一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法技术

本发明专利技术提供了一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，将磷酸铵镁结晶和赤泥相结合对废水中氮磷进行同步回收，利用赤泥的晶种作用强化了磷酸氨镁结晶沉淀，可有效提高氮磷回收过程的出水水质；同时赤泥具有的巨大比表面积和丰富的金属氧化物组分能起到辅助氮磷回收作用。回收产物可做为氮磷缓释肥施用于花卉种植，提高土壤肥力。由于回收产物是赤泥和磷酸铵镁的结合体，赤泥本身含有Fe、Mg、k、Ca、Si和Zn等多种农作物必需的元素,能够补充土壤矿物质，从而更好的发挥氮磷缓释肥的肥效，破解最小养分定律，达到土壤营养平衡。达到土壤营养平衡。达到土壤营养平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法


[0001]本专利技术涉及工业矿渣及废水资源化处理，具体涉及一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法。

技术介绍

[0002]氮、磷是农业生产必不可少的营养成分，同时也是造成水体富营养化的主要原因，高浓度含氮、磷废水的排放会对水体环境造成巨大危害。目前，传统去除水中氮、磷的方法主要包括化学沉淀法、物理法和生物法，但物理法和传统化学法成本高、技术复杂，生物法对于高浓度废水存在无法实现同步去氮、磷等技术难题，同时均难做到资源化回收利用。另一方面,磷矿作为不可再生的非金属矿产资源，具有不可再生循环的特性，随着工农业生产的需要，磷矿的短缺问题日益凸显。因此，从废水中回收氮、磷元素具有污染治理和资源再生利用双重作用。
[0003]相比较于传统的除磷技术难以回收磷，磷酸铵镁结晶法(MAP)能同时回收氨氮和磷酸盐，具有回收率高、操作工艺简单、反应时间短等优点。氮、磷回收产物可作为缓释肥料施用于农业生产和花卉种植，具有再利用价值，使得MAP结晶法成为一种集环境效应与经济效应为一体的水处理方法而备受关注。但是由于MAP晶体生长机制十分复杂，生成的MAP晶体非常细小，不易进行固液分离，工业化应用易堵塞管道和导致出水水质下降；另外MAP的生成过程还会释放氢离子增加对pH进行调控的成本，从而限制了该方法在工业上的应用。对于MAP结晶颗粒小、难沉淀问题，选择合适的载体增强其沉淀性能，并作为晶种破解结晶不良现象是一种合适的解决办法。对于强化MAP结晶沉降，载体的选择尤为关键。目前对于MAP晶种的选择大多为天然材料,采用固体废弃物与MAP结合，同时大量消耗固体废弃物的方式并未深入探究。
[0004]赤泥作为氧化铝生产过程中的副产物，含有丰富的孔隙结构和具有大的比表面积，并且含有大量CaO、Al2O3和Fe2O3等活性氧化物，常被用作吸附材料进行研究，已被证实对重金属阳离子和磷酸盐等阴离子具有较好吸附性能，良好的表面特性使得赤泥又兼具晶种的作用。另外由于赤泥含有较多农作物必需的Fe、Mg、k、Mn、Zn等元素，可将赤泥用于农业领域，可配制成硅钙农用肥促进农作物生长，也可作为基肥改良土壤。但是，赤泥本身是细碎的，应用于废水处理，面临着分离困难等问题；同时，施用农田也存在肥效单一，难以利用等缺陷。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种针对高浓度废水实现氮磷营养元素同步回收的水处理方法。采用赤泥为原料对其进行氧化镁负载,不仅能够增强MAP结晶沉淀、降低MAP的pH调控成本，还可辅助氮磷的去除，同时解决赤泥本身难沉降问题。另外，赤泥含有多种农作物必需的元素,经改性后本身可作为肥料。MAP与赤泥结合的产物，兼备硅钙农用肥和氮磷缓释肥的特性。选用赤泥作为MAP结晶载体具有改善土壤环境和大量消耗
赤泥双重作用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]提供一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，包括以下步骤：
[0008]1)将赤泥原料投加到镁盐溶液中，进行振荡混合；将混合后的溶液缓慢加入到碱性溶液中，继续振荡得到出现凝胶沉淀；然后对其进行沉淀洗涤、过滤、干燥和破碎；最后送入马弗炉高温处理，得到氧化镁改性赤泥；
[0009]2)在高浓度氮磷废水中加入氧化镁改性赤泥，振荡；
[0010]3)停止振荡，使得回收产物充分沉降后，收集沉淀物；沉淀物经过滤、干燥后得到氮磷缓释肥。
[0011]另一实施方式中，本专利技术提供一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，包括以下步骤：
[0012]1)将赤泥原料投加到氯化镁溶液中，恒温振荡0.5h进行混合。将上述溶液缓慢加入到NaOH溶液或KOH溶液中，继续振荡0.5h直到凝胶沉淀完全形成。然后对其洗涤、过滤、干燥和破碎。最后送入马弗炉在高温处理，得到氧化镁改性赤泥。
