[发明专利]天然矿物对富磷水体的除磷的定量应用工艺

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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--以磷的无机矿物磷酸铵镁(MgNH₄PO₄6H₂O，俗称鸟粪石或MAP)和磷酸钙技术为主。例如，意大利的Treviso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54％，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，2007，26(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。张宏等发明的“天然矿物对富营养化水体或污水除磷的方法(申请号：200810020886.0)”和“天然矿物对富磷水体除磷及回收磷的定量应用方法(申请号：200810020883.7)”，虽然有应对富磷水体的实验室解决方案，但是没有根据中试结果进行修正，存在实际应用的技术性障碍。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然矿物对富磷水体或污水的除磷及回收磷的工艺，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。

实现上述目的的技术方案是：

步骤一：

分别称取方解石矿物晶体(CaCO₃)和硬石膏矿物晶体(CaSO₄)粉末，粒径在150～800目之间，按4∶1～14∶1的质量比混合，分别置入锥形瓶中，然后，分别加入初始磷浓度为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，再分别加入初始磷浓度是1000mg/L～2mg/L的溶液100mL，放入恒温振荡器中，在上述条件下重复实验(温度为15℃～30℃，pH调节到5～10之间，反应1～12小时)，直至其去除磷(回收磷)的效果较低时为止(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：