天然矿物混合物对富磷水体除磷的方法技术

本发明专利技术公开了一种天然矿物混合物对富磷水体除磷的方法。分别称取方解石和硬石膏粉末，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)。本发明专利技术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M%，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，2007J6(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。本专利申请不仅是在大量实验数据的基础之上，同时根据大量的中试结果进行修正，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，不仅实际可应用范围更广，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混合物对富磷水体或污水的除磷及回收磷的方法，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。本专利技术的具体步骤为步骤一分别称取方解石矿物晶体和硬石膏矿物晶体粉末，粒径在150 800目之间，按 4 1 14 1的质量比混合，置入锥形瓶中，然后，加入初始磷浓度为1000mg/L ang/L 的溶液100mL，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，再加入初始磷浓度是IOOOmg/ L 2mg/L的溶液IOOmL,放入恒温振荡器中，在上述条件下重复操作，直至其去除磷及回收磷的效果较低时为止；去除磷及回收磷的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 ang/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% ；步骤二将步骤(一)获得的残余混合矿物粉末烘干，加入初始磷浓度是1000mg/L aiig/ L的溶液lOOmL，pH调节到5 10之间，再加入150 800目的硬石膏矿物晶体粉末即石膏第一次加入；放入恒温振荡器中，在上述条件下重复操作，直至其去除磷及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。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 Q*CP)mg之间(Cp为溶液的初始磷浓度(mg/L)的数值)。有益效果(1)该方法除磷的效果可以达到89 99% ；处理后水体的磷平衡浓度在 0. 1-0. 4mg/L 左右。(2)确定了混合矿物的投放量与有效除磷总量的关系，使得对富磷水体的除磷实现定量化控制。(3)该方法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。(5)成本仅相当于国外现有磷回收工艺的1/30左右。每吨初始磷浓度为10mg/L 水体的除磷成本是0. 17-0. 25元；则回收磷酸钙的成本是2500-3800元/吨左右(RMB)，而国外Crystalactor技术回收磷酸钙的成本则是76000-80000元/吨(RMB)。具体实施例方式由两个步骤完成步骤一实施例1.取比例为4:1(方解石/硬石膏的质量比)的混合矿物粉末10g(方解石的粒径为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IOOOmg/ L的溶液lOOmL，pH调节至7，放入恒温振荡器中，设定转速为150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,在上述条件下重复操作，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四8. 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(方解石/硬石膏的质量比)的混合矿物粉末10g(方解石的粒径为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100mg/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°C，反应 10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100mg/L的溶液IOOmL,在上述条件下重复操作，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四.8&^，则Ig石膏对应的有效除磷量为 29. 82mg (表 1，No. 2).实施例3.取比例为14 1 (方解石/硬石膏的质量比)的混合矿物粉末15g(方解石的粒径为800目，石膏的粒径为600目)，置入容本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种天然矿物混合物对富磷水体除磷的方法，其特征在于具体步骤为：步骤一：分别称取方解石矿物晶体和硬石膏矿物晶体粉末，粒径在１５０～８００目之间，按４∶１～１４∶１的质量比混合，置入锥形瓶中，然后，加入初始磷浓度为１０００ｍｇ／Ｌ～２ｍｇ／Ｌ的溶液１００ｍＬ，ｐＨ调节到５～１０之间；放入恒温振荡器中，设定温度为１５℃～３０℃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，再加入初始磷浓度是１０００ｍｇ／Ｌ～２ｍｇ／Ｌ的溶液１００ｍＬ，放入恒温振荡器中，在上述条件下重复操作，直至其去除磷及回收磷的效果较低时为止；去除磷及回收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％；步骤二：将步骤（一）获得的残余混合矿物粉末烘干，加入初始磷浓度是１０００ｍｇ／Ｌ～２ｍｇ／Ｌ的溶液１００ｍＬ，ｐＨ调节到５～１０之间，再加入１５０～８００目的硬石膏矿物晶体粉末即石膏第一次加入；放入恒温振荡器中，在上述条件下重复操作，直至其去除磷及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。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：45