本发明专利技术提供了一种用天然矿物在富磷水体或污水中除磷及回收磷的定量工艺方法。其分别称取结晶灰岩和硬石膏粉末，粒径在１５０～８００目，按４∶１～１４∶１的质量比混合，在初始磷浓度为１０００ｍｇ／Ｌ～２ｍｇ／Ｌ的溶液中，在温度为１５℃～３０℃，反应时间为１～１２小时的条件下，混合矿物中每１ｇ石膏对应的有效除磷量的范围在（０．１＊ＣＰ）ｍｇ～（０．９＊ＣＰ）ｍｇ；在混合矿物去除磷效果较低后，加入硬石膏矿物粉末，这时，每１ｇ石膏对应的有效除磷量在（０．１５＊ＣＰ）ｍｇ～（２＊ＣＰ）ｍｇ之间（ＣＰ为溶液的初始磷浓度（ｍｇ／Ｌ）的数值）。该工艺能够应用于城市生活污水、工业废水、农村分散式生活污水，富营养化湖泊水体及大、中、小型的富营养化景观水体等富磷水体的除磷及回收磷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水污染治理领域，特指天然矿物的特定比例混合物在富磷水体或污水 中除磷及回收磷的过程中，反复使用的定量应用方法。
技术介绍
磷是水体富营养化的主要诱导因子，所以在应对日益严重的全球富营养化问题的 过程中，首先注重对磷的控制。在发达国家，对污水中磷的处理非常重视，尤其注重在工业废水和城市生活污 水的处理过程中对磷的回收利用；并研制了相应的回收工艺一以磷的无机矿物磷酸铵 镁(MgNH4P046H20，俗称鸟粪石或MAP)和磷酸钙技术为主。例如，意大利的Treνi so污水 处理厂，在污泥脱水上清液线路上安装了 MAP结晶回收装置，回收率为54%，该工艺已于 2001年投入生产性运行；英国Slough污水处理厂，用MAP沉淀装置处理污泥脱水上清液， 并于2002年投产，对可溶性磷酸盐的回收率为80% ；荷兰Geestmerambacht污水厂采用 Crystalactor技术回收磷酸钙。目前，发达国家采用的除磷(回收磷)方法存在以下问题①采用的磷酸铵镁和磷酸钙矿物回收方法主要应用于对工业废水和城市生活污 水除磷过程中对磷的回收，但无法对自然界中富营养化水体(如农村分散式生活污水、景 区富磷水体)中的磷进行去除和循环利用。②以磷酸铵镁的形式除磷(回收磷)是通过投加MgCl等化学试剂来完成的，其缺 点是运行成本很高，而且要求在较高的PH值(pH>9)背景下运行(这在自然界水体中是 不可能的)。所以，应用前景有待进一步研究。③以磷酸钙的形式除磷(回收磷)是通过投加Na(OH)，Ca(OH)2等化学试剂来完 成的，不仅成本较高，同时也存在运行条件要求苛刻的问题，难以进行自然界富磷水体的规 模化生产运行。④上述方法还没有实现真正的定量化处理，其工艺的成熟性有待于进一步开发。 在我国，许多学者从不同的角度对除磷和磷的循环利用进行了研究，如汪慧贞，王绍贵.以 磷酸钙盐形式从污水厂回收磷研究.中国给水排水，2006，122 (9) :93 96;孙博雅，陈洪 斌，污水处理磷回收的研究进展.四川环境，2007，26(1) :90 94，但多数仍停留在实验室 的研究阶段，并缺少系统的有推广前景的实验方案和措施。张宏等专利技术的“天然矿物对富营 养化水体或污水除磷的方法(申请号=200810020886. 0) ”和“天然矿物对富磷水体除磷及 回收磷的定量应用方法(申请号=200810020883. 7) ”，虽然有应对富磷水体的实验室解决 方案，但是没有根据中试结果进行修正，存在实际应用的技术性障碍。张宏等专利技术的“天然 矿物对富磷水体的除磷的定量应用工艺(申请号2008102341448)”具体工艺完全具备实 际应用的可操作性；并进行了更深入的研究，实际可应用范围更广；但是，在自然界中，方 解石的储量与结晶灰岩相比要小的多，而且前者的市场价格明显高于后者。本专利申请中，将张宏等专利技术的“天然矿物对富磷水体的除磷的定量应用工艺(申请号2008102341448) ”中的方解石替换为结晶灰岩，不仅具体工艺完全具备实际应用 的可操作性，除磷效果也与之非常相近；而且进一步降低了成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种天然矿物对富磷水体或污水的除磷及回收磷的工艺，并 且除磷(回收磷)效率高，运行条件的要求低，成本低，不仅能够用于城市生活污水和工业 废水的除磷、回收磷，还可以应用于农村分散式生活污水以及大、中、小型的富营养化景观 水体等富磷水体的除磷、回收磷。实现上述目的的技术方案是步骤一分别称取结晶灰岩矿物晶体(CaCO3)和硬石膏矿物晶体(CaSO4)粉末，粒径在 150 800目之间，按4 1 14 1的质量比混合，分别置入锥形瓶中，然后，分别加入 初始磷浓度为1000mg/L 2mg/L的溶液lOOmL，pH调节到5 10之间；放入恒温振荡器 中，设定温度为15°C 30°C之间，待反应1 12小时后，取其上清液，用钼酸铵分光光度法 测定该上清液的磷浓度。