氮磷生产的肥料都极大降低了成本。