专利名称：废水中磷的回收方法
技术领域：
本发明涉及一种磷的回收方法，具体的说是用于城市生活废水中磷的回收方法。
背景技术：
磷矿石是加工磷肥的主要原料，全球磷矿石的储量非常有限，有专家估计即使维 持当前的开采速率，也仅够维持60-130年。磷肥是粮食生产过程中必不可少的肥料，对保 障粮食安全具有不可替代的作用。尽快寻找磷肥生产的替代途径，避免全球磷矿石消耗殆 尽后可能出现的缺磷状况，以维持粮食持续稳定地增产，成为既急迫又现实的任务。城市废水汇集了城市生态的很大部分的物质流，磷以各种有机、无机的形态存在 于城市废水中。尽管城市废水中的磷浓度不高，但其总量很大，随着粮食从农田流向城市的 磷，大部分都通过城市废水返还给大自然。这部分磷如果不进行合理的管理，一旦进入地表 水生态系统，如湖泊、近海海湾等水生态系统，将带来严重的富营养化问题。城市生活废水中富含氮磷等营养物质，从城市生活废水中回收磷资源，是一条很 有潜力的途径。目前，有的是单纯的利用粉煤灰的吸附性能，通过吸附去除城市废水中的铵 根与磷酸根，由于粉煤灰颗粒细小加入到城市废水后难以再回收。还有的是通过在城市废 水中加入铵根离子、磷酸根离子共沉淀生产鸟取石，但鸟取石生成条件苛刻，磷酸根、铵根 等离子的浓度及其比例、PH条件都对鸟取石生产效率有显著影响。废水经过二级处理后， 磷酸根浓度一般都在0. 5-1 mg/L左右，磷酸根浓度过低是直接利用城市污水处理厂出水制 取鸟取石的重要障碍。此前，已经开发出利用渗析、透析、交换树脂吸附等技术来处理污水 处理厂二级处理出水中的磷，但这些工艺均存在技术要求高，一次投入过大的缺点，即使在 发达国家，其应用率也不是很高。所以采用较低的成本，高效地从废水中回收磷是亟需解决 的难题。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题，提供了用于城市生活废水中磷的回收方 法，方法操作简单，成本低，既实现了废水中磷的资源化回收，又可以防止废水中磷流失引 起的环境污染问题。本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是废水中磷的回收方法， 通过采用从粉煤灰中提取制得的吸附材料与聚乙烯醇和乙二醛制成的吸附基质对废水进 行磷的收集，然后再对吸附基质上的磷洗脱，实现对磷的回收，方法步骤如下
步骤一、用聚乙烯醇和乙二醛溶液喷洒吸附材料，聚乙烯醇和乙二醛溶液的喷洒量分 别为吸附材料重量的1%_5%，然后在55-65°C温度下对其搅拌至形成直径为l_5mm的颗粒 物，烘干，制成吸附基质；
步骤二、将步骤一制备的吸附基质放入过滤池中，废水从过滤池流过，经吸附基质过 滤，待吸附基质吸附饱和后停止废水过滤；
步骤三、用pH值为8. 0-9. 0的NaHCO3溶液对步骤二吸附饱和的吸附基质进行洗脱，收集洗脱溶液完成废水中磷的回收；
所述的聚乙烯醇的浓度为3-7%，乙二醛的浓度为3-7%。本发明，所述的吸附材料的提取步骤如下
步骤一、将粉煤灰和提取剂按1 :5的重量比进行混合，连续提取2-4天，期间每天搅拌 两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；
步骤二、向提取液中加入白云石或石灰石，直至溶液中的三价阳离子与二价阳离子的 比例为2:1停止加入白云石或石灰石，得到溶液备用；
步骤三、用氢氧化钠水溶液将步骤二制得的溶液的PH值调整为8. 0-9. 0，进行共沉淀 后再在室温下老化5-8天，得到沉淀物，备用；
步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于观0-3201高温下处理6-10小时，收集，得到吸附 材料；
所述的提取剂为浓度8-12%的盐酸。吸附基质以粉煤灰中提取的磷酸根高效吸附材料为原料，通过用聚乙烯醇和乙二 醛溶液喷洒吸附材料，以聚乙烯醇和乙二醛进行交联形成微小颗粒，并在小团粒的基础上 进一步形成大颗粒，最终使颗粒物直径达到1-5 mm的多层复合的多孔大颗粒物，作为吸附 基质，吸附能力强。使废水从过滤池流过，废水中的磷酸根可选择性地被吸附于吸附基质的铁铝化合 物表面，如果出水全磷含量高于进水的50%，说明吸附基质对磷的吸附能力已趋于饱和，停 止过滤，然后对吸附基质进行洗脱复活，一方面恢复对磷的吸附能力；另一方面收集所富集 的磷。该部分磷由于浓度较废水中高，而体积也小，更便于通过其他途径对磷进一步利用
