應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于高濃度含磷廢水中磷資源的回收，所述方法是通過磷固定化、強化成粒以及沉淀物后處理三個步驟，采用PAM強化成粒乳液，實現(xiàn)污水中磷的高效回收。采用此方法進行廢水中磷資源的回收利用，回收效率高、成本低，絮凝所產(chǎn)生的絮體緊密粗實，絮體沉降速度快，沉降效果好，回收操作簡便，易于實現(xiàn)工程化應(yīng)用。
【專利說明】應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法。 【背景技術(shù)】
[0002]磷是地球上一種不可自然再生的有限資源，磷的這一屬性近年來已誘使國際磷礦石價格一路飆升。與此同時，全球范圍內(nèi)普遍存在著陸地磷礦產(chǎn)資源日益匱乏與水環(huán)境中磷含量過高而導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化這一矛盾。這樣的資源與環(huán)境現(xiàn)狀目前正推動著以回收磷代替去除磷之理念的快速傳播與研發(fā)技術(shù)的實際應(yīng)用，從污水以及動物糞便中發(fā)掘第二磷礦的設(shè)想目前正被國際社會所日益青睞。
[0003]我國磷礦儲量居世界第3位，探明磷礦資源儲量約131億噸，但真正可進行開采利用的僅為40億噸，再扣除設(shè)計損失量和采礦損失量后的工業(yè)儲量則僅為21億噸。如果僅以富磷礦磷儲量(P2O5≥30%)計算，我國富磷礦儲量僅能維持使用10-15年。磷礦己被國土資源部列為我國2010年后不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展需要的20種礦產(chǎn)之一，為我國的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。
[0004]氮磷進入污水廠處理后，特別是生物脫氮除磷工藝處理后，使得進水中高達(dá)90%以上的磷和一部分氮負(fù)荷轉(zhuǎn)移到污泥中；同時，由于厭氧環(huán)境的存在，使得污泥處理中的厭氧消化上清液和脫水濾液，都成為溶解性磷的富集處，將此部分磷加以回收利用，既可以解決廢水排放所產(chǎn)生的環(huán)境問題，又可變廢為寶。
[0005]磷回收或以純粹的化學(xué)方法或以生物與化學(xué)相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。磷回收最有可能在設(shè)有生物除磷脫氮的污水處理廠內(nèi)實現(xiàn)，因為這些處理廠內(nèi)的某些環(huán)節(jié)(如厭氧池或污泥消化池)能產(chǎn)生高濃度溶解性磷酸鹽的液流，特別適合于可再生的鳥糞石、磷酸鈣、磷酸鋁等以沉淀形式分離。
[0006]鳥糞石法不僅可以有效地去除水中的氮、磷，生成的鳥糞石沉淀還可以作為緩釋肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和花卉種植，甚至可以制成清潔劑、化妝品，是一種集環(huán)境效益和經(jīng)濟效益為一體的水處理方法。
[0007]但鳥糞石法的缺陷在于生成的晶體非常細(xì)小，不易與水分離，工業(yè)化應(yīng)用中會導(dǎo)致二沉池出水水質(zhì)下降，并且細(xì)小的晶體很容易在管路中淤積，造成管道堵塞。如何強化磷回收過程中晶體的成粒效果并增加回收率、簡化操作是工業(yè)化生產(chǎn)中需要解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決富磷污水中磷資源的回收過程中產(chǎn)生晶體細(xì)小并且操作復(fù)雜的問題，強化磷回收過程中晶體的成粒效果并增加回收率、簡化操作，本發(fā)明提供了應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，通過磷固定化、強化成粒以及沉淀物后處理三個步驟，采用PAM強化成粒乳液，實現(xiàn)污水中磷的高效回收，此方法操作方便，回收效率高。[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，包括以下步驟:
