申请日20200701
公开(公告)日20201016
IPC分类号C02F1/58; B09B3/00; C01B25/45; C02F101/16
摘要
本发明提供一种利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，该方法先对高镁磷尾矿进行酸解，然后，向酸解液中加入硫酸，进行酸化除钙，得硫酸钙和酸化液，随后，向酸化液中加入氨氮废水，进行析镁反应，得到磷酸铵镁。本发明通过利用废弃物高镁磷尾矿中的Mg、P元素处理高浓度氨氮废水，使氨氮得到有效地去除，其中，高浓度氨氮废水的氨氮去除率可达80‑99%，处理完后的氨氮废水达到国家排放标准，大大降低了氨氮废水的处理成本。同时，本发明在氨氮废水处理过程中，制备出磷酸铵镁产品，其达到了国家级肥料标准，可直接用作缓释肥料，大大提高了废弃物的产品附加值，为高镁磷尾矿的综合利用和氨氮废水的处理提供了理论支持。
权利要求书
1.一种利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将高镁磷尾矿经过多次循环酸浸处理后，得到酸解液;
2)向所述酸解液中滴加一定浓度的硫酸，进行酸化除钙反应，待所述酸化除钙反应结束后，陈化，抽滤，得到硫酸钙和酸化液;
3)向所述酸化液中滴加氨氮废水，搅拌并升温至一定温度，进行析镁反应，待所述析镁反应结束后，陈化，抽滤，得到磷酸铵镁。
2.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤1)的所述酸解液中MgO和P2O5的浓度分别为80-120g/L和18-30g/L。
3.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中所述硫酸的浓度≤18%，且所述硫酸的加入量为所述酸解液中钙的物质的量的1-1.5倍。
4.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中所述酸化除钙反应的反应温度为70-95℃，反应时间为10-40min。
5.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤2)中所述陈化的陈化时间为8-16h。
6.根据权利要求1或4所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中所述氨氮废水的氨氮浓度为1000-10000mg/L。
7.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中所述搅拌的搅拌速度为50-400r/min。
8.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中所述析镁反应的反应温度为20-60℃，反应时间为10-100min。
9.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤3)中所述陈化的陈化时间为10-150min。
10.根据权利要求1所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，其特征在于，所述步骤3)的所述磷酸铵镁中MgO含量为14%-25%，P2O5含量为25-45%。
说明书
一种利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法
技术领域
本发明涉及废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法。
背景技术
高镁磷尾矿是指采选矿企业在一定技术经济条件下在矿山生产过程中产生的“废弃物”，同时又是潜在的二次矿产资源。因此，不论是建库堆积还是当作废物抛弃都严重危害到了自然环境，并且随着磷化工行业的不断发展以及磷矿采选的不断进行，堆存在尾矿库中的磷尾矿逐渐增多，原有的尾矿库以无法满足逐渐增多的尾矿量，新建尾矿库势必破坏山林、农田这些生态环境，而且还损失了磷尾矿中所含的许多有价值的有效成分，所以处理磷尾矿是目前磷化工研究面临的重要课题。
高浓度氨氮废水主要来源于石油化工、有色金属化学冶金、化肥、味精、肉类加工、养殖以及垃圾渗滤液等，这些高浓度氨氮废水(>500mg/L)若未经处理直接排入水体，尤其是排入到流动较缓慢的湖泊、海湾等，容易导致水体富营养化，加速水体藻类以及其他微生物大量繁殖，导致水质下降，甚至是人们的健康。因此，探寻经济高效地去除废水中的高浓度氨氮成为亟待解决的问题之一。