[0013]2)将高浓度氮磷废水的pH至1
‑
10，然后加入氧化镁改性赤泥恒温振荡，直到氧化镁改性赤泥表面氮磷回收量达到饱和。
[0014]3)停止振荡，使得回收产物充分沉降后，收集沉淀物。过滤、干燥后即为本专利技术制备的氮磷缓释肥。
[0015]进一步地，所述步骤1)中，赤泥选自山东省淄博市赤泥堆场，由拜耳法制得，赤泥粉碎过100目筛；赤泥和氯化镁溶液固液比为1:10；氯化镁溶液和氢氧化钠溶液按照摩尔比1:2配制；高温处理为温度500℃条件下保温6h。
[0016]进一步地，所述步骤2)中，高浓度氮磷废水中氨氮浓度在30
‑
300mg
·
L
‑1之间，磷酸盐浓度也为50
‑
600mg
·
L
‑1范围内；氮磷质量比设置为1
‑
5:5；
[0017]进一步地，所述步骤3)中，得到的缓释肥在硫酸硝酸体系中进行毒性浸出试验。
[0018]上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本专利技术的目的。
[0019]本专利技术提供的一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，与现有技术相比，至少具备有以下有益效果：
[0020]1)本专利技术将磷酸铵镁结晶和赤泥相结合对废水中氮磷进行同步回收，利用赤泥的晶种作用强化了磷酸氨镁结晶沉淀，可有效提高氮磷回收过程的出水水质；同时赤泥具有的巨大比表面积和丰富的金属氧化物组分能起到辅助氮磷回收作用。
[0021]2)本专利技术以赤泥作为磷酸铵镁结晶沉淀的载体，具有廉价易得的优点，可有效节约成本，同时达到赤泥资源化利用的作用。
[0022]3)本专利技术以氧化镁对赤泥进行改性，利用氧化镁缓慢释放碱性的特点可降低pH调控成本，在初始pH为3时，反应平衡pH仍有8.66，并处在弱碱性范围，利于出水后续生化处理。
[0023]4)本专利技术回收产物可做为氮磷缓释肥施用于花卉种植，提高土壤肥力。由于回收产物是赤泥和磷酸铵镁的结合体，赤泥本身含有Fe、Mg、k、Ca、Si和Zn等多种农作物必需的元素,能够补充土壤矿物质，从而更好的发挥氮磷缓释肥的肥效，破解最小养分定律，达到
土壤营养平衡。
[0024]5)本专利技术回收产物可做为土壤调理剂，用以改善土壤结构。赤泥微粒表面带负电荷，还具有优良的吸附特性和回收产物偏碱性的特征，有利于控制赤泥中重金属的溶出，有效钝化和吸附土壤中的重金属。
附图说明
[0025]在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中：
[0026]图1显示了本专利技术的放大倍数为20000倍的原状赤泥电镜图；
[0027]图2显示了本专利技术的放大倍数为80000倍的镁改性赤泥电镜图；
[0028]图3显示了本专利技术的放大倍数为2000倍的回收产物电镜图；
[0029]图4显示了不同初始pH条件下反应达平衡对应的pH图；
[0030]图5显示了本专利技术的回收产物XR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，包括以下步骤：1)将赤泥原料投加到镁盐溶液中，进行振荡混合；将混合后的溶液缓慢加入到碱性溶液中，继续振荡得到凝胶沉淀；然后对所述凝胶沉淀进行洗涤、过滤、干燥和破碎；最后送入马弗炉高温处理，得到氧化镁改性赤泥；2)在高浓度氮磷废水中加入所述氧化镁改性赤泥，振荡；3)停止振荡，使得沉淀物充分沉降后，收集沉淀物；沉淀物经过滤、干燥后得到氮磷缓释肥。2.根据权利要求1所述的赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述振荡混合为恒温振荡混合，所述恒温振荡混合的时间为0.5h；将混合后的溶液缓慢加入到碱性溶液中，继续振荡的时间为0.5h。3.根据权利要求1所述的赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，其特征在于，所述步骤2)中还包括，加入氧化镁改性赤泥前，先将高浓度氮磷废水的pH调至1
‑
10。4.根据权利要求1所述的赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，其特征在于，所述步骤2)中，加入氧化镁改性赤泥恒温振荡，直到氧化镁改性赤泥表面氮磷回收量达到饱和。5.根据权利要求1所述的赤泥基缓释肥的制备及同步回收废水氮磷的方法，其特征在于，所述镁盐溶液为氯化镁溶液。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭道平，赵聪，万芹莉，李瑶，庞茵，黄涛，赵锐，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：