(1)磷固定化:往待回收的富磷污水中加入適當(dāng)比例的MgCl2.6Η20和NH4Cl溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值至9.5~10.0之間，攪拌5~IOmin ；
(2)強化成粒:往經(jīng)過步驟(1)處理過污水中加入PAM強化成粒乳液，攪拌反應(yīng)5~lOmin，然后停止攪拌，沉淀3(T60min，排出上清液；
所用的PAM強化成粒乳液中各組分的質(zhì)量百分濃度如下:
陰離子聚丙烯酰胺0.01~0.lwt%
酸堿緩沖劑0.riwt%
娃藻土0.5~2wt%
(3)沉淀物的后處理。將經(jīng)過步驟(2)處理后所得到的沉淀物進行脫水、干燥，即可收集利用。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明通過磷固定化、強化成粒以及沉淀物后處理三個步驟實現(xiàn)了污水中磷的高效回收，操作簡便可行，回收效果好； 2.本發(fā)明用于污水中磷回收所用的PAM強化成粒乳液配方簡單，濃度設(shè)計合理。PAM和硅藻土聯(lián)合作用能夠有效強化磷固定化過程中晶體的生成，解決了磷回收過程中絮體細(xì)小而無法回收或使回收效果降低的問題。緩沖劑的加入使溶液的PH值能夠維持在PAM強化乳液最佳作用范圍內(nèi)，保證處理效果。三種成分按特定比例配制而成的強化成粒乳液對磷固定化步驟所產(chǎn)生的晶體具有很好的強化回收效果。操作簡便，成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用；
3.采用本發(fā)明所提供的PAM強化成粒乳液強化成粒，產(chǎn)生的顆粒物緊密粗實，沉降速度快，沉降效果好，利于回收利用。
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明提供應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，通過磷固定化、強化成粒以及沉淀物后處理三個步驟，采用PAM強化成粒乳液，實現(xiàn)污水中磷的高效回收，此方法操作方便，回收效率高。
[0012]本發(fā)明的【具體實施方式】是通過以下三個步驟來實現(xiàn)污水中磷的回收:
(I)磷固定化:往待回收的富磷污水中加入適當(dāng)比例的MgCl2.6Η20和NH4Cl溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值至9.5^10.0之間，攪拌反應(yīng)5~lOmin，使污水中的磷轉(zhuǎn)化為可回收的磷酸銨鎂沉淀物。
[0013](2)強化成粒:往經(jīng)過步驟(1)處理過污水中加入由特定組分按一定比例配制而成的PAM強化成粒乳液，投加量為1%~5%，攪拌使絮體變的粗大密實而易于與水分離，同時此過程亦能增強磷回收率。反應(yīng)^lOmin后停止攪拌，靜置沉淀3(T60min，待溶液中的水和沉淀物分層后排出上清液，沉淀物待進一步處理；
本過程所用的PAM強化成粒乳液中各組分的質(zhì)量百分濃度如下:
陰離子聚丙烯酰胺0.01~0.lwt%
酸堿緩沖劑0.riwt%娃藻土0.5~2wt%
其中，所述酸堿緩沖劑包括NaH2P04-Na2HP04、三乙醇胺-HCl、三羥甲基甲胺-HCl、Na2B4O7, NH3-NH4Cl 中的任何一種；
所述硅藻土粒徑范圍為100-1000目；
(3)沉淀物的后處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后所得到的沉淀物進行脫水、干燥。即可收集利用。
[0014]本發(fā)明通過磷固定化、強化成粒以及沉淀物后處理三個步驟實現(xiàn)了污水中磷的高效回收，操作簡便可行，回收效果好。
[0015]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0016]實施例1:
某工業(yè)廢水，其總磷濃度為98mg/L。其中磷資源的回收過程包括以下步驟:
(1)磷固定化:取待回收的污水Im3加入絮凝攪拌反應(yīng)器中，往其中加入適量MgCl2.6Η20和NH4Cl溶液，使水中Mg、N、P三種物質(zhì)的摩爾比例為1:1:1。再往反應(yīng)器中加入適量的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值至9.5，攪拌反應(yīng)5min，使污水中的磷轉(zhuǎn)化為可回收的磷酸銨鎂沉淀物；
