一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法技术

本发明专利技术专利公开了一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法。包括以下步骤：S1、按Fe(II)、P摩尔比为1.5将亚铁盐溶液和含磷废水泵入流化床的进水区；S2、通过控制碱液投加调控流化床各区段pH值使得流化床各区段的过饱和水平达到目标要求；S3、通过控制回流比来调控流化床进水区、流化区和生长区的上升流速；S4、根据流化床实际运行情况设置排料周期，打开进水区底部的晶体排出口，收集蓝铁石晶体。本发明专利技术无需投加大量碱液，且亚铁低廉易得，由此该技术具有较高的经济性；此外，本发明专利技术对于高、中、低浓度的含磷废水均可实现磷酸盐高去除率同时回收高品质的蓝铁石晶体。同时回收高品质的蓝铁石晶体。同时回收高品质的蓝铁石晶体。

【技术实现步骤摘要】
一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法


[0001]本专利技术专利属于废水处理
，尤其涉及一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法。

技术介绍

[0002]磷是构成生物体的必需元素，是参与传递遗传信息和控制机体细胞正常代谢的重要物质，但也是一种难以再生的非金属矿产资源。磷资源的快速消耗及过度排放所引发的水体富营养化，是关系到粮食安全和生态安全两个战略性问题。磷在生物圈中大部分是单向流动，而磷矿石的储量十分有限，磷将成为人类和陆地生命活动的限制因素。国土资源部已将磷矿资源列为2010年后不能满足国民经济发展要求的20种矿石之一。随着对营养物质排放标准的不断挺高以及资源利用的可持续发展，污水污泥处理技术已经开始向除磷同时回收磷的方向发展。污水中流失的磷量非常巨大，据统计，城市污水实现磷回收可满足全球范围内15％
‑
20％的磷矿石需求。瑞士和德国等国家已制定法律要求强制实行污水磷回收。因此，保障废水中磷的有效回收和再利用是缓解磷资源快速消耗的有效方法。
[0003]目前，传统生物除磷和化学除磷形成的富磷污泥难以分离磷酸盐，如何诱导、强化磷酸盐结晶生长已成为当前污水磷回收的研究重点。废水处理过程中常见的含磷结晶产物主要有磷酸铵镁(MgNH4PO4·
6H2O，又称鸟粪石)和羟基磷酸钙(Ca5(PO4)3OH，又称羟基磷酸石)。其中，常见的鸟粪石结晶可以实现同时去除氮、磷两种元素并且可以作为肥料同时提供氮、磷两种元素，但是鸟粪石结晶的条件受pH的制约比较大(适宜pH为9.10
‑
10.17)，结晶反应前需要对含磷废水进行脱气(CO2)处理，并投加大量碱液以维持碱性环境，故此，极大地增加了污水磷回收的处理成本。
[0004]蓝铁石(Fe3(PO4)2·
8H2O)结晶是一项具有应用前景的废水磷回收新技术。蓝铁石可作为肥料为植物提供磷和铁，还能用于储能材料——磷酸亚铁锂(LiFePO4)的合成，是动力锂电子电池的主要合成原料之一。理论上蓝铁石能够结晶的pH范围为5
‑
10，但对于不同磷浓度的废水其能够结晶的pH范围不同，此外，pH
‑
磷酸盐浓度耦合条件下过饱和水平的差异还影响磷的去除效率及晶体的形貌特征与粒度分布，从而影响产物的分离效率。另一方面，pH对Fe(II)的氧化和蓝铁石结晶速率的双重影响，决定着回收产物的性质。晶体的成核与生长都与过饱和水平有关，较高的过饱和水平有利于晶体成核的发生及磷酸盐的去除，而晶体生长则需要较低的过饱和水平。当前尚未实现高效除磷的同时获得高品质的蓝铁石晶体。

