申请日2010.12.25
公开(公告)日2011.06.15
IPC分类号C02F1/28; B01J20/30; B01J20/26
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。
权利要求书 [支持框选翻译]
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℃温度下对其搅拌至形成直径为1-5mm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280-320℃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。
说明书 [支持框选翻译]
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℃温度下对其搅拌至形成直径为1-5mm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280-320℃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。