一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法技术

本发明专利技术涉及一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法，首先利用高交联吸附树脂将生化尾水中有机物去除，再利用选择性除磷复合材料将生化尾水中的磷吸附，实现生化尾水中的微量磷的深度去除；通过对吸附饱和的除磷复合材料进行脱附得到含高浓度磷的富磷脱附液，并通过结晶沉淀将磷转化为磷酸铵镁并分离出来，以此实现高效回收生化尾水中的微量磷。使用本发明专利技术不仅能够实现生化尾水中的微量磷的深度去除，回收得到的磷酸铵镁具有较高的纯度，可作为农肥使用，能够产生较好的环境效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法
本专利技术涉及生化尾水深度处理领域，尤其涉及一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法。
技术介绍
水体富营养化是世界各国面临的主要环境问题之一，其主要是由于水中过量的氮、磷等营养物质导致，其中磷是水体富营养化的主要限制性因素，一般认为，当水体中的磷浓度超过0.02mg/L时，即可判定该水体进入富营养化状态。另一方面，磷也是一种战略资源，是人类生命活动和现代农业不可或缺的元素之一。目前，人类社会正面临着磷资源短缺但是磷污染缺严重的窘境，越来越多的学者和专家已认识到，将污水中的磷深度处理和磷酸盐的回收再利用必须同步进行。磷肥是现代农业不可或缺的重要组成部分，但是如今全球每年消耗的磷仅有20％进入了食物链，大部分磷随着土壤淋滤、污水排放而流失。从含磷污水中回收磷既可以缓解受纳水体富营养化的压力，又可以解决磷资源短缺的问题，是闭合磷循环的重要途径。城市中的生活污水集中收集到污水厂后，污水厂通常采用生化法(即生物、化学组合的工艺)来对污水进行处理，得到的尾水称之为生化尾水。生化尾水是不能直接排放的，生化尾水中含有超标的磷，磷主要以磷酸盐的形式存在于生化尾水中，因此生化尾水需要经过深度除磷后才能得到符合排放标准的液体。目前一种常用的深度除磷方法是吸附法，吸附法具有运行简便、稳定、深度处理效果好等特点，且能够实现磷的富集，具有良好的回收磷的潜力，是实现磷深度处理和回收的良好途径。铁、锆、镧等金属氧化物是近年来受到人们广泛关注的一类磷专属性吸附剂，该类材料能够通过内配位络合作用实现磷的选择性吸附，在浓度高竞争离子背景下，依然表现出了卓越的除磷性能，具有良好的应用前景。然而金属氧化物粒径较小，直接应用于生化尾水处理工程存在固液分离困难，水头损失过大等技术瓶颈。现有技术下，将铁、锆、镧等金属氧化物纳米颗粒负载于多孔材料内是实现其工程化应用的重要手段。申请号为200810124787.7的专利文件公开了一种“复合树脂深度净化水体中微量磷的方法”，该专利技术以表面担载纳米氧化铁或氧化锰颗粒的复合树脂为吸附剂来深度净化水体中微量磷，能使出水中磷含量从0.05～20ppm(ppm即百万分比浓度)降低至20ppb(ppb即十亿分比浓度)以下，但该专利未涉及磷的回收。申请号为201910861894.6的专利文件公开了“一种树脂基纳米镧材料、制备方法及应用”，该专利技术同样未涉及吸附后磷回收的方法。申请号为201810868976.9的专利文件公开了一种“城镇污水处理厂尾水除磷、磷回收系统及吸附除磷、磷回收的方法”，但该专利中除磷吸附滤料APM为金属氧化物颗粒，滤料粒径较细易流失和堵塞；对于富磷再生碱液直接采用钙盐进行磷酸钙结晶回收，其结晶产物颗粒较细，固液分离困难，且回收产物中纯度不高，磷含量较低，不利于后续回收利用。综上所述，针对人类社会面临的磷资源短缺和磷污染严重两种问题共存的窘境，能深度去除含磷的生化尾水(尤其是深度去除含微量磷中的生化尾水，此处微量磷的定义是生化尾水中磷的含量≤5mg/L)并实现磷资源高效回收利用，仍是本领域技术所面临的难题。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法，从而实现对生化尾水中微量磷的深度去除并对磷进行回收再利用。