公布日：2022.01.04
申请日：2021.11.19
分类号：C02F9/04(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种氨氮废水处理方法及系统，利用磷酸铵锰的溶度积常数显著低于其他形态锰盐的溶度积常数，先对氨氮废水进行水质调整，加入磷酸盐溶液并调节pH为7～10，然后加入二价锰离子溶液，使得铵根离子与磷酸根离子、二价锰离子充分反应生成磷酸铵锰沉淀，通过固液分离完成氨氮去除，再通入氧化剂使水体中残留的二价锰离子转化为固态二氧化锰分离除去，所得产水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸铵锰的纯度大于85％，具有良好的环保和经济效益。
权利要求书
1.一种氨氮废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、向氨氮废水中加入磷酸盐溶液，调节pH为7～10，加入二价锰离子溶液，固液分离，得到磷酸铵锰固体和清液Ⅰ；S2、向清液Ⅰ中加入氧化剂，使清液Ⅰ中残留的二价锰离子转化为固态二氧化锰，形成二氧化锰悬浮液；S3、对二氧化锰悬浮液进行膜分离，得到清液Ⅱ即为处理后产水。
2.如权利要求1所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：1)所述磷酸盐溶液为磷酸溶液、磷酸氢二钠溶液、磷酸二氢钠溶液中任一种；2)所述调节pH具体为加入碱溶液；3)所述二价锰离子溶液为氯化锰溶液或硫酸锰溶液；4)步骤S1中加入二价锰离子溶液后还包括搅拌；5)所述固液分离选自重力沉降、滤布过滤或膜过滤；6)所述铵根离子与磷酸根离子的摩尔比为1:1～1.1；7)所述二价锰离子与铵根离子的摩尔比为1.2～1.5:1；8)所述氧化剂为空气、氧气、次氯酸钠、双氧水或过氧化物中的一种或几种的复合；9)步骤S2中加入氧化剂后还包括搅拌；10)步骤S3中所述膜分离的精度小于5μm；11)产水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸铵锰的纯度大于85％。
3.如权利要求2所述的氨氮废水处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：i.特征2)中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液；ii.特征4)中，所述搅拌控制搅拌雷诺数为50000～1000000，时间为1～5小时；iii.特征5)中，固液分离后水中悬浮物浓度小于30ppm；iv.特征8)中，所述氧化剂为空气时，控制气水比为6～15:1。
4.一种氨氮废水处理系统，其特征在于，包括依次流体连通的反应槽Ⅰ(1)、反应槽Ⅱ(2)、固液分离装置(3)、氧化反应槽(4)、膜分离装置(5)；所述反应槽Ⅰ(1)，设有氨氮废水进口、磷酸盐溶液进液口(001)、碱溶液进液口(002)和调整后废水出口，用于对氨氮废水进行水质调整；所述反应槽Ⅱ(2)，设有调整后废水进口、二价锰离子溶液进液口(003)和反应后水体出口，用于使磷酸铵锰溶液充分反应；所述调整后废水进口与所述反应槽Ⅰ(1)的调整后废水出口连通；所述固液分离装置(3)，设有反应后水体入口和清液Ⅰ出口，用于将水体中反应析出的磷酸铵锰分离出来；所述反应后水体入口与所述反应槽Ⅱ(2)的反应后水体出口连通；所述氧化反应槽(4)，设有清液Ⅰ入口、氧化剂加入口(004)和二氧化锰悬浮液出口，用于将水体中二价锰离子转化为固态二氧化锰；所述清液Ⅰ入口与所述固液分离装置(3)的清液Ⅰ出口连通；所述膜分离装置(5)，设有二氧化锰悬浮液入口和清液Ⅱ出口，用于将水体中反应析出的固态二氧化锰分离出来；所述二氧化锰悬浮液入口与所述氧化反应槽(4)的二氧化锰悬浮液出口连通。
5.如权利要求4所述的氨氮废水处理系统，其特征在于，还包括如下技术特征中的任一项：(1)所述反应槽Ⅰ(1)还包括与所述氨氮废水进口所连通的进水管道，所述磷酸盐溶液进液口(001)和碱溶液进液口(002)设在所述进水管道上；(2)所述反应槽Ⅰ(1)设有用于搅拌氨氮废水的搅拌装置；所述磷酸盐溶液进液口(001)和碱溶液进液口(002)设在所述反应槽Ⅰ(1)上。
6.如权利要求4所述的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述反应槽Ⅱ(2)还设有用于使二价锰离子溶液与调整后废水混合均匀的搅拌装置。
7.如权利要求4所述的氨氮废水处理系统，其特征在于，所述反应槽Ⅱ(2)还包括连通调整后废水进口与所述反应槽Ⅰ(1)调整后废水出口的连通管道，所述二价锰离子溶液进液口(003)设在所述连通管道上，用于向调整后废水中加入二价锰离子溶液。
8.如权利要求4所述的氨氮废水处理系统，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：a)、所述固液分离装置(3)选自重力式沉淀池、滤布式过滤设备或膜过滤设备；b)、所述膜分离装置(5)选自浸没式陶瓷膜过滤设备或管式分离膜设备。