有益效果
1、从废水中回收磷，既实现了废水中磷的资源化回收，又可以防止废水中磷流失引起 的环境污染问题。2、吸附基质的原料采用从粉煤灰中提取的铁铝氧化物吸附材料，可以有效地用于 对城市废水中磷的富集回收，从而避免废水中重金属污染物的污染，不但成本低廉，还达到 以废治废，变废为宝的目的。3、通过反冲洗回收的磷较城市废水中的浓度高，实现对磷的回收，方法操作简单， 回收快速且成本低，从吸附材料上洗脱的磷酸根溶液比废水中磷酸根浓度要高得多，磷酸 根溶液可作为进一步生产高含磷产品的原料。4、所用吸附材料提取自粉煤灰，成本低廉，吸附材料吸附高效而且可反复多次使 用，降低了成本，环保无污染。
具体实施例方式
实施例一
废水中磷的回收方法，通过采用从粉煤灰中提取的铁铝混合氧化物与聚乙烯醇和乙二 醛制成的吸附基质对废水进行磷的收集，然后再对吸附基质上的磷洗脱，实现对磷的回收， 方法步骤如下
1、吸附材料的制备
步骤一、取200g的粉煤灰和IOOOg的8%盐酸溶液进行混合，连续提取2天，期间每天 搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；步骤二、向步骤一制得的提取液中加入白云石，按照每升提取液加20g白云石，待白云 石溶解在提取液后，溶液中的三价铁铝离子与二价钙离子的比例被调整为2:1，得到溶液备 用；
步骤三、向步骤二制得的溶液加入氢氧化钠溶液并以每分钟30次的速度缓慢搅动，使 溶液PH值调整为8. 0，然后停止加入氢氧化钠溶液，进行共沉淀后再在室温下老化5天，得 到沉淀物，备用；
步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于观01电炉中处理10小时，收集，得到500g吸附材料。2、废水中磷的回收
步骤一、将3%的聚乙烯醇和3%的乙二醛溶液各取5g，然后喷洒在500g吸附材料，然后 在55°C温度下对其搅拌至形成直径为5mm的颗粒物，烘干，制成吸附基质；
步骤二、将步骤一制备的吸附基质放入过滤池中，引入城市污水处理厂二级处理出水， 过滤，监测过滤池进水、出水水质，检测到出水全磷含量高于进水全磷含量的50%，吸附基质 吸附饱和则停止过滤池的过滤；
步骤三、从过滤池的出水口压入pH为8. 0的NaHCO3溶液进行反冲洗，直至冲洗完毕停 止加入NaHCO3溶液，然后收集洗脱得到的磷酸根溶液完成废水中磷的回收，其中所含高浓 度磷酸根可作为进一步生产富磷产品，过滤池内的吸附基质经过复活后，可再次投入运行。实施例二
废水中磷的回收方法，通过采用从粉煤灰中提取的铁铝混合氧化物与聚乙烯醇和乙二 醛制成的吸附基质对废水进行磷的收集，然后再对吸附基质上的磷洗脱，实现对磷的回收， 方法步骤如下
1、吸附材料的制备
步骤一、取150g的粉煤灰和750g的10%盐酸溶液进行混合，连续提取3天，期间每天 搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；
步骤二、向步骤一制得的提取液中加入石灰石，按照每升提取液加20g白云石，待白云 石溶解在提取液后，溶液中的三价铁铝离子与二价钙离子的比例被调整为2:1，得到溶液备 用；
步骤三、向步骤二制得的溶液加入1 mol L—1氢氧化钠溶液并以每分钟30次的速度缓 慢搅动，使溶液PH值调整为8. 5，然后停止加入氢氧化钠溶液，进行共沉淀后再在室温下老 化一周，得到沉淀物，备用；
步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于300°C电炉中处理8小时，收集，得到250g吸附材料。2、废水中磷的回收
步骤一、将5%的聚乙烯醇和5%的乙二醛溶液各取7. 5g，然后喷洒在250g吸附材料，然 后在60°C温度下对其搅拌至形成直径为3mm的颗粒物，烘干，制成吸附基质；
步骤二、将步骤一制备的吸附基质放入过滤池中，引入城市污水处理厂二级处理出水， 过滤，监测过滤池进水、出水水质，检测到出水全磷含量高于进水全磷含量的50%，吸附基质 吸附饱和则停止过滤池的过滤；
步骤三、从过滤池的出水口压入PH为8. 5的NaHCO3溶液进行反冲洗，直至冲洗完毕
5停止加入NaHCO3溶液，收集洗脱得到的磷酸根溶液完成废水中磷的阶段回收；
步骤四、在步骤三洗脱后的过滤池内，引入城市污水处理厂二级处理出水，过滤，监测 过滤池进水、出水水质，检测到出水全磷含量高于进水全磷含量的55%，吸附基质为吸附饱 和状态，此时停止过滤池的过滤；
