專利名稱：一種利用廢棄水泥除磷的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于水環(huán)境治理技術(shù)領域，特別涉及一種利用廢棄水泥除磷的方法，它適用于含磷廢水的處理及富營養(yǎng)化水體磷負荷的削減。
背景技術(shù)：
水體富營養(yǎng)化是一個全球性的問題，而高營養(yǎng)鹽負荷是水體富營養(yǎng)化的主要成因之一?？刂?、降低水體營養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度是國內(nèi)外學者的共識。磷作為湖泊富營養(yǎng)化最常見的限制因子，控制水體磷負荷是富營養(yǎng)化治理的基本條件之一。大量含磷廢水不斷匯入湖泊、河流、水庫等水體是造成納污水體磷負荷偏高的主要原因。因此，如何有效去除外源污染中的磷以及降低富營化養(yǎng)水體中磷濃度顯得至關重要。目前，國內(nèi)外常用的除磷方法有化學法、生物法等。化學法是通過投加化學沉淀劑與廢水中的磷酸鹽生成難溶沉淀物，進而把磷分離出去，同時形成的絮凝體對磷也有吸附去除作用。化學法工藝簡單，運行可靠。但是運行費用高，且產(chǎn)生大量的化學污泥，易造成二次污染(MorseG. K. Review :Phosphorus removal and recovery technologies [J]. TheScience of the Total Environment. 1998,212(1) :69-81.)。生物法是利用聚磷菌在厭氧狀態(tài)下釋磷，在好氧狀態(tài)下過量吸磷，并通過最終排泥來實現(xiàn)生物除磷的目的。生物法能有效去除磷，運行費用低，并且能夠在去除磷的同時完成對有機物的去除。但生物法除磷工藝運行的穩(wěn)定性比較差，且易受溫度，pH等多種因素的影響(Mino T. Microbiology andbiochemistry of the enhanced biological phosphate removal process[J]. Water Research. 1998,32(11) :3193-3207.)。以上兩種方法各有不足，而吸附法在一定程度上可以彌補以上方法的不足。吸附法除磷是利用吸附劑提供的大比表面積，通過磷在吸附劑表面的附著吸附、離子交換或表面沉淀過程，實現(xiàn)磷從污染水體中的分離，并可通過進一步解吸處理回收磷資源。吸附法除磷工藝簡單，運行可靠，可以作為生物除磷法的必要補充，也可以作為單獨的除磷手段 (丁文明，黃霞.廢水吸附法除磷的研究進展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設備，2002，3 (10) 23-27.)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了一種利用廢棄水泥除磷的方法，且具有廉價易得，使用操作簡單，除磷效果好，同時實現(xiàn)除磷和垃圾處置的雙贏等優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施由于城市建設的飛速發(fā)展，大量房屋拆建導致建筑垃圾隨處堆放，既浪費資源又占用土地。本發(fā)明將廢棄的水泥磨成粉末作為磷吸附劑，廢棄水泥粉末中含有大量的Ca2+、 Al3+、Fe3+和Mg2+等能和磷酸鹽發(fā)生化學反應，同時利用水泥粉末顆粒表面的物理吸附達到除磷的目的。該吸附劑廉價易得，使用操作簡單，除磷效果好，能同時實現(xiàn)除磷和垃圾處置的雙贏。
一種利用廢棄水泥除磷的方法，其步驟是A 將廢棄水泥粉碎磨細后過90-120目篩，稱取不同用量于250mL錐形瓶中；B 添加IOOmL不同磷濃度(5_50mg/L)的模擬廢水；C 在恒溫(5_35°C )振蕩器上振蕩一定時間(l_48h)之后離心測定上清液中磷 (TP)的濃度。(1)以磷濃度為25mg/L的廢水為例，水泥粉末的最佳用量為2. 5-3. 5g/L，最佳溫度為2246°C，最佳振蕩時間為7-9h。(2)水泥粉末最佳用量與廢水磷濃度之間呈線性關系y = 0. 0955X+0. 351 (相關系數(shù)R2 = 0. 9872)，式中χ為磷(TP)濃度，單位為mg/L ；y為水泥粉末的最佳用量，單位為g/ L。從而可以通過已知的磷濃度來確定水泥粉末的最佳用量。本發(fā)明將廢棄的水泥磨成粉末作為磷吸附劑用于對污染水體磷的去除。以磷濃度為25mg/L的廢水為例，吸附劑水泥粉末用量為3g/L時，TP的去除率達到95. 13%。溫度為 25°C時磷(TP)去除率為94. M%。振蕩時間為時磷(TP)去除率為94. 02%。而且該材料廉價易得，使用操作簡單、高效、無環(huán)境污染、適宜范圍廣等優(yōu)點?？梢詰糜诤讖U水的處理以及富營養(yǎng)化水體磷負荷的消減，同時提供了廢棄建筑垃圾資源化利用的新途徑。


