一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，所述方法包括预处理环节和磷回收环节，所述预处理环节包括：(1)建立不同初始磷浓度的废水的pH值与磷损失率之间的关系；(2)根据生产要求的磷损失率对应得到实际生产时的废水pH值；(3)根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量；所述磷回收环节包括：在预处理后的废水中投加水溶性镁源、氨源和片碱，得到鸟粪石颗粒产品。所述方法将低成本难溶性镁源用于活性炭生产废水的预处理环节，应用废水自身的酸度溶解难溶性镁源，可同时达到定量、实时控制难溶性镁源的投加和提升废水pH的目的，降低整体废水处理工艺的成本。降低整体废水处理工艺的成本。降低整体废水处理工艺的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法


[0001]本专利技术涉及污水处理与资源化
，尤其涉及一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法。

技术介绍

[0002]活性炭生产废水中的磷浓度极高，主要源自活性炭漂洗和洗气过程。为达到环保要求，企业需自行将废水中的磷降至一定浓度，再排入污水管网送至工业废水处理厂进行深度处理。常规的石灰中和法仅能保障出水磷达标，但沉渣为磷酸钙和石灰的混合物，回用难度较大，最终仅能作为固体废弃物进行处置，这对宝贵的磷资源是一种巨大的浪费。磷是一种不可再生资源，从废水回收磷可实现磷污染治理和资源回收的双重目的，不仅解决了企业的环保要求，所得的磷回收产品还可为企业带来经济效益，是一种集环境和经济为一体的处理方法。
[0003]研究表明，鸟粪石结晶法是一种高效的磷回收方法，具备去除效果好、反应速率快、工艺简单等特点，特别适用于高磷废水的处理。然而，鸟粪石结晶法的药剂成本是阻碍其广泛应用的关键因素。随着水溶性镁源(如MgCl2、MgSO4等)和碱(如片碱)价格的日益攀升，传统鸟粪石工艺的运行成本也随之升高。国内外研究已经证实，使用难溶性镁源(如MgO、Mg(OH)2、MgCO3等)可有效降低药剂成本。
[0004]然而，活性炭生产废水的水质(磷酸盐浓度)波动较大，难溶性镁源投加量与磷酸盐浓度的不匹配会造成后续鸟粪石结晶系统运行的不稳定。而且，过量的镁源投加除了增加药剂成本，还会过度提升pH值，导致磷酸盐沉淀，增加了后续管道堵塞的风险，也降低了鸟粪石产量。目前的工艺或方法中，难溶性镁源的投加控制比较原始，响应时间较长，工艺条件控制困难，依然存在难溶性镁源的浪费、无法连续化生产以及磷损失率较高的问题，且工业化应用较少。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，将低成本的难溶性镁源用于活性炭生产废水的预处理环节，应用废水自身的酸度溶解难溶性镁源，可同时达到定量、实时控制难溶性镁源的投加和提升废水pH的目的，降低整体废水处理工艺的成本。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，所述方法包括预处理环节和磷回收环节，所述预处理环节包括：
[0007](1)建立不同初始磷浓度的废水的pH值与磷损失率之间的关系；
[0008](2)根据生产要求的磷损失率对应得到实际生产时的废水pH值；
[0009](3)根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量；
[0010]所述磷回收环节包括：在预处理后的废水中投加水溶性镁源、氨源和片碱，得到鸟粪石颗粒产品。
[0011]上述难溶性镁源选自MgO、Mg(OH)2、MgCO3中的一种或两种以上的组合。
[0012]水溶性镁源选自MgCl2、MgSO4、盐卤中的一种或两种。
[0013]可选地，步骤(1)包括以下步骤：
[0014]根据初始磷浓度的不同，划分不同的分区，分别为500
‑
1000mg/L，1000
‑
1500mg/L，1500
‑
2000mg/L，2000mg/L以上；
[0015]向废水中投加不同量的难溶性镁源，检测并记录实时的磷损失率和废水pH值；
[0016]绘制磷损失率
‑
废水pH值的对应曲线，拟合曲线得到不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式。
[0017]所述磷损失率根据下式计算得到：
[0018][0019]式中，C0为废水的初始磷浓度，C
P
为预处理完成后废水的磷浓度。
[0020]所述废水pH值为预处理过程中，使用pH计实时检测到的废水pH值。
[0021]在预处理过程中，随着难溶性镁源投加量的不断增大，废水中的磷一部分与镁源相互作用，形成鸟粪石，但这部分鸟粪石的粒径极小，品质较差，另一部分形成MgHPO4或Mg3(PO4)2等沉淀物，这部分磷无法形成鸟粪石，导致磷的浪费。总之，预处理过程中废水中的磷无论是形成低品质鸟粪石，还是形成沉淀物，都将以固体的形式脱离废水，无法进入到后续的磷回收环节中，无法形成粒径均一、合格的鸟粪石最终产品，都属于磷损失部分。而且，所述磷损失部分为固体，容易堵塞管道，造成不利影响。同时，难溶性镁源作为碱性化合物，使得废水的pH值不断升高。这就造成了随着难溶性镁源的加入，磷损失率与废水的pH值成正相关关系，绘制磷损失率