然后，将锥形瓶中的上清液去除，把锥形瓶中的残余混合矿物粉 末烘干，再分别加入初始磷浓度是1000mg/L 2mg/L的溶液IOOmL,放入恒温振荡器中，在 上述条件下重复实验(温度为15°C 30°C，pH调节到5 10之间，反应1 12小时)直 至其去除磷(回收磷)的效果较低时为止(效果较低的标准是在初始磷浓度为IOOOmg/ L 100mg/L溶液中的除磷率彡95%，在初始磷浓度为100mg/L 20mg/L溶液中的除磷率 (90%，在初始磷浓度为20mg/L 10mg/L溶液中的除磷率彡80%，在初始磷浓度为IOmg/ L 2mg/L溶液中的除磷率彡75%，在初始磷浓度彡2mg/L溶液中的除磷率彡70% )。步骤二将去除磷效果较低后的残余混合矿物粉末烘干，分别加入初始磷浓度是IOOOmg/ L 2mg/L的溶液lOOmL，pH调节到5 10之间，再分别加入150 800目的硬石膏矿物 晶体粉末(石膏第一次加入)；放入恒温振荡器中，在上述条件下重复实验，直至其去除磷 (回收磷)的效果较低时，再第二次，第三次……第200次加入硬石膏矿物晶体粉末。实验结果表明混合矿物中每Ig石膏对应的有效除磷量的范围在(0. l*CP)mg (0.9*CP)mg(CP为溶液的初始磷浓度(mg/L)的数值)。在混合矿物去除磷效果较低后，加入 硬石膏矿物粉末，这时，每Ig石膏对应的有效除磷量在(0. 15*CP)mg (2*CP)mg之间(Cp为 溶液的初始磷浓度(mg/L)的数值)。有益效果(1)该工艺除磷后水体的磷平衡浓度在0. 1-0. 4mg/L左右。(2)该工艺对富磷水体的除磷实现定量化控制。(3)该工艺可使得相应水体趋向中性化(pH值趋近7. 5左右)发展，使水体优化， 又不会形成二次污染，使用方便。(4)本专利技术与国外现有工艺相比的优点是以廉价的天然矿物进行混合配比，不 需要添加任何化学药剂。它不仅能够用于城市生活污水、工业废水的除磷，还可以应用于农 村分散式生活污水以及大、中、小型的富营养化景观水体等富磷水体的除磷、回收磷。具体实施方式(由两个步骤完成)步骤一实施例1.取比例为4 1(结晶灰岩/硬石膏的质量比)的混合矿物粉末IOg(结晶灰岩 的粒径为800目，石膏的粒径为800目)，置入容量为200mL锥形瓶中，加入初始磷浓度是 1000mg/L的溶液lOOmL，pH调节至7，放入恒温振荡器中，设定转速为50转/min，温度为 30°C，反应12小时后，取其上清液测试。然后，将锥形瓶中的上清液去除，把锥形瓶中的残 余混合矿物粉末烘干，再加入初始磷浓度是1000mg/L的溶液IOOmL,在上述条件下重复实 验，直至其除磷(回收磷)的效果较低时为止。最后的有效除磷总量为298. 75mg，则Ig石 膏对应的有效除磷量为149. 27mg (表1，No. 1).实施例2. 取比例为9 1(结晶灰岩/硬石膏的质量比)的混合矿物粉末IOg(结晶灰岩 的粒径为800目，石膏的粒径为500目)，置入容量为200mL锥形瓶中，加入初始磷浓度是 100g/L的溶液lOOmL，pH调节至6，放入恒温振荡器中，设定转速为150转/min，温度为 25 V，反应10小时后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种天然矿物对富磷水体的除磷及回收磷的工艺，其特征是其分别称取结晶灰岩和硬石膏粉末，粒径在１５０－８００目之间，按４∶１～１４∶１的质量比配制成混合矿物，分别置入锥形瓶中，再分别加入初始磷浓度为１０００ｍｇ／Ｌ～２ｍｇ／Ｌ的溶液１００ｍＬ，ｐＨ调节到５～１０；然后，放入恒温振荡器中，温度为１５℃～３０℃，反应时间为１～１２小时；在混合矿物去除磷效果较低后，将残余混合矿物粉末烘干，分别加入初始磷浓度是１０００ｍｇ／Ｌ～２ｍｇ／Ｌ的溶液１００ｍＬ，ｐＨ调节到５～１０之间，再分别加入１５０～８００目的硬石膏矿物晶体粉末；放入恒温振荡器中，在上述条件下重复实验（温度为１５℃～３０℃，反应时间为１～１２小时），直至其去除磷的效果较低时，再加入硬石膏矿物晶体粉末；所述去除磷的效果较低的标准是在初始磷浓度为１０００ｍｇ／Ｌ～１００ｍｇ／Ｌ溶液中的除磷率≤９５％，在初始磷浓度为１００ｍｇ／Ｌ～２０ｍｇ／Ｌ溶液中的除磷率≤９０％，在初始磷浓度为２０ｍｇ／Ｌ～１０ｍｇ／Ｌ溶液中的除磷率≤８０％，在初始磷浓度为１０ｍｇ／Ｌ～２ｍｇ／Ｌ溶液中的除磷率≤７５％，在初始磷浓度≤２ｍｇ／Ｌ溶液中的除磷率≤７０％）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张宏，翟佳，喻鹏辉，
申请(专利权)人：江苏工业学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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