9.如权利要求4所述的氨氮废水处理系统，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：(a)、所述氧化反应槽(4)连接有鼓风机，所述鼓风机的出风口与氧化反应槽(4)的氧化剂加入口(004)连通；(b)、所述氧化反应槽(4)设有用于使清液Ⅰ与氧化剂混合均匀的搅拌装置。
10.如权利要求9所述的氨氮废水处理系统，其特征在于，特征(a)中，所述氧化剂加入口(004)位于所述氧化反应槽(4)的底部，所述氧化反应槽(4)内还设有与所述氧化剂加入口(004)连通的曝气装置。
发明内容
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的不足，本发明提供一种氨氮废水处理方法及系统。
本发明解决问题的技术方案如下：
为了解决上述氨氮废水处理的技术问题，本发明通过分析磷酸铵锰的沉淀特性，同离子形态的组合，结合工程反应控制手段，充分发挥磷酸铵锰的沉淀特性，满足完成氨氮从水体中去除的同时，又可避免锰离子的残留，从而提供了一种有效的水中氨氮去除方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种氨氮废水处理方法，包括以下步骤：
S1、向氨氮废水中加入磷酸盐溶液，调节pH为7～10，加入二价锰离子溶液，固液分离，得到磷酸铵锰固体和清液Ⅰ；
S2、向清液Ⅰ中加入氧化剂，使清液Ⅰ中残留的二价锰离子转化为固态二氧化锰，形成二氧化锰悬浮液；
S3、对二氧化锰悬浮液进行膜分离，得到清液Ⅱ即为处理后产水。
进一步地，所述磷酸盐溶液为磷酸溶液、磷酸氢二钠溶液、磷酸二氢钠溶液中任一种。
进一步地，所述调节pH具体为加入碱溶液。
进一步地，所述二价锰离子溶液为氯化锰溶液或硫酸锰溶液。
进一步地，步骤S1中加入二价锰离子溶液后还包括搅拌。
进一步地，所述固液分离选自重力沉降、滤布过滤或膜过滤。
进一步地，所述二价锰离子与铵根离子的摩尔比为1.2～1.5:1。
进一步地，所述铵根离子与磷酸根离子的摩尔比为1:1～1.1。
进一步地，所述氧化剂为空气、氧气、次氯酸钠、双氧水或过氧化物中的一种或几种的复合。
进一步地，步骤S2中加入氧化剂后还包括搅拌。
进一步地，步骤S3中所述膜分离的精度小于5μm。
本发明提供的氨氮废水处理方法，产水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸铵锰的纯度大于85％。
本发明第二方面提供一种氨氮废水处理系统，包括依次流体连通的反应槽Ⅰ、反应槽Ⅱ、固液分离装置、氧化反应槽、膜分离装置；
所述反应槽Ⅰ，设有氨氮废水进口、磷酸盐溶液进液口、碱溶液进液口和调整后废水出口，用于对氨氮废水进行水质调整；
所述反应槽Ⅱ，设有调整后废水进口、二价锰离子溶液进液口和反应后水体出口，用于使磷酸铵锰溶液充分反应；所述调整后废水进口与所述反应槽Ⅰ的调整后废水出口连通；
所述固液分离装置，设有反应后水体入口和清液Ⅰ出口，用于将水体中反应析出的磷酸铵锰分离出来；所述反应后水体入口与所述反应槽Ⅱ的反应后水体出口连通；
所述氧化反应槽，设有清液Ⅰ入口、氧化剂加入口和二氧化锰悬浮液出口，用于将水体中二价锰离子转化为固态的二氧化锰；所述清液Ⅰ入口与所述固液分离装置的清液Ⅰ出口连通；
所述膜分离装置，设有二氧化锰悬浮液入口和清液Ⅱ出口，用于将水体中反应析出的二氧化锰分离出来；所述二氧化锰悬浮液入口与所述氧化反应槽的二氧化锰悬浮液出口连通。
本发明的主要处理对象为氨氮废水，利用磷酸铵锰的溶度积常数显著低于其他形态锰盐的溶度积常数，先对氨氮废水进行水质调整，加入磷酸盐溶液并调节pH为7～10，然后加入二价锰离子溶液，使得铵根离子与磷酸根离子、二价锰离子充分反应生成磷酸铵锰沉淀，通过固液分离完成氨氮去除，再通入氧化剂使水体中残留的二价锰离子转化为固态二氧化锰分离除去，所得产水的氨氮去除率≥90％，所得磷酸铵锰的纯度大于85％，具有良好的环保和经济效益。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供的氨氮废水处理方法首先加入磷酸盐溶液并调节pH，然后加入二价锰离子溶液，通过控制铵锰比例，使反应生成磷酸铵锰，由于磷酸铵锰的溶度积常数显著低于其他形态锰盐的溶度积常数，因此反应控制更为容易，氨氮去除效率高。
2、本发明中磷酸铵锰的物质分子构型明确，产物类别单一，可通过反应完成氨氮去除的同时，将其转化为磷酸铵锰的产物进行离子回收，创造有益的经济价值；水体残留的锰离子通过氧化转化为可通过精密过滤与水体分离完全的固态二氧化锰，转化过程方便可控，使得锰离子残留量极少，产水保障性好。
3、本发明提供的氨氮废水处理系统控制简单，运行成本低、抗冲击性强，通过调节加药量能够处理不同浓度的氨氮废水，产水质量稳定，便于推广。
（发明人：王厦）