[发明专利]一种利用改性碱渣去除污水中磷污染物的方法

说明书

技术领域

  本发明属于污水处理与工业固体废弃物资源化领域，特别是一种利用改性后的氨碱厂废渣作为吸附剂去除污水中磷的方法。

 

背景技术

目前，各种各样的方法被用到废水除磷上，主要有化学沉淀法、吸附法、生物法以及这些方法的联合使用。其中吸附法具有操作简单、可控制性强、去除速度快等特点而受到重视，对于吸附法而言，寻找一种高吸附容量、价格低廉的材料是核心问题。前人已发现许多种吸附剂运用于废水除磷，例如活性炭、钢渣、活性氧化铝、粉煤灰、鸡蛋壳、废矿石等。其中钢渣、粉煤灰、废矿石等虽然有较好的去除率以及低廉的价格，但是其成分复杂，可能会将自身携带的有害离子带入废水中造成二次污染；活性炭、活性氧化铝虽然具有较高的吸附容量，但是其价格相对昂贵；鸡蛋壳等虽然价格低廉，但是其吸附容量小，吸附高浓度磷废水所需的蛋壳量较多。

碱渣是氨碱法治纯碱过程中产生的一种废渣，每生产1纯碱约产生300~300Kg碱渣，大量碱渣的堆积，不仅会侵占大量土地，而且对周围的地表水、地下水及空气都有潜在的威胁。其主要成分有CaCO₃、Mg(OH)₂、CaCl₂ 、Fe₂O₃、Al₂O₃等。目前，碱渣的主要综合利用方法包括两方面：一是用于建筑工程领域，可以作为建筑材料的原料来成产水泥、砖等建材；二是作为工业原料，经过适当的工艺可以制得沉淀碳酸钙、烟气脱硫剂等。然而将碱渣应用于环境领域，尤其是水处理方面的应用很少。本课题组曾研究过利用未处理的碱渣去除废水中的磷，但是最终发现未处理的碱渣在处理相同浓度的废水时，需加大投加量才能达到理想的效果。

发明内容

    本发明主要是针对越来越严重的水体磷污染，为了更好的利用氨碱厂碱渣，将改性碱渣作为吸附剂来去除水体中的磷污染物的方法。本方法与现有除磷方法相比具有无二次污染的显著特点，吸附完的碱渣可以作为酸性土壤改良剂以及制肥原料而被再次利用，且本方法符合以废制废的环保理念。

为解决本发明提出的技术问题，本发明采取的技术方案是：一种利用改性碱渣去除污水中磷污染物的方法，包括如下步骤：

（1）将碱渣烘干、破碎、磨细后，与1mol/L的氢氧化钠溶液混合煮沸，将煮沸后的浆液过滤分离出固体，将得到的固体水洗烘干后研磨至需要的目数，即得到吸附剂；

（2）将吸附剂投加入装有含磷废水的反应器中；

（3）使吸附剂与含磷废水充分混合反应；

（4）将吸附剂与废水分离，最终得到处理后的水。

    其中，步骤（1）中，碱渣在80~110℃下烘干24h，碱渣破碎至50~100目；碱渣与氢氧化钠混合比为1:10~1:20，煮沸时间为2~3h；分离出的固体物质水洗烘干后研磨至过100~200目筛。

    步骤（2）中，含磷废水中磷浓度控制在50mg/L以下，含磷废水中pH为3~11。

    步骤（3）中，充分混合反应时控制转速为180~200r/min，反应时间为5~120min，温度为20~60℃；

步骤（4）中，液固分离采用离心分离或过滤的方法。

    本发明的原理在于：原碱渣中含有部分溶解态的CaCl₂，氢氧化钠可以使之固定在碱渣的表面。据XRF（X射线荧光光谱仪）结果显示，改性后的碱渣中钙含量增高，表面钙的位点增多，利于磷在改性碱渣的表面富集。吸附剂表面还含有其他诸如Mg、Al、Fe等位点，同样有利于水中磷的富集。改性碱渣的沉降性能较好，可以有效的实现吸附完的泥水分离。

本发明的有益效果：依照本发明改性后的碱渣钙含量较高，相比为改性的碱渣，处理同样浓度的废水，少量的吸附剂即可达到理想的效果。本发明利用氨碱厂碱渣，不仅实现了以废治废，获得了高的磷去除率（废水中磷去除率可达95%以上），而且吸附完的材料可以作为制肥原料以及酸性土壤该来改良剂而被再次利用，同时实现了无二次污染。本发明为氨碱厂碱渣综合利用开辟了新途径，变废为宝，开拓了碱渣的潜在环保价值，符合以废制废环保理念，具有广范的实用意义。

 

附图说明

    图1是实施例1中吸附时间与磷去除率的关系图；

    图2是实施例1中投加量与磷去除率的关系图；

    图3是实施例1中吸附温度与磷去除率的关系图；

    图4是实施例1中进水磷浓度与磷去除率的关系图；