技术实现思路

[0005]本专利技术专利的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提出了一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法。本专利技术专利的技术方案是这样实现的，包括以下步骤：
[0006]S1、按Fe(II)/P摩尔比为1.5，分别设定相应流速将亚铁盐溶液和含磷废水泵入流化床的进水区；
[0007]S2、在线检测流化床流化区、生长区和沉淀区的PO4‑
P、Fe(II)浓度及pH值，并实时计算流化床各区段过饱和水平，通过对不同PO4‑
P浓度含磷废水匹配相应碱液投加措施，由此调控流化床各区段pH值使得流化床各区段的过饱和水平达到目标要求；
[0008]S3、通过控制回流比来调控流化床进水区、流化区和生长区的上升流速；
[0009]S4、根据流化床实际运行情况设置排料周期，打开进水区底部的晶体排出口，收集蓝铁石晶体。
[0010]优选地，流化床流化区、生长区和沉淀区的碱液投加和亚铁盐溶液投加均采用多点进液方式，所述碱液投加的方式为pH控制系统的自动加碱泵向流化床各区段注入碱溶液。
[0011]优选地，对于处理PO4‑
P浓度300mg/L以上的含磷废水，调控流化床的流化区、生长区和沉淀区的pH值可分别为5、5和7；对于处理PO4‑
P浓度100mg/L
‑
300mg/L的含磷废水，调控流化床的流化区、生长区和沉淀区的pH值可分别为6、6和7。
[0012]优选地，流化区和生长区的过饱和水平的目标要求为4
‑
6，沉淀区的过饱和水平的目标要求为6
‑
8。
[0013]优选地，含磷废水从进水口至生长区的水力停留时间和在沉淀区的水力停留时间均为30min，总水力停留时间为60min。
[0014]优选地，调控流化床进水区、流化区、生长区和沉淀区的上升流速分别为100
‑
400cm/min、50
‑
200cm/min、10
‑
50cm/min和1
‑
10cm/min，顶端沉淀区的部分出水回流至流化床的底端进水区。
[0015]本专利技术具有以下优点：
[0016]①
蓝铁石形成的理论pH范围较宽，覆盖中性pH值，无需投加大量碱液，且亚铁低廉易得，由此该技术具有较高的经济性；
②
本专利技术对于高、中、低浓度的含磷废水均可实现磷酸盐高去除率同时回收高品质的蓝铁石晶体。
附图说明
[0017]图1是一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法流程示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术专利实施方案进行详细描述。
[0019]一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法，包括以下步骤：
[0020]S1、按Fe(II)/P摩尔比为1.5，分别设定相应流速将亚铁盐溶液和含磷废水泵入流化床的进水区；
[0021]S2、在线检测测流化床流化区、生长区和沉淀区的PO4‑
P、Fe(II)浓度及pH值，并实时计算流化床各区段过饱和水平，对于处理PO4‑
P浓度300mg/L以上的含磷废水，调控流化床的流化区、生长区和沉淀区的pH值可分别为5、5和7；对于处理PO4‑
P浓度100mg/L
‑
300mg/L的含磷废水，调控流化床的流化区、生长区和沉淀区的pH值可分别为6、6和7。由此调控流化床各区段pH值使得流化床各区段的过饱和水平达到目标要求；流化区和生长区的过饱和水平的目标要求为4
‑
6，沉淀区的过饱和水平的目标要求为6
‑
8；流化床流化区、生长区和沉淀区的碱液投加和亚铁盐溶液投加均采用多点进液方式，所述碱液投加的方式为pH控制系
统的自动加碱泵向流化床各区段注入碱溶液。
[0022]S3、通过控制回流比来调控流化床进水区、流化区、生长区和沉淀区的上升流速分别为100
‑
400cm/min、50
‑
200cm/min、10
‑
50cm/min和1
‑
10cm/min，顶端沉淀区的部分出水回流至流化床的底端进水区。含磷废水从进水口至生长区的水力停留时间和在沉淀区的水力停留时间均为30min，总水力停留时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、按Fe(II)/P摩尔比为1.5，分别设定相应流速将亚铁盐溶液和含磷废水泵入流化床的进水区；S2、在线监测流化床流化区、生长区和沉淀区的PO4‑
P、Fe(II)浓度及pH值，并实时计算流化床各区段过饱和水平，通过对不同PO4‑
P浓度含磷废水匹配相应碱液投加措施，由此调控流化床各区段pH值使得流化床各区段的过饱和水平达到目标要求；S3、通过控制回流比来调控流化床进水区、流化区和生长区的上升流速；S4、根据流化床实际运行情况设置排料周期，打开进水区底部的晶体排出口，收集蓝铁石晶体。2.根据权利要求1所述的一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法，其特征在于：流化床流化区、生长区和沉淀区的碱液投加和亚铁盐溶液投加均采用多点进液方式，所述碱液投加的方式为pH控制系统的自动加碱泵向流化床各区段注入碱溶液。3.根据权利要求1所述的一种流化床分区调控蓝铁石结晶的磷回收方法，其特征在于：对于处理PO4‑
P浓度300mg/L以上的含磷废水，调控流化床的流化区、生长区和沉淀区的pH值...

【专利技术属性】
技术研发人员：程翔，张欣然，杨晓帆，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：