(2)強化成粒:往經(jīng)過步驟(1)處理過污水中加入由0.05wt%陰離子聚丙烯酰胺、
0.5wt% NaH2PO4- Na2HPO4緩沖劑、0.5wt%硅藻土(粒徑100目)配制而成的PAM強化成粒乳液25L，投加比0.25%。攪拌使絮體變的粗大密實而易于與水分離，同時此過程亦能增強磷回收率。反應(yīng)10min后停止攪拌，靜置沉淀30min，待溶液中的水和沉淀物分層后排出上清液，沉淀物待進一步處理；
(3)沉淀物的后處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后所得到的沉淀物進行脫水、干燥。收集處理后的固體物質(zhì)即可作為工業(yè)原料利用。
[0017]采用上述方法處理后的廢水中總磷含量低于0.9mg/L，磷回收率大于99%。
[0018]實施例2:
某工廠生產(chǎn)廢水，其總磷濃度為49.6mg/L。其中磷資源的回收過程包括以下步驟:
(I)磷固定化:取待回收的污水IL加入絮凝攪拌燒杯中，往其中加入MgCl2.6H20和NH4Cl溶液，使水中Mg、N、P三種物質(zhì)的摩爾比例為1:1:1。再往反應(yīng)器中加入適量的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值至9.6，攪拌反應(yīng)5min，使污水中的磷轉(zhuǎn)化為可回收的磷酸銨鎂沉淀物。
[0019](2)強化成粒:往經(jīng)過步驟(1)處理過污水中加入由0.lwt%陰離子聚丙烯酰胺、
0.5wt%三乙醇胺-HCl緩沖劑、1.5wt%硅藻土(粒徑500目)配制而成的PAM強化成粒乳液10mL，投加比0.10%。攪拌使絮體變的粗大密實而易于與水分離，同時此過程亦能增強磷回收率。反應(yīng)10min后停止攪拌，靜置沉淀30min，待溶液中的水和沉淀物分層后排出上清液，沉淀物待進一步處理。
[0020](3)沉淀物的后處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后所得到的沉淀物進行脫水、干燥。收集處理后的固體物質(zhì)即可作為工業(yè)原料利用。
[0021]采用上述方法處理后的廢水中總磷含量為0.42mg/L，磷回收率大于99%。
[0022]實施例3:
某制藥廠發(fā)酵廢水，其總磷濃度為288mg/L。其中磷資源的回收過程包括以下步驟:(I)磷固定化:取待回收的污水IL加入絮凝攪拌燒杯中，往其中加入MgCl2.6H20和NH4Cl溶液，使水中Mg、N、P三種物質(zhì)的摩爾比例為1.2:1:1。再往反應(yīng)器中加入適量的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的PH值至10.0，攪拌反應(yīng)lOmin，使污水中的磷轉(zhuǎn)化為可回收的磷酸銨鎂沉淀物。
[0023](2)強化成粒:往經(jīng)過步驟(1)處理過污水中加入由0.lwt%陰離子聚丙烯酰胺、lwt%三羥甲基甲胺-HCl緩沖劑、2wt%硅藻土(粒徑800目)配制而成的PAM強化成粒乳液50ml，投加比0.50%。攪拌使絮體變的粗大密實而易于與水分離，同時此過程亦能增強磷回收率。反應(yīng)10min后停止攪拌，靜置沉淀60min，待溶液中的水和沉淀物分層后排出上清液，沉淀物待進一步處理；
(3)沉淀物的后處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后所得到的沉淀物進行脫水、干燥。收集處理后的固體物質(zhì)即可作為工業(yè)原料利用。
[0024]采用上述方法處理后的廢水中總磷含量為2.2mg/L，磷回收率大于99%。
[0025]實施例4:
某工業(yè)廢水，其總磷濃度為120mg/L。其中磷資源的回收過程包括以下步驟:
(I)磷固定化:取待回收的污水Im3加入絮凝攪拌反應(yīng)器中，往其中加入MgCl2.6H20和NH4Cl溶液，使水中Mg、N、P三種物質(zhì)的摩爾比例為1.2:1:1。再往反應(yīng)器中加入適量的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值至9.6，攪拌反應(yīng)6min，使污水中的磷轉(zhuǎn)化為可回收的磷酸銨鎂沉淀物。