‑
废水pH值的对应曲线，拟合曲线得到不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式。
[0022]本专利技术创造性地将废水中磷的回收分为两个部分，第一部分向废水中投加难溶性镁源，增加废水中的镁含量，同时提升废水pH值，第二部分继续向废水中投加水溶性镁源，增加废水中的镁含量的同时培养粒度均一的鸟粪石产品。难溶性镁源部分替代了部分水溶性镁源，降低了水溶性镁源的用量和工艺整体成本。由于难溶性镁源用于含磷废水的固有缺陷(磷损失)，传统工艺通常根据经验少部分投加难溶性镁源，造成磷损失控制无法精确，整体工艺灵活性较差，不能根据不同的实际需要，灵活调整难溶性镁源的投加量，并且造成不定时的管路堵塞，需要加大废水供给量以冲开堵塞，造成后续的磷回收环节进水流量波动较大，水溶性镁源的投加量随时根据进水量而调整，增加了工艺控制难度，导致鸟粪石产品粒度均一性较差。针对上述技术问题，本专利技术创造性地将难溶性镁源造成的磷损失与废水pH值建立联系，通过容易实时监测和控制的pH值作为响应指标，实现实时精准控制难溶性镁源投加量和磷损失率的目的。进而，使得管道堵塞情况变得可控制、可预测、定量化，便于及时或提前采取应对方案，例如在间歇生产时定时清理管道，或者定量加大废水流量和水溶性镁源投加量等。另外，本专利技术使得生产工艺中的磷损失率提前可预测，可根据磷损失率预先设计管道尺寸、流量、水溶性镁源用量、出料周期等工艺参数，使得整体工艺过程可控性更强，更精确，有利于控制鸟粪石产品的粒度以及粒度均一性。
[0023]可选地，所述不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式如下：
[0024]在500<C0≤1000mg/L时，pH＝0.5183
×
η+2.8546，确定系数R2为0.9977；
[0025]在1000<C0≤1500mg/L时，pH＝0.1425
×
η+4.8601，确定系数R2为0.9381；
[0026]在1500<C0≤2000mg/L时，pH＝0.0174
×
η+5.7775，确定系数R2为0.9500；
[0027]在C0>2000mg/L时，pH＝0.0295
×
η+4.9316，确定系数R2为0.9099。
[0028]可选地，上述关系式是在实施预处理环节的连续实验的基础上，拟合得出的，具体实验方法如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，其特征在于，所述方法包括预处理环节和磷回收环节，所述预处理环节包括：(1)建立不同初始磷浓度的废水的pH值与磷损失率之间的关系；(2)根据生产要求的磷损失率对应得到实际生产时的废水pH值；(3)根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量；所述磷回收环节包括：在预处理后的废水中投加水溶性镁源、氨源和片碱，得到鸟粪石颗粒产品。2.根据权利要求1所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，步骤(1)包括以下步骤：根据初始磷浓度的不同，划分不同的分区，分别为500
‑
1000mg/L，1000
‑
1500mg/L，1500
‑
2000mg/L，2000mg/L以上；向废水中投加不同量的难溶性镁源，检测并记录实时的磷损失率和废水pH值；绘制磷损失率
‑
废水pH值的对应曲线，拟合曲线得到不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式。3.根据权利要求2所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，所述磷损失率根据下式计算得到：式中，C0为废水的初始磷浓度，C
P
为预处理完成后废水的磷浓度；所述废水pH值为预处理过程中，使用pH计实时检测到的废水pH值。4.根据权利要求3所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式如下：在500<C0≤1000mg/L时，pH＝0.5183
×
η+2.8546；在1000<C0≤1500mg/L时，pH＝0.1425
×
η+4.8601；在1500<C0≤2000mg/L时，pH＝0.0174
×
η+5.7775；在C0>2000mg/L时，pH＝0.0295
×
η+4.9316。5.根据权利要求4所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，上述关系式是在实施预处理环节的连续实验的基础上，拟合得出的，具体实验方法如下：(1)测定进水废水的磷浓度作为初始磷浓度，以Mg与P摩尔比1：1的比例，向废水中投加难溶性镁源；(2)间隔2
‑
6小时，同时测定进水和出水的磷浓度，并以此为基础计算并记录进水Mg/P摩尔比和磷损失率(η)，通过p...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶欣，陈少华，吴俊斌，林向宇，王晓君，
申请(专利权)人：中国科学院城市环境研究所，
类型：发明
国别省市：