本专利技术所采用的技术方案如下：一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法，其步骤为：(A)将生化尾水导入过滤器过滤，去除污水中悬浮污染物，得到滤液；(B)将步骤(A)得到的滤液导入第一吸附塔，第一吸附塔内装填有用于吸附滤液中残留有机物的高交联吸附树脂，经过第一吸附塔吸附后得到第一吸附出水，同时检测第一吸附出水，当第一吸附出水COD(化学需氧量)≥15mg/L时，停止向第一吸附塔导入滤液；(C)将步骤(B)中的得到的第一吸附出水导入第二吸附塔，所述第二吸附塔中装填有选择性除磷复合材料，所述选择性除磷复合材料为孔道内负载有金属氧化物纳米颗粒的大孔强碱阴离子交换树脂，所述金属氧化物纳米颗粒在大孔强碱阴离子交换树脂内含量为10～30％(重量百分比)，第二吸附装置吸附后得到第二吸附出水，同时检测第二吸附出水，第二吸附出水中TP(总磷)浓度＜0.1mg/L时就是符合排放标准的，当第二吸附出水中TP(总磷)浓度≥0.1mg/L后停止向第二吸附塔导入第一吸附出水；(D)当步骤(C)中停止向第二吸附塔导入第一吸附出水后，碱液储罐向第二吸附塔导入浓度为1～2mol/L的NaOH(氢氧化钠)溶液对选择性除磷复合材料进行脱附再生，得到含磷脱附液，高浓度的含磷脱附液也称为富磷脱附液，可用于后续磷回收，低浓度的含磷脱附液可以导回碱液储罐用于配置NaOH溶液使用；(E)将步骤(D)得到的富磷脱附液导入pH调节池，酸液储罐向pH调节池加入浓度为20～30％的硫酸溶液，将富磷脱附液的pH调节至9～11；(F)将步骤(E)中经过调节pH的富磷脱附液导入结晶反应池，向结晶反应池中同时投加氯化镁(MgCl2)、氯化铵(NH4Cl)和磁粉(Fe3O4)，结晶反应池内设置搅拌器进行搅拌，使得富磷脱附液中的磷酸盐以磁粉(Fe3O4)为凝结核形成高密度磷酸镁铵(MgNH4PO4)结晶沉淀物，结晶反应后得到结晶混合液；(G)将步骤(F)得到的结晶混合液导入斜管沉淀池进行固液分离，沉淀后形成的上清液可以导回碱液储罐用于配制NaOH溶液，结晶沉淀物进入高速剪切机，高速剪切机将磷酸镁铵(MgNH4PO4)絮体从磁粉(Fe3O4)上剥离，然后MgNH4PO4絮体和磁粉(Fe3O4)的混合物进入磁分离机进行分离，磁分离机通过磁力将磁粉(Fe3O4)吸附回收，被分离的磷酸镁铵(MgNH4PO4)被导出磁分离机并被收集，可后续用作缓释肥综合利用。进一步地，所述高交联吸附树脂为胺基化高交联吸附树脂。进一步地，所述胺基化高交联吸附树脂为表面修饰有二甲胺基团的高交联聚苯乙烯微球，胺基在高交联聚苯乙烯微球中的含量为1.5～2.5mmol/g，高交联聚苯乙烯微球的平均孔径为1～10nm，高交联聚苯乙烯微球的比表面积为600～900m2/g。进一步地，所述胺基在高交联聚苯乙烯微球中的含量为2.0mmol/g，高交联聚苯乙烯微球的平均孔径为1～5nm。进一步地，步骤(C)中所述的金属氧化物纳米颗粒为HFO(水合氧化铁)纳米颗粒、HZO(水合氧化锆)纳米颗粒或HLO(水合氧化镧)纳米颗粒中的一种，所述大孔强碱阴离子交换树脂为D201树脂，负载有HFO纳米颗粒、HZO纳米颗粒或HLO纳米颗粒的大孔强碱阴离子交换树脂中分别称为树脂基纳米氧化铁、树脂基纳米氧化锆或树脂基纳米氧化镧，上述树脂基纳米氧化铁、树脂基纳米氧化锆或树脂基纳米氧化镧均为南京大学研制生产。进一步地，步骤(D)或步骤(E)中所述的富磷脱附液(即高浓度的含磷脱附液)是指磷浓度≥300mg/L的含磷脱附液，低浓度的含磷脱附液是指磷浓度≤10mg/L的含磷脱附液。