[0026](2)強化成粒:往經(jīng)過步驟(1)處理過污水中加入由0.08wt%陰離子聚丙烯酰胺、
0.5wt% NH3-NH4Cl緩沖劑、1.6wt%硅藻土(粒徑600目)配制而成的PAM強化成粒乳液15L，投加比0.15%。攪拌使絮體變的粗大密實而易于與水分離，同時此過程亦能增強磷回收率。反應(yīng)10min后停止攪拌，靜置沉淀40min，待溶液中的水和沉淀物分層后排出上清液，沉淀物待進一步處理；
(3)沉淀物的后處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后所得到的沉淀物進行脫水、干燥。收集處理后的固體物質(zhì)即可作為工業(yè)原料利用。
[0027]采用上述方法處理后的廢水中總磷含量為0.96mg/L，磷回收率大于99%。
[0028]實施例5:
某消化上清液，其總磷濃度為126mg/L。其中磷資源的回收過程包括以下步驟:
(I)磷固定化:取待回收的污水Im3加入絮凝攪拌反應(yīng)器中，往其中加入適量MgCl2.6Η20和NH4Cl溶液，使水中Mg、N、P三種物質(zhì)的摩爾比例為1:1:1。再往反應(yīng)器中加入適量的NaOH溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值至9.8，攪拌反應(yīng)6min，使污水中的磷轉(zhuǎn)化為可回收的磷酸銨鎂沉淀物。
[0029](2)強化成粒:往經(jīng)過步驟(1)處理過污水中加入由0.08wt%陰離子聚丙烯酰胺、
0.5wt% NaH2PO4- Na2HPO4緩沖劑、0.6wt%硅藻土(粒徑800目)配制而成的PAM強化成粒乳液35L，投加比0.35%。攪拌使絮體變的粗大密實而易于與水分離，同時此過程亦能增強磷回收率。反應(yīng)10min后停止攪拌，靜置沉淀50min，待溶液中的水和沉淀物分層后排出上清液，沉淀物待進一步處理；
(3)沉淀物的后處理:將經(jīng)過步驟(2)處理后所得到的沉淀物進行脫水、干燥。收集處理后的固體物質(zhì)即可作為工業(yè)原料利用。[0030]采用上述方法處理后的廢水中總磷含量低于0.45mg/L，磷回收率大于99%。
[0031]綜上可知，本發(fā)明實施例提供的應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，磷回收效率高達(dá)99%以上，通過磷固定化、強化成粒、沉淀物后處理三個步驟即可完成，所產(chǎn)生沉淀物粒徑粗大，結(jié)構(gòu)緊密，易于分離回收。采用本方法完成廢水中磷的回收，操作簡便可行，易于實現(xiàn)工程化應(yīng)用。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。`
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，其特征是:該方法包括磷固定化、強化成粒以及沉淀物后處理三個步驟，采用PAM強化成粒乳液，實現(xiàn)污水中磷的高效回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，其特征在于:所述PAM強化成粒乳液中各組分的含量如下: 陰離子聚丙烯酰胺0.01~0.lwt%, 酸堿緩沖劑0.riwt%, 娃藻土0.5~2wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法， 其特征在于:所述酸堿緩沖劑包括NaH2PO4- Na2HPO4、三乙醇胺-HCl、三羥甲 基甲胺-HCl、Na2B4O7、NH3-NH4Cl中的任何一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法， 其特征在于:所述硅藻土的粒徑范圍為100-1000目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用聚丙烯酰胺強化回收富磷污水中磷的方法，其特征在于:所述PAM強化成粒乳液的投加量為1%~5%。
【文檔編號】C02F9/04GK103723854SQ201310663010
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】劉松蔭, 劉正正, 劉方方, 劉彥彬, 王中奇 申請人:鄭州正佳能源環(huán)?？萍加邢薰?br>