專利名稱：一種利用廢棄磚塊除磷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水環(huán)境治理領(lǐng)域，更具體涉及一種利用廢棄磚塊除磷的方法，它適用于含磷廢水的處理及富營(yíng)養(yǎng)化水體磷負(fù)荷的削減。
背景技術(shù)：
水體富營(yíng)養(yǎng)化是一個(gè)全球性的問(wèn)題，而高營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要成因之一?？刂啤⒔档退w營(yíng)養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的共識(shí)。磷作為湖泊富營(yíng)養(yǎng)化最常見(jiàn)的限制因子，控制水體磷負(fù)荷是富營(yíng)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(kù)等水體是造成納污水體磷負(fù)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(yíng)化養(yǎng)水體中磷濃度顯得至關(guān)重要。目前，國(guó)內(nèi)外常用的除磷方法有化學(xué)法、生物法等?；瘜W(xué)法是通過(guò)投加化學(xué)沉淀劑與廢水中的磷酸鹽生成難溶沉淀物，進(jìn)而把磷分離出去，同時(shí)形成的絮凝體對(duì)磷也有吸附去除作用?；瘜W(xué)法工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。但是運(yùn)行費(fèi)用高，且產(chǎn)生大量的化學(xué)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(guò)量吸磷，并通過(guò)最終排泥來(lái)實(shí)現(xiàn)生物除磷的目的。生物法能有效去除磷，運(yùn)行費(fèi)用低，并且能夠在去除磷的同時(shí)完成對(duì)有機(jī)物的去除。但生物法除磷工藝運(yùn)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(bǔ)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(guò)磷在吸附劑表面的附著吸附、離子交換或表面沉淀過(guò)程，實(shí)現(xiàn)磷從污染水體中的分離，并可通過(guò)進(jìn)一步解吸處理回收磷資源。吸附法除磷工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以作為生物除磷法的必要補(bǔ)充，也可以作為單獨(dú)的除磷手段 (丁文明，黃霞.廢水吸附法除磷的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)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磚塊除磷的方法，且具有廉價(jià)易得，使用操作簡(jiǎn)單，除磷效果好，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)除磷和垃圾處置的雙贏等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)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(shè)的飛速發(fā)展，大量房屋拆建導(dǎo)致建筑垃圾隨處堆放，既浪費(fèi)資源又占用土地。本發(fā)明將廢棄的磚塊磨成粉末作為磷吸附劑，廢棄磚塊粉末中含有Al3+、Fe3\ Ca2+和Mg2+等能和磷酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以利用磚塊粉末顆粒表面的物理吸附達(dá)到除磷的目的。該吸附劑廉價(jià)易得，使用操作簡(jiǎn)單，除磷效果好，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)除磷和垃圾處置的雙贏。
一種利用廢棄磚塊除磷的方法，其步驟是A 將廢棄磚塊粉碎磨細(xì)后過(guò)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，并調(diào)節(jié)廢水的pH值Q-12)；C 在恒溫(15_35°C )振蕩器上振蕩一定時(shí)間(2_48h)之后離心測(cè)定上清液中磷 (TP)的濃度。(1)以磷濃度為25mg/L的廢水為例，磚塊粉末的最佳用量為18_22g/L，最佳pH值為4. 5-5. 5，最佳溫度為2246°C，最佳振蕩時(shí)間為2_池。(2)磚塊粉末最佳用量與廢水磷濃度之間呈線性關(guān)系y = 0. 6776X+1. 7551 (相關(guān)系數(shù)R2 = 0. 9936)，式中χ為磷濃度，單位為mg/L ；y為磚塊的最佳用量，單位為g/L。本發(fā)明將廢棄的磚塊磨成粉末作為磷吸附劑用于對(duì)污染水體磷的去除。以磷濃度為25mg/L的廢水為例，吸附劑紅磚粉末用量為20g/L時(shí)，磷的去除率達(dá)到87.四％。pH值為5時(shí)TP去除率為96. 65%。最佳溫度為25°C時(shí)磷去除率為85. 33%。振蕩時(shí)間為池時(shí)磷去除率為87. 82%。而且該材料廉價(jià)易得、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、無(wú)二次污染、適用范圍廣， 可以應(yīng)用于含磷廢水的處理以及富營(yíng)養(yǎng)化水體磷負(fù)荷的削減，同時(shí)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(shí)，磚塊粉末用量與磷去除關(guān)系的曲線示意圖。圖2為一種處理磷濃度為25mg/L廢水時(shí)，pH值與磷去除關(guān)系的曲線示意圖。圖3為一種處理磷濃度為25mg/L廢水時(shí)，溫度與磷去除關(guān)系的曲線示意圖。