一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法技术

本发明专利技术属于废水处理技术领域，公开了一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，将待处理废水与镁盐泵入流化床反应器内，以使Mg:P摩尔比为1:0.8～1.1；在线监测并控制流化床反应器中pH值稳定后，向流化床结晶器内泵入铁盐溶液，并持续泵入空气进行曝气；根据回收产品的尺寸设置排料周期，利用超导磁分离将羟基铁化合物与鸟粪石分离，回收含磷回收产物。本发明专利技术通过向流化床结晶器中泵入铁盐、空气曝气，通过控制反应pH值、上升流速、回流比，使得鸟粪石结晶和絮凝反应同时进行，借助絮凝作用促进鸟粪石晶体的团聚生长，以提高晶体的沉降、减少流化床内细晶的溢出、促进回收产品尺寸的增大。寸的增大。寸的增大。

【技术实现步骤摘要】
一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法。

技术介绍

[0002]人类活动和工、农业过程的发展极大地影响了对生命至关重要的氮(N)和磷(P)的循环。P是细胞的组成部分，在生物能量转换和遗传信息的储存和处理过程中发挥着重要作用。持续增长的人口加大了对粮食的需求，磷矿的持续开采给磷矿储量带来了严重威胁。由于磷的单向流动性和不可再生性，被人类消耗的磷最终都会进入污水处理系统，造成了资源的浪费且处理不当还会引起水体富营养化，因此，通过一定的手段对污水中的磷进行回收势在必行。
[0003]鸟粪石(MgNH4PO4·
6H2O,MAP)是一种难溶于水的白色晶体，其P2O5含量约为58％，是一种极好的缓释肥。鸟粪石结晶磷回收技术具有很大的潜力，并在一些国家进行了工程应用。然而，在细晶形成和晶体生长等方面仍然存在问题。流化床结晶器作为工程上最常用的结晶反应器，在流化床内会存在局部混合不均从而导致局部的过饱和度较高，容易形成细小的晶体(细晶)的问题，而且在结晶过程中由于物料和颗粒的流化需要一定的上升流速，形成的难以回收的细晶极易随着出水流失，导致磷回收效率较差。
[0004]为此，本专利技术提供一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，通过控制流化床鸟粪石结晶磷回收技术的细晶溢出及优化产物尺寸分布，以实现从废水中对磷进行高效回收利用，能够极大的缓解对磷矿开采的需求，控制鸟粪石结晶磷回收过程中细晶的形成及回收产品的粒度分布，能够更好地为后续的晶体分离与利用提供帮助。
[0006]本专利技术的一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，将待处理废水与镁盐溶液分别泵入流化床反应器内进行结晶反应，获得混合液A；
[0009]其中，所述镁盐溶液根据待处理废水中的磷含量进行投加，以使所述混合液A中的Mg:P摩尔比为1:0.8～1.1；
[0010]步骤2，在线监测并控制所述流化床反应器中结晶反应的pH值，在pH值稳定后开始缓慢向流化床结晶器内泵入铁盐溶液使其混合均匀，获得混合液B；
[0011]其中，在结晶反应过程中，持续向所述流化床反应器内泵入空气进行曝气；
[0012]步骤3，根据回收产品的尺寸性质设置排料周期，收集的固相部分进行超导磁分离
处理，以将羟基铁化合物与鸟粪石分离，回收含磷回收产物。
[0013]进一步地，所述镁盐溶液为含有Mg
2+
的溶液。
[0014]进一步地，所述铁盐溶液为含有Fe
2+
的溶液。
[0015]进一步地，所述铁盐溶液中铁离子与所述混合液A中PO4‑
P的摩尔比为1:2～3。
[0016]进一步地，步骤2中，控制所述流化床反应器中结晶反应的pH值为8.0～9.5，并待所述结晶反应的pH值稳定在8.0～9.5后，泵入铁盐溶液。
[0017]进一步地，所述镁盐溶液的泵入速率为0.5～1.5L/h。
[0018]进一步地，所述待处理废水的泵入速率为20～60L/h。
[0019]进一步地，所述铁盐溶液的泵入速率为400～600mL/h。
[0020]进一步地，通过控制水力停留时间为水力停留时间为60～90min，改变回流比调控反应区上升流速为50～200cm/min，以实现流化床内部物质的均匀混合。