步骤五、从步骤四停止过滤的过滤池出水口压入PH为9.0的NaHCO3溶液进行反冲洗， 收集洗脱得到的磷酸根溶液完成废水中磷的回收，其中所含高浓度磷酸根可作为进一步生 产富磷产品，过滤池内的吸附基质经过复活后，可再次进行磷的过滤回收。实施例三
废水中磷的回收方法，通过采用从粉煤灰中提取的铁铝混合氧化物与聚乙烯醇和乙二 醛制成的吸附基质对废水进行磷的收集，然后再对吸附基质上的磷洗脱，实现对磷的回收， 方法步骤如下
1、吸附材料的制备
步骤一、取IOOg的粉煤灰和500g的1 盐酸溶液进行混合，连续提取4天，期间每天 搅拌两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；
步骤二、向步骤一制得的提取液中加入石灰石，按照每升提取液加20g白云石，待白云 石溶解在提取液后，溶液中的三价铁铝离子与二价钙离子的比例被调整为2:1，得到溶液备 用；
步骤三、向步骤二制得的溶液加入1 mol L—1氢氧化钠溶液并以每分钟30次的速度缓 慢搅动，使溶液PH值调整为9. 0，然后停止加入氢氧化钠溶液，进行共沉淀后再在室温下老 化一周，得到沉淀物，备用；
步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于320°C电炉中处理6小时，收集，得到200g吸附材料。2、废水中磷的回收
步骤一、将7%的聚乙烯醇和7%的乙二醛溶液各取10g，然后喷洒在200g吸附材料，然 后在65°C温度下对其搅拌至形成直径为Imm的颗粒物，烘干，制成吸附基质；
步骤二、将步骤一制备的吸附基质放入过滤池中，引入城市污水处理厂二级处理出水， 过滤，监测过滤池进水口、出水口的水质，检测到出水全磷含量高于进水全磷含量的50%，吸 附基质吸附饱和则停止过滤池的过滤；
步骤三、从过滤池的出水口压入PH为9. 0的NaHCO3溶液进行反冲洗，直至冲洗完毕 停止加入NaHCO3溶液，收集洗脱得到的磷酸根溶液完成废水中磷的阶段回收，其中所含高 浓度磷酸根可作为进一步生产富磷产品，过滤池内的吸附基质经过复活后，可再次进行磷 的过滤回收。
权利要求
1.废水中磷的回收方法，其特征在于通过采用从粉煤灰中提取制得的吸附材料与聚 乙烯醇和乙二醛制成的吸附基质对废水进行磷的收集，然后再对吸附基质上的磷洗脱，实 现对磷的回收，方法步骤如下步骤一、用聚乙烯醇和乙二醛溶液喷洒吸附材料，聚乙烯醇和乙二醛溶液的喷洒量分 别为吸附材料重量的1%-5%，然后在55-65°C温度下对其搅拌至形成直径为l_5mm的颗粒 物，烘干，制成吸附基质；步骤二、将步骤一制备的吸附基质放入过滤池中，废水从过滤池流过，经吸附基质过 滤，待吸附基质吸附饱和后停止废水过滤；步骤三、用pH值为8. 0-9. 0的NaHCO3溶液对步骤二吸附饱和的吸附基质进行洗脱，收 集洗脱溶液完成废水中磷的回收；所述的聚乙烯醇的浓度为3-7%，乙二醛的浓度为3-7%。
2.根据权利要求1所述的生活废水中磷的回收方法，其特征在于所述的吸附材料的 提取步骤如下步骤一、将粉煤灰和提取剂按1 :5的重量比进行混合，连续提取2-4天，期间每天搅拌 两次，提取结束后分离上清夜，得到提取液备用；步骤二、向提取液中加入白云石或石灰石，直至溶液中的三价阳离子与二价阳离子的 比例为2:1停止加入白云石或石灰石，得到溶液备用；步骤三、用氢氧化钠水溶液将步骤二制得的溶液的PH值调整为8. 0-9. 0，进行共沉淀 后再在室温下老化5-8天，得到沉淀物，备用；步骤四、将步骤三得到的沉淀物置于观0-3201高温下处理6-10小时，收集，得到吸附 材料；所述的提取剂为浓度8-12%的盐酸。
全文摘要
废水中磷的回收方法，涉及一种磷的回收方法，通过采用从粉煤灰中提取制得的吸附材料与聚乙烯醇和乙二醛制成的吸附基质对废水进行磷的收集，然后再用NaHCO3溶液对吸附基质上的磷洗脱，实现对磷的回收。本方法操作简单，既实现了废水中磷的资源化回收，又可以防止废水中磷流失引起的环境污染问题。
文档编号C02F1/28GK102092811SQ20101060496
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月25日 优先权日2010年12月25日
发明者徐晓峰, 王发园, 陶士锋 申请人:河南科技大学