圖4為一種處理磷濃度為25mg/L廢水時(shí)，振蕩時(shí)間與磷去除關(guān)系的曲線示意圖。圖5為一種與磚塊粉末最佳用量與廢水磷濃度之間關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種利用廢棄磚塊除磷的方法，其步驟是A 稱取不同用量(0. 5g、l. OgU. 5g、2. 0g、2. 5g、3. Og)的磚塊粉末于250mL錐形瓶中；B 于各錐形瓶中加入IOOmL磷濃度為25mg/L的廢水。將廢水的pH值調(diào)為至 6. 95-7. 05，將錐形瓶封口置于恒溫振蕩器中，溫度設(shè)定為25士 1°C ；C 振蕩對(duì)士 Ih后離心測(cè)定上清液中磷濃度。由圖1可知，隨著磚塊粉末用量的增加，溶液中磷的濃度逐漸降低，去除率逐漸升高。當(dāng)用量從5g/L增加到20g/L時(shí)磷去除率的上升極為明顯，從14. 70%升高至87. 29%； 隨著用量繼續(xù)增大磷去除率的上升緩慢。磚塊粉末用量從20g/L至30g/L，磷去除率僅升高 9. 76%。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(shí)， 認(rèn)為磚塊粉末的最佳用量為18-22g/L。實(shí)施例2 與實(shí)施例1不同的是稱取2. Og的磚塊粉末于250mL錐形瓶中，加入IOOmL的磷濃度約為25mg/L的廢水。調(diào)節(jié)各體系的pH值O或5或7或9或12)。pH值對(duì)廢水中磷去除率的影響如圖2。由圖2可知，廢水的酸堿性對(duì)磷去除具有較大的影響。水體pH為2時(shí)，磷的去除率僅為8. 05%。當(dāng)pH高于2時(shí)，磷去除率開始顯著增大，且在pH為5時(shí)磷的去除率最高， 達(dá)96. 65 %。之后隨著pH的升高，磷去除率又逐漸降低，在pH為7，9，12時(shí)分別為81. 77 %， 58. 45%,37. 68%。由此可知廢水處于強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性條件都不利于磚塊粉末對(duì)磷的去除， 認(rèn)為最佳PH值為4. 5-5.5。實(shí)施例3 與實(shí)施例1不同的是稱取2. Og的磚塊粉末于250mL錐形瓶中，加入IOOmL磷濃度為25mg/L的廢水。設(shè)置不同溫度(15°C或20°C或25°C或30°C或35°C )，溫度對(duì)磷去除影響如圖3所示。由圖3可知，溫度變化對(duì)磚塊粉末去除水體磷的影響不很明顯。當(dāng)溫度由15°C到 25°C時(shí)，磷的去除率從78. 92%升到85. 33%。當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，去除率開始下降，35°C時(shí)降到83. 02%。由此可見(jiàn)，2246°C為最佳吸附溫度。實(shí)施例4 與實(shí)施例1不同的是稱取2. Og的磚塊粉末于250mL錐形瓶中，加入IOOmL的磷濃度為25mg/L的廢水。設(shè)置不同振蕩時(shí)間( 或4h或》!或1 或1 或24h或3 或 48h)后離心測(cè)定上清液中磷的濃度。振蕩時(shí)間對(duì)磷吸附的影響如圖4所示。由圖4可知，振蕩時(shí)間對(duì)磷吸附影響很明顯。加入磚塊粉末池后磷的去除率就已高達(dá)87. 82%。隨著振蕩時(shí)間延長(zhǎng)到他，磷去除率下降到80. 61%。在他后去除率又開始逐漸上升，在1 時(shí)磷去除率為90. 98%。之后隨著時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng)，去除率基本沒(méi)有變化， 達(dá)到吸附飽和階段。因此，認(rèn)為最佳振蕩時(shí)間為2-池。實(shí)施例5 與實(shí)施例1不同的是加入磷濃度分別為5或10或25或50mg/L的廢水。磚塊粉末最佳用量與處理廢水磷濃度之間的關(guān)系如圖5所示。由圖5可知，磷濃度分別為5、10、25、50mg/L時(shí)，磚塊粉末的最佳用量分別為4、9、 20、35g/L。且磚塊粉末最佳用量與廢水磷濃度之間呈線性關(guān)系y = 0. 6776x+l. 7551 (相關(guān)系數(shù)R2 = 0. 9936)，式中χ為磷濃度，單位為mg/L ；y為磚塊粉末的最佳用量，單位為g/L。
權(quán)利要求
1. 一種利用廢棄磚塊除磷的方法，其步驟是A、將廢棄磚塊粉碎磨細(xì)后過(guò)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，并調(diào)節(jié)廢水的pH值2_12；C、在15-35°C振蕩器上振蕩2-4 之后離心測(cè)定上清液中磷的濃度；所述的磷濃度為25mg/L的廢水，磚塊粉末用量為18-22g/L，體系pH值為4. 5-5. 5，溫度為2246°C，振蕩時(shí)間為2-3h ；所述的磚塊粉末用量與廢水磷濃度之間呈線性關(guān)系y = 0. 6776x + 1.7551 ；式中χ為磷濃度，單位為mg/L ；y為磚塊的用量，單位為g/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用廢棄磚塊除磷的方法，其步驟是A、將廢棄磚塊粉碎磨細(xì)后過(guò)目篩，稱取不同用量于錐形瓶中；B、添加不同磷濃度的模擬廢水，并調(diào)節(jié)廢水的pH值；C在恒溫振蕩器上振蕩一定時(shí)間之后離心測(cè)定上清液中磷的濃度；所述的磷濃度為25mg/L的廢水，磚塊的用量為20g/L，pH值為5，溫度為25℃。材料廉價(jià)易得、工藝簡(jiǎn)單、操作方便、無(wú)二次污染、適用范圍廣，可以應(yīng)用于含磷廢水的處理以及富營(yíng)養(yǎng)化水體磷含量的控制，同時(shí)提供了廢棄建筑垃圾資源化利用的新途徑。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102531093SQ20121001645
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所