进一步地，步骤(F)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法，其步骤为：/n(A)将生化尾水导入过滤器过滤，去除污水中悬浮污染物，得到悬浮物(缩写SS)浓度≤5mg/L的滤液；/n(B)将步骤(A)得到的滤液导入第一吸附塔，第一吸附塔内装填有用于吸附滤液中残留有机物的胺基化高交联吸附树脂，利用胺基化高交联吸附树脂去除生化尾水中的有机物，胺基在高交联吸附树脂中的含量为1.5～2.5mmol/g，经过第一吸附塔吸附后得到第一吸附出水，当每升第一吸附出水中的化学需氧量(COD)≥15mg时，停止向第一吸附塔导入滤液；/n(C)将步骤(B)中得到的第一吸附出水导入第二吸附塔，所述第二吸附塔中装填有选择性除磷复合材料，所述选择性除磷复合材料为孔道内负载有金属氧化物纳米颗粒的大孔强碱阴离子交换树脂，所述金属氧化物纳米颗粒在大孔强碱阴离子交换树脂内含量为10～30％(重量百分比)，利用金属氧化物纳米颗粒通过内配位络合作用实现磷的选择性吸附，第二吸附装置吸附后得到第二吸附出水，当每升第二吸附出水中总磷(TP)浓度≥0.1mg时停止向第二吸附塔导入第一吸附出水；/n(D)当步骤(C)中停止向第二吸附塔导入第一吸附出水后，碱液储罐向第二吸附塔导入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液对选择性除磷复合材料进行脱附再生，得到磷浓度≥300mg/L的富磷脱附液；/n(E)将步骤(D)得到的富磷脱附液导入pH调节池，酸液储罐向pH调节池加入质量浓度为20～30％的硫酸溶液，将富磷脱附液的pH调节至9～11；/n(F)将步骤(E)中经过调节pH的富磷脱附液导入结晶反应池，根据富磷脱附液中磷浓度向结晶反应池中同时投加氯化镁(MgCl...

【技术特征摘要】
1.一种深度净化并高效回收生化尾水中微量磷的方法，其步骤为：
(A)将生化尾水导入过滤器过滤，去除污水中悬浮污染物，得到悬浮物(缩写SS)浓度≤5mg/L的滤液；
(B)将步骤(A)得到的滤液导入第一吸附塔，第一吸附塔内装填有用于吸附滤液中残留有机物的胺基化高交联吸附树脂，利用胺基化高交联吸附树脂去除生化尾水中的有机物，胺基在高交联吸附树脂中的含量为1.5～2.5mmol/g，经过第一吸附塔吸附后得到第一吸附出水，当每升第一吸附出水中的化学需氧量(COD)≥15mg时，停止向第一吸附塔导入滤液；
(C)将步骤(B)中得到的第一吸附出水导入第二吸附塔，所述第二吸附塔中装填有选择性除磷复合材料，所述选择性除磷复合材料为孔道内负载有金属氧化物纳米颗粒的大孔强碱阴离子交换树脂，所述金属氧化物纳米颗粒在大孔强碱阴离子交换树脂内含量为10～30％(重量百分比)，利用金属氧化物纳米颗粒通过内配位络合作用实现磷的选择性吸附，第二吸附装置吸附后得到第二吸附出水，当每升第二吸附出水中总磷(TP)浓度≥0.1mg时停止向第二吸附塔导入第一吸附出水；
(D)当步骤(C)中停止向第二吸附塔导入第一吸附出水后，碱液储罐向第二吸附塔导入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠(NaOH)溶液对选择性除磷复合材料进行脱附再生，得到磷浓度≥300mg/L的富磷脱附液；
(E)将步骤(D)得到的富磷脱附液导入pH调节池，酸液储罐向pH调节池加入质量浓度为20～30％的硫酸溶液，将富磷脱附液的pH调节至9～11；
(F)将步骤(E)中经过调节pH的富磷脱附液导入结晶反应池，根据富磷脱附液中磷浓度向结晶反应池中同时投加氯化镁(MgCl2)、氯化铵(NH4Cl)和磁粉(Fe3O4)，投加后磷酸盐(PO43+):铵根(NH4+):镁离子(Mg2+)的摩尔比为1：2～6：1～2(即1mol的磷离子：2～6mol的铵根：1～2mol的镁离子)，磁粉的粒径为15～100μm，投加量为每升富磷脱附液300～100mg，结晶反应池内设置搅拌器进行搅拌，搅拌器的搅拌桨转速为150～250转每分(rpm)，结晶反应时间为15～30分钟(min)，使得富磷脱附液中的磷酸盐以磁粉为凝结核形成高密度磷酸镁铵(MgNH4PO4)结晶沉淀物，结晶反应后得到结晶混合液；
(G)将步骤(F)得到的结晶混合液导入斜管沉淀池进行固液分离，结晶沉淀物进入高速剪切机，所述高速剪切机转速≥...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海民，韩路，毛亚，张圣军，
申请(专利权)人：江苏启创环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32