一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法与流程

本发明涉及固体废物资源化利用、高氨氮废水氮元素回收，具体为一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法。

背景技术：

1、沼液、垃圾渗滤液、工业废水常常含有高浓度的氨氮。传统的生物脱氮需要经过氨氮硝化转化为硝酸盐，硝酸盐再通过电子供体被微生物还原为氮气实现脱氮。生物硝化-反硝化脱氮能耗高、水力停留时间长，导致处理成本高昂。短程硝化-反硝化、厌氧氨氧化技术虽然能够节省脱氮能耗，但是厌氧氨氧化微生物增值代谢速度慢，需要较高的水温，水处理系统控制复杂、困难。

2、鸟粪石(mg(nh)4po4·6h2o)结晶法可以用来回收废水中的氨氮，已经是相对比较成熟的技术，在国内外都有很多的研究报道，其优势在于可以回收废水中的氨氮成为高价值的肥料。但是，目前存在的障碍在于，回收废水中高浓度氨氮，需要投加大量的磷酸盐和镁盐。由于镁盐，特别是磷酸盐价格高，导致鸟粪石结晶法从废水中回收氨氮存在经济性制约。

3、解决该问题的关键在于用经济、有效的方法获得鸟粪石结晶法回收氨氮所必须的镁、磷原料。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，解决了胶磷矿尾矿难利用、高氨氮废水难处理和鸟粪石结晶法成本高等问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，具体包括以下步骤：

5、s1、选择脱水胶磷矿尾矿，含水量<65％，按照干基质量百分比磷灰石>10％、白云石>20％和石英<65％；

6、s2、用高氨氮废水稀释浓硫酸得到质量浓度5-30％的硫酸溶液；

7、s3、测定胶磷矿尾矿与酸溶液反应的耗酸量，得到硫酸溶液与胶磷矿尾矿计量比；

8、s4、首选把所需量的硫酸溶液加入到反应罐中，在机械搅拌的同时，按照酸溶液与尾矿计量比，把胶磷矿尾矿缓慢加入到硫酸溶液中，尾矿投加完后继续搅拌反应10-60min；

9、s5、反应后的浆料输送到脱水设备，固体酸浸渣洗涤后作为建筑材料的原料使用；

10、s6、脱水设备输出的酸浸液体加入到待处理的高氨氮废水池，用5-30％氢氧化钠溶液调整池中水的ph为8.5-10；

11、s7、废水进入沉淀分离池，沉淀物经脱水得到高价值鸟粪石缓释肥，沉淀池出水进一步处理，直至达到废水排放标准。

12、优选的，所述步骤s1中选择的磷灰石干基质量百分比为24.4％、白云石干基质量百分比为28.6％和石英干基质量百分比为46％。

13、优选的，所述步骤s2中高氨氮废水是从垃圾发电厂渗滤液厌氧发酵罐出水采集的沼液，体积为45-55l，ph为8-9。

14、优选的，高氨氮废水的氨氮浓度为3100mg/l，tn浓度3353mg/l，cod6500mg/l，tp30mg/l，ss13240mg/l，盐度10548mg/l，色度1220倍。

15、优选的，所述步骤s4中尾矿投加完后搅拌反应10min。

16、优选的，所述步骤s5中固体酸浸渣用沼液洗涤，滤渣单独处理，并且洗涤液用于稀释浓硫酸。

17、优选的，所述步骤s6中按照磷:氨氮＝1:1的比例向装有2l沼液的反应罐中加入尾矿酸浸液体，用5％氢氧化钠溶液调整调整池中水的ph为8.5-10，搅拌结晶30min。

18、优选的，所述步骤s7中沼液经过鸟粪石结晶回收氨氮后，废水的ph9.5，氨氮258mg/l，cod3700 mg/l，tp9.2 mg/l，ss1100 mg/l，盐度4740mg/l，色度196倍。

19、发明人调查研究发现我国大部分磷矿为胶磷矿，而且大部分为白云石型胶磷矿，其中的矿物组成为磷灰石、石英、白云石。胶磷矿中的白云石在硫酸酸浸过程中被溶解，释放的镁离子增加了磷酸的粘度，影响磷酸与酸浸渣的分离，也影响磷酸的质量。为此白云石型胶磷矿需要进行反浮选选矿脱镁、脱硅，导致产生大量胶磷矿尾矿，其中含有磷灰石状态的磷，含有大量白云石状态的镁，可用廉价的硫酸溶液同时浸出其中的镁、磷并实现与钙、硅分离，浸出液中镁的摩尔浓度稍大于磷的摩尔浓度，完全可以满足鸟粪石结晶法回收废水中氨氮的需求，从而解决了鸟粪石结晶法应用经济性的问题。