磷酸镁铵沉淀法，又叫化学沉淀法，国外于20世纪60年代开始研究，至20世纪90年底便作为一种新的废水脱氮工艺而迅速兴起，进入了一个崭新的应用阶段。其原理是向含有氨氮的废水中添加磷酸盐和镁盐，通过化学反应生成磷酸镁铵。磷酸铵镁属无色斜方晶系，是一种含N、P、Mg的多元素复合肥，且所有成分全部有效，在水中溶解度极低，由于具有枸溶性，所以施用后，在土壤中可以贮存氮，并在微生物的作用下逐步发生硝化作用，缓慢分解，提供植物养分。磷酸铵镁可作基肥、追肥，宜与其它肥料一起配合施用，作基肥时，宜在酸性土壤上浅施，按镁计算，一般每667m2施用1-1.5kg。施用1次可满足作物整个生长期对营养的需，而不需追肥。即使用量过大，也不易使作物发生烧苗、徒长、倒伏等现象，甚至几年的用量一次施入，也不会引起烧苗。用于蔬菜和禾谷类作物时，应掺混一些速效性化学氮肥。作追肥时宜早施。磷酸镁铵的缓释性、不易淋失的特点，特别适用于缺镁、易淋失养分的沙质土壤和缺镁、高温多雨的南方红壤土。若用磷酸铵镁为包膜材料，在缓释性能上优于包硫尿素，且整个包膜均为植物营养成分，施入土壤后不会造成任何残留物质，在防止二次污染上优于聚合物包膜肥料。在日本采用磷酸铵镁涂覆水溶性颗粒肥料表面，以延长贮存稳定性及提高肥料利用率。在国内为了减少碳酸氢铵肥料的挥发和提高其肥效，在含水3%-5%的碳铵中添加5%-9%的磷酸镁铵制成长效碳酸氢铵，使碳铵具有较好的稳定性，其有效成分明显提高。郑州乐喜施磷复肥技术研究推广中心，以磷酸铵镁为包裹层主体研制的乐喜施(LUXECOTE@)系列控制释放肥料在澳大利亚、美国、新加坡等国用于高尔夫球场、运动场、景观草坪取得了良好的效果。由于磷酸铵镁具有的诸多优越性能，在国外己被列入肥料之列，被称为21世纪的肥料，应用前景广阔。
磷酸铵镁除用作肥料外，还主要用作家禽饲料添加剂、肥料添加剂，在医药上也有应用，也可用于造纸、涂料、氨基甲酸酯、软泡阻燃剂的制造。因此，本专利利用高镁磷尾矿中的Mg、P元素处理氨氮废水，最终制备出磷酸铵镁，不仅实现了对“废弃物”磷尾矿的二次利用，同时减少了由磷尾矿堆积和高浓度氨氮废水的排放而造成的环境污染问题。
此前，已有利用高镁磷尾矿制备磷酸铵镁的方法，公告号为CN 110697674 A的中国发明专利公布了一种利用高镁磷尾矿生产磷酸铵镁的方法，其向高镁磷尾矿含镁料液中加入硫磷混酸和沉淀剂制备出磷酸铵镁固体，成本较高;公告号为CN 104860287 A的中国发明专利公布了一种利用磷尾矿制备磷酸铵镁和硝酸铵镁的方法，其利用硝酸酸解磷尾矿，并用硫酸铵进行脱钙处理，向脱钙液中加入氨水制得磷酸铵镁肥料;公告号为CN109867385 A的中国发明专利公布了一种提高鸟粪石沉淀法处理垃圾渗滤液中氨氮效率的方法，其以鸟粪石沉淀和Fenton联合的方法来提高鸟粪石沉淀处理垃圾渗滤液的效果，从而使得去除效果得到非常明显的提升;公告号为CN 103848540 A的中国发明专利公布了一种鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的工艺方法，其向废水中投加一定的镁源和磷源，控制一定的pH值，经反应后，沉淀物沉淀在反应器底部，经固液分离分离出鸟粪石，污水进入厌氧池进一步处理，排出的鸟粪石作为缓释肥料售出。
本发明通过利用磷尾矿中的Mg、P元素处理高浓度氨氮废水，使氨氮得到有效地去除，处理完后的氨氮废水达到国家排放标准，且制备出磷酸铵镁产品，可直接用作缓释肥料。本发明过程简单操作方便，为高镁磷尾矿的综合利用和氨氮废水的处理，及进一步工业化提供理论支持。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，以解决现有氨氮废水处理成本高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法，包括以下步骤：
1)将高镁磷尾矿经过多次循环酸浸处理后，得到酸解液;
2)向所述酸解液中滴加一定浓度的硫酸，进行酸化除钙反应，待所述酸化除钙反应结束后，陈化，抽滤，得到硫酸钙和酸化液;
3)向所述酸化液中滴加氨氮废水，搅拌并升温至一定温度，进行析镁反应，待所述析镁反应结束后，陈化，抽滤，得到磷酸铵镁。
可选地，所述步骤1)的所述酸解液中MgO和P2O5的浓度分别为80-120g/L和18-30g/L。
可选地，所述步骤2)中所述硫酸的浓度≤18%，且所述硫酸的加入量为所述酸解液中钙的物质的量的1-1.5倍。
可选地，所述步骤2)中所述酸化除钙反应的反应温度为70-95℃，反应时间为10-40min。
可选地，所述步骤2)中所述陈化的陈化时间为8-16h。
可选地，所述步骤3)中所述氨氮废水的氨氮浓度为1000-10000mg/L。
可选地，所述步骤3)中所述搅拌的搅拌速度为50-400r/min。
可选地，所述步骤3)中所述析镁反应的反应温度为20-60℃，反应时间为10-100min。
可选地，所述步骤3)中所述陈化的陈化时间为10-150min。
可选地，所述步骤3)的所述磷酸铵镁中MgO含量为14%-25%，P2O5含量为25-45%。
相对于现有技术，本发明所述的利用高镁磷尾矿处理高浓度氨氮废水的方法具有以下优势：
1、本发明通过利用废弃物高镁磷尾矿中的Mg、P元素处理高浓度氨氮废水，使氨氮得到有效地去除，其中，高浓度氨氮废水的氨氮去除率可达80-99%，处理完后的氨氮废水达到国家排放标准，大大降低了氨氮废水的处理成本。同时，本发明在氨氮废水处理过程中，制备出磷酸铵镁产品，其达到了国家级肥料标准，可直接用作缓释肥料，大大提高了废弃物的产品附加值，为高镁磷尾矿的综合利用和氨氮废水的处理提供了理论支持。
2、本发明所用高镁磷尾矿及氨氮废水均属工业废弃物，且具有流程简短、操作方便的优点，为企业减负增收提供了理论依据。（发明人张华丽;夏琰;吴汉军）