[发明专利]一种利用稻壳炭处理含氮磷废水制备鸟粪石的方法

说明书

本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种利用稻壳炭处理含氮磷废水制备鸟粪石的方法。通过使用稻壳炭一方面可调节溶液的初始pH；另一方面可有助于加速反应过程中金属镁的自腐蚀作用释放大量镁离子，同时根据化学平衡废水中的水会得电子产生大量的氢氧根，从而使得溶液中pH进一步提升。由此，释放出的镁离子与含有氮磷的废水中的磷酸根和铵根在此碱性条件下发生化学反应，反应后通过结晶沉淀，得到鸟粪石。稻壳炭作为添加剂可有效减少镁金属用量，无须使用药剂、显著提高氮磷回收率以及生成鸟粪石的速率和纯度等，由此解决现有技术采用电化学处理含氮磷废水制备鸟粪石运行成本高、不利于大规模应用的技术问题。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种利用稻壳炭处理含氮磷废水制备鸟粪石的方法。

背景技术

随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，我国氮磷污染物的排放量急剧增加。在“一控双达标”过程中，对有机污水特别是工业有机废水进行了有效治理，但对氮磷污染基本上未加控制。氮磷污染所致的水体富营养化十分严重，湖泊“水华”及近海“赤潮”时有发生，越演越烈。水体富营养化已危害农业、渔业、旅游业等诸多行业，也对饮水卫生和食品安全构成了巨大的威胁。经济有效的控制氮磷污染已成为当前亟待解决的重大环保课题。其中以鸟粪石形式回收废水中的磷，可以实现废水脱氮除磷减少水环境污染。且其回收得到的产物可以用作高效缓释磷肥，实现磷资源的再生利用，并已得到人们的广泛关注。

利用电化学处理含氮磷废水是近年国内外研究学者选用的比较热门的研究方法。尤其是将镁应用于电化学脱氮除磷。以往研究通过添加MgCO₃、Mg(OH)₂等作为镁源，但投加镁盐会额外引入的阴离子也会增加溶液的盐度，并极大地影响鸟粪石结晶效率和纯度，而腐蚀金属镁因其无电流腐蚀以及可快速自腐蚀作用的特点，发展前景优良。然而，鸟粪石形成过程中，pH条件是影响鸟粪石沉淀程度的主要因素。鸟粪石通常是在弱碱性环境下形成。pH值不仅影响鸟粪石生成速率，也影响沉淀物的成分。而合适的pH对鸟粪石法脱氮除磷起着至关重要的作用。鸟粪石生成的最优pH范围为9.0～10.7，在废水除磷中，一般将pH调节至8～10之间，在小试、中试以及实践中应用发现一般在8.0～9.0，且通过添加酸碱或曝气两种方式调节pH值，已占主要使用方式，但所用的药剂费占据了鸟粪石生成总成本的97％，从而导致脱氮除磷成本(约￥28000/吨P)远高于鸟粪石的经济价值(约￥6577/吨P)。在相关领域行业，其方法运行成本较高，不利于大规模的推广和应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用稻壳炭处理含氮磷废水制备鸟粪石的方法，其通过使用稻壳炭一方面可调节溶液的初始pH；另一方面可有助于加速反应过程中金属镁的自腐蚀作用释放大量镁离子，同时根据化学平衡水得电子产生大量的氢氧根从而使得溶液中pH进一步提升。由此，释放出的镁离子与含有氮磷的废水中的磷酸根和铵根在此碱性条件下发生化学反应，反应后通过结晶沉淀，得到鸟粪石，稻壳炭作为添加剂可有效减少镁金属用量，无须使用药剂、显著提高氮磷回收率以及生成鸟粪石的速率和纯度等，由此解决现有技术采用电化学处理含氮磷废水制备鸟粪石运行成本高、不利于大规模应用的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用稻壳炭处理含氮磷废水制备鸟粪石的方法，包括如下步骤：

(1)将含有氮磷的废水与稻壳炭混合，搅拌得到混合液；

(2)向步骤(1)所述混合液中加入金属镁，搅拌使得金属镁发生自腐蚀反应释放镁离子，而水分解为氢气和氢氧根；

(3)步骤(2)中反应释放的镁离子与所述含有氮磷的废水中的磷酸根和铵根在碱性条件下发生化学反应，反应形成过饱和溶液，结晶后得到鸟粪石。

优选地，步骤(1)所述稻壳炭为经过预处理后得到的稻壳炭，所述预处理步骤包括：将稻壳炭研磨后进行水洗，水洗后得到的固体为预处理后得到的稻壳炭。