20、本发明是为避免现有鸟粪石结晶法回收废水中氨氮技术所存在的不足之处，提供一种基于酸溶胶磷矿尾矿的高氨氮废水氨回收方法。

21、发明人对我国磷矿尾矿调查发现，白云石型胶磷矿反复选尾矿粒径在200目以下，颗粒细小，其中主要矿物为石英，残存有大量白云石和纳米粒级的磷灰石，磷灰石含量大约10-35％，白云石含量大约15-35％。白云石类型胶磷矿尾矿可以直接用硫酸浸出其中的磷和镁用于鸟粪石结晶法从高氨氮废水中回收氨氮。由于镁和磷来源于尾矿，硫酸价格低廉，酸浸胶磷矿尾矿获得含有镁、磷的浸出液，是廉价的镁磷来源。

22、(三)有益效果

23、本发明提供了一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

24、(1)、该利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，通过基于胶磷矿尾矿含有大量白云石、磷灰石，具有很好的硫酸浸出活性并实现与钙、硅分离的认识，发明了利用硫酸酸浸固体废弃物胶磷矿尾矿，获得含有镁、磷的弱酸性浸出液，镁的摩尔浓度大于磷的摩尔浓度，恰好满足作为鸟粪石结晶法从废水中回收氨氮的镁、磷比例要求。由于工业浓硫酸价格低廉，镁、磷来源于胶磷矿尾矿，获得富含镁、磷的浸出具有低廉的价格优势，解决了鸟粪石结晶法投加镁、磷化合物导致成本过高的问题。

25、(2)、该利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，通过用硫酸浸出胶磷矿尾矿中的磷，实现了胶磷矿尾矿中磷的高效回收和资源化利用，有助于提高磷资源利用率，对于白云石型低品位胶磷矿加工具有重要价值。

26、(3)、该利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，既实现了固体废弃物中磷的资源化，又提供了廉价的镁磷原料。酸浸残渣主要是石英和石膏，具有自固结活性，有助于尾矿处置和利用。

27、(4)、我国胶磷矿资源丰富，胶磷矿选矿尾矿储量巨大，占用大量土地，本发明为解决胶磷矿尾矿出路提供了新的途径。

技术特征：

1.一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：所述步骤s1中选择的磷灰石干基质量百分比为24.4％、白云石干基质量百分比为28.6％和石英干基质量百分比为46％。

3.根据权利要求1所述的一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：所述步骤s2中高氨氮废水是从垃圾发电厂渗滤液厌氧发酵罐出水采集的沼液，体积为45-55l，ph为8-9。

4.根据权利要求3所述的一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：高氨氮废水的氨氮浓度为3100mg/l，tn浓度3353mg/l，cod6500mg/l，tp30mg/l，ss13240mg/l，盐度10548mg/l，色度1220倍。

5.根据权利要求1所述的一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：所述步骤s4中尾矿投加完后搅拌反应10min。

6.根据权利要求1所述的一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：所述步骤s5中固体酸浸渣用沼液洗涤，滤渣单独处理，并且洗涤液用于稀释浓硫酸。

7.根据权利要求1所述的一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：所述步骤s6中按照磷:氨氮＝1:1的比例向装有2l沼液的反应罐中加入尾矿酸浸液体，用5％氢氧化钠溶液调整调整池中水的ph为8.5-10，搅拌结晶30min。

8.根据权利要求1所述的一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，其特征在于：所述步骤s7中沼液经过鸟粪石结晶回收氨氮后，废水的ph9.5，氨氮258mg/l，cod3700 mg/l，tp9.2 mg/l，ss1100 mg/l，盐度4740mg/l，色度196倍。

技术总结本发明公开了一种利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，基于胶磷矿尾矿含有大量白云石、磷灰石，具有很好的硫酸浸出活性并实现与钙、硅分离的认识，发明了利用硫酸酸浸固体废弃物胶磷矿尾矿，获得含有镁、磷的弱酸性浸出液，该浸出液与高氨氮废水混合经pH调整后沉淀得到高价值鸟粪石缓释肥。本发明涉及固体废物资源化利用、高氨氮废水氮元素回收技术领域。该利用胶磷矿尾矿酸浸液回收高氨氮废水氮的方法，镁的摩尔浓度与磷的摩尔浓度，恰好满足作为鸟粪石结晶法从废水中回收氨氮的镁、磷比例要求。由于工业浓硫酸价格低廉，镁、磷来源于胶磷矿尾矿，获得富含镁、磷的浸出具有低廉的价格优势，解决了鸟粪石结晶法投加镁、磷化合物导致成本过高的问题。技术研发人员：刘晓吉,陈天虎,张佳佳,王晓,封全武,邹雪华,刘海波,张莹莹,王志华,高明受保护的技术使用者：中节能（肥西）环保能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5