圖1為一種處理磷濃度為25mg/L廢水時，水泥粉末用量與磷去除關系的曲線示意圖。圖2為一種處理磷濃度為25mg/L廢水時，溫度與磷去除關系的曲線示意圖。圖3為一種處理磷濃度為25mg/L廢水時，振蕩時間與磷去除關系的曲線示意圖。圖4為一種水泥粉末最佳用量與廢水磷濃度之間關系的示意圖。
具體實施例方式實施例1 一種利用廢棄水泥除磷的方法，其步驟是A 稱取不同用量(0. 2g、0. 3g、0. 4g、0. 6g、0. 8g、l. 0g、l. 2g、l. 5g、2. Og)的水泥粉末于250mL錐形瓶中；B 于各錐形瓶中加入IOOmL的磷濃度為25mg/L的廢水，將錐形瓶封口置于恒溫振蕩器中，溫度設定為25士 1°C ；C 振蕩對士 Ih后離心測定上清液中TP濃度。由圖1可知，隨著水泥粉末用量的增加，溶液中磷(TP)濃度逐漸降低，去除率逐漸升高。當用量從2g/L增加到3g/L時，磷(TP)去除率的迅速上升，從49. 06%升高至 95. 13% ；當用量繼續(xù)增大，磷(TP)去除率趨于穩(wěn)定。水泥粉末用量從3g/L至20g/L，TP 去除率僅升高4. 30%。因此，為了確保磷的高效去除和材料的有效利用，在處理磷濃度為 25mg/L廢水時，認為水泥粉末的最佳用量為2. 5-3. 5g/L。實施例2 與實施例1不同的是稱取0. 3g的水泥粉末于250mL錐形瓶中，加入IOOmL的磷濃度為25mg/L的廢水。設置不同的溫度(5°C或10°C或15°C或20°C或25°C或30°C或35°C)，溫度對廢水中磷去除的影響如圖2所示。由圖2可知，溫度對水泥粉末去除水體中的磷具有一定的影響。溫度為5°C時去除率最低，為92.51%。當溫度由5°C到25°C時，TP的去除率從92. 51 %升到94. 。當溫度繼續(xù)升高時，去除率開始下降。因此，認為最佳吸附溫度為2216°C。實施例3 與實施例1不同的是稱取0. 3g的水泥粉末于250mL錐形瓶中，加入IOOmL的磷濃度約為25mg/L的溶液。設置不同振蕩時間(Ih或池或4h或》!或1 或1 或24h或 36h或48h)，離心測定上清液中TP濃度。振蕩時間對磷去除的影響如圖3所示。由圖3可知，隨著振蕩時間的延長，TP的去除率逐漸增加。當時間從Ih延長到 8h，去除率明顯上升，從69. 98%升到94. 02% ；而從他延長到48h，去除率沒有明顯的變化，表明振蕩時間為他時水泥對磷的吸附已基本達到飽和狀態(tài)。因此，認為最佳振蕩時間為 7-9h0實施例4:與實施例1不同的是加入磷濃度分別為5、10、25、50mg/L的廢水。水泥粉末最佳
用量與磷濃度之間的關系如圖4所示。由圖4可知，磷濃度分別為5、10、25、50mg/L時，水泥粉末的最佳用量分別為0. 6、 1. 4、3、5g/L。且水泥粉末最佳用量與廢水磷濃度之間呈線性關系y = 0. 0955x+0. 351 (相關系數(shù)R2 = 0. 9872)，式中χ為TP濃度，單位為mg/L ；y為水泥粉末的最佳用量，單位為g/ L0
權(quán)利要求
1. 一種利用廢棄水泥除磷的方法，其步驟是A、將廢棄水泥粉碎磨細后過90-120目篩，稱取不同用量于250mL錐形瓶中；B、添加IOOmL不同磷濃度為5-50mg/L的模擬廢水；C、在恒溫5-35°C振蕩器上振蕩1-4 之后離心測定上清液中TP的濃度；所述的磷濃度為25mg/L的廢水，水泥粉末的用量為2. 5-3. 5g/L，溫度為22_26°C，振蕩時間為7-9h ；所述的水泥粉末用量與廢水磷濃度之間呈線性關系y = 0. 0955x + 0.351 ； 式中χ為TP濃度，單位為mg/L; y為水泥粉末的用量，單位為g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用廢棄水泥除磷的方法，其步驟是A、將廢棄水泥粉碎磨細后過篩，稱取不同用量于錐形瓶中；B、添加不同磷濃度的模擬廢水；C、在恒溫振蕩器上振蕩一定時間之后離心測定上清液中TP的濃度；所述的磷濃度為25mg/L的廢水，水泥粉末的用量為3g/L，溫度為25℃，振蕩時間為8h；所述的水泥粉末用量與廢水磷濃度之間呈線性關系y=0.0955x+0.351。材料廉價易得，操作簡單、高效、無環(huán)境污染、適宜范圍廣?？梢詰糜诤讖U水的處理以及富營養(yǎng)化水體磷含量的控制，同時提供了廢棄建筑垃圾資源化利用的新途徑。
文檔編號C02F1/28GK102531092SQ20121001645
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者代嫣然, 吳振斌, 梁威, 賈陳蓉 申請人:中國科學院水生生物研究所