[0021]进一步地，步骤3中，利用磁场强度大于3T的高梯度超导磁选机进行羟基铁化合物与鸟粪石晶体的分离，回收含磷回收产物。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0023]本专利技术向待处理废水中投加镁盐，使Mg:P摩尔比为1:0.8～1.1后，通过向流化床结晶器中泵入铁盐溶液并从结晶器底部持续曝气，通过控制反应过程的pH值、上升流速、回流比等参数，使得流化床内同时进行鸟粪石结晶和絮凝反应，借助絮凝作用促进鸟粪石晶体的团聚生长，以达到提高晶体的沉降性、减少流化床内细晶的溢出以及促进回收产品尺寸的增大的目的。
[0024]本专利技术通过增加铁盐溶液，并且在流化床运行期间进行曝气，不仅能够减少废水中的CO
32
‑
对鸟粪石结晶的干扰(将其转化为CO2)，同时曝气加入的空气还能够将铁盐溶液中的Fe
2+
氧化成Fe
3+
，以利用Fe
3+
的絮凝作用，能够有效地促进鸟粪石晶体的团聚，减少实际工程应用中的细晶溢出；同时晶体生长较为缓慢的过饱和环境下，利用晶体的团聚生长可以促进P回收产品尺寸的增大。
附图说明
[0025]图1为本专利技术优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0027]本专利技术提供一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，包括以下步骤：
[0028]步骤1，将待处理废水与镁盐溶液分别泵入流化床反应器内进行结晶反应，获得混合液A；
[0029]需要说明的是，本专利技术的镁盐主要用于提供Mg
2+
，以通过添加Mg
2+
调节待处理废水中的Mg:P摩尔比，可根据待处理废水中的磷含量进行投加镁盐溶液，以使所述混合液A中的Mg:P摩尔比为1:0.8～1.1。故本专利技术采用的镁盐溶液为含有Mg
2+
的溶液，比如可选为氯化镁溶液、氧化镁溶液和氢氧化镁溶液中任意一种。
[0030]步骤2，在线监测并控制所述流化床反应器中结晶反应的pH值，在pH值稳定后开始缓慢向流化床结晶器内泵入铁盐溶液使其混合均匀，获得混合液B；
[0031]需要说明的是，本专利技术采用在线pH监测系统实时监测流化床反应器中反应区的pH值，并且通过泵入碱液的方式将流化床反应器中反应区的pH值控制在8.0～9.5。
[0032]其中，本专利技术的碱液可选为氢氧化钠溶液或氢氧化钙溶液。但是本专利技术考虑到，加入的碱液应当不影响磷回收的纯度，当选择氢氧化钙溶液作为碱液时，Ca的存在会与Mg竞争P，会影响鸟粪石结晶的过饱和度，生产磷酸钙或者别的Ca沉淀，影响纯度，故本专利技术采用的碱液优选氢氧化钠溶液。
[0033]本专利技术先通过将流化床反应器中反应区的pH值控制在8.0～9.5后，再泵入铁盐溶液，是为了避免溶液pH达不到8.0～9.5时，无法提供供鸟粪石生成比较有利的环境，在溶液pH达不到8.0～9.5时就泵入铁盐溶液，有可能导致Fe
2+
和Fe
3+
与P生产FeP沉淀，沉淀更难分离，以及难作为缓释肥去利用，本质上还是金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将待处理废水与镁盐溶液分别泵入流化床反应器内进行结晶反应，获得混合液A；其中，所述镁盐溶液根据待处理废水中的磷含量进行投加，以使所述混合液A中的Mg:P摩尔比为1:0.8～1.1；步骤2，在线监测并控制所述流化床反应器中结晶反应的pH值，在pH值稳定后开始缓慢向流化床结晶器内泵入铁盐溶液使其混合均匀，获得混合液B；其中，在结晶反应过程中，持续向所述流化床反应器内泵入空气进行曝气；步骤3，根据回收产品的尺寸性质设置排料周期，收集的固相部分进行超导磁分离处理，以将羟基铁化合物与鸟粪石分离，回收含磷回收产物。2.如权利要求1所述的优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，其特征在于，所述镁盐溶液为含有Mg
2+
的溶液。3.如权利要求1所述的优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，其特征在于，所述铁盐溶液为含有Fe
2+
的溶液。4.如权利要求1所述的优化控制流化床鸟粪石结晶法回收磷的方法，其特征在于，所述铁盐溶液中Fe
2+
与所述混合液A中PO4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，杨晓帆，
申请(专利权)人：山西水利职业技术学院，
类型：发明
国别省市：