[发明专利]一种污水磷回收复合絮凝剂的制备和磷回收工艺

说明书

技术领域

本发明属于污水处理及其资源化技术领域，具体为一种能有效去除和回收富磷污水中磷元素的复合絮凝剂，以及利用这种絮凝剂进行磷的资源化回收的工艺。

背景技术

絮凝法作为一种简便、高效、投资小的污水处理方法，广泛用于去除水的浊度和色度、磷、有机物和重金属离子。传统无机絮凝剂为低分子铝盐和铁盐。絮凝剂正在由低分子向高分子、由无机向有机、由单一组分向复合组分发展。

聚合硅酸盐类絮凝剂属于无机高分子絮凝剂，这类絮凝剂把聚合硅酸、聚合铝和聚合铁的优点结合起来，同时具有电中和作用和吸附架桥作用，与传统无机盐絮凝剂(如硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁)相比，具有适应性强、絮凝沉淀速度快、对色度去除率高等优点；与有机高分子絮凝剂(如聚丙烯酰胺)相比，则具有价格便宜、原料易得、沉淀速度快等优点。关于聚合硅酸类絮凝剂的制备和应用研究是水处理化学品研究的热点。

磷是一种不可再生的重要资源，但磷在现代社会循环中大部分是单向流动的，其最终归宿是深海的沉积层，而沉入深海的磷仅有很少一部分可通过浅海鱼类或海鸟返回陆地，从而导致磷作为一种不可再生的宝贵资源正在逐渐减少。按照目前的开采速度，全球磷富磷矿石今后50年左右将趋于枯竭，而我国现有的富磷矿资源预计也只能用到2015年。近年来，国外对磷资源的回收和循环成为热点问题，在我国开展磷回收工作也势在必行。

污水处理厂污泥厌氧消化上清液以及畜禽养殖废水等富磷污水中含有丰富的磷元素，浓度可以达到几十甚至上百mg/L，可以在污水中添加铝盐和铁盐化学絮凝剂，在适宜pH值下产生磷酸盐沉淀加以去除。但磷酸铁盐、铝盐沉淀难以被植物利用或作为替代磷矿石使用。钙盐和镁盐单独使用时也可以结合磷生成沉淀或晶体，且产物可以作为肥料使用，但是往往形成的沉淀较小，不易从污水中分离回收。

本发明基于铁盐高效絮凝除磷和钙镁磷酸盐弱酸溶出性好的特点，研制聚合硅酸、铁盐、钙镁盐复合絮凝剂，利用该絮凝剂从富磷污水中有效去除磷，其沉淀产物可作为肥料使用，实现污水中磷的回收。本发明目标通过以下技术方案实现。

发明内容

本发明污水磷回收复合絮凝剂的制备方法是：称取一定量的硅酸钠溶于去离子水中，配成SiO₂浓度为1-2％的溶液，用一定浓度的盐酸调节溶液的pH值到2.0-3.0，在25℃聚合一定时间后，向溶液中加入镁盐或钙盐与和铁盐的混合溶液，使其中钙镁离子与铁离子摩尔比介于1:3到1:1之间，在20℃下放置熟化2h即可得到复合絮凝剂产品，该絮凝剂产品为液体，其中钙镁离子与铁离子浓度之和与SiO₂浓度摩尔比为1.0。

本发明的污水磷回收复合絮凝剂的磷回收工艺如下：以酸或碱调节废水pH值到6-9之间(碱可选择氢氧化钠、氢氧化钙或氧化钙，酸可选择盐酸、硫酸或乙酸)，按投加量0.2-0.5％(v/v)投加复合型聚合硅酸铁絮凝剂，先快速搅拌0.5-2min，然后慢速搅拌5-10min，静置沉淀10min。过滤获取絮体沉淀，沉淀在103-105℃下干燥24h，研碎，即可用作缓释性磷肥。

本发明适用于污水处理厂浓缩池和消化池厌氧上清液、畜禽养殖废水等富磷污水。在实现水中悬浮物良好去除的同时，实现磷的回收。絮凝剂产品合成工艺简单，价格便宜，原料易得，稳定性好；絮体紧密，沉降迅速；除磷效率高，对色度去除率高；对原水水质适应性强，投加量和适用pH值范围宽，对出水pH值影响小。

污水磷回收复合絮凝剂处理富磷污水后生成的含磷絮体可作为无机磷肥应用。根据溶解度的大小和作物吸收的难易，通常将磷肥划分为水溶性磷肥、弱酸溶性磷肥和难溶性磷肥3大类。凡能溶于水(指其中含磷成分)的磷肥，称为水溶性磷肥，如过磷酸钙、重过磷酸钙；能溶于2％柠檬酸或中性柠檬酸铵或微碱性柠檬酸铵的磷肥，称为弱酸溶性磷肥或枸溶性磷肥，如钙镁磷肥、钢渣磷肥、偏磷酸钙等；既不溶于水，也不溶于弱酸而只能溶于强酸的磷肥，称为难溶性磷肥，如磷矿粉、骨粉等。日本将磷肥中的磷分成全磷、水溶性磷、可溶性磷、枸溶性磷4类。水溶性磷、可溶性磷、枸溶性磷属于对植物有效的磷。其中水溶性磷、可溶性磷易被植物利用；枸溶性磷一般适用于酸性土壤，宜作基肥，能被土壤和植物根系分泌的有机酸溶解，而逐渐被作物吸收利用。