[发明专利]一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺

说明书

本发明提供了一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，包括以下步骤：1)好氧吸磷阶段；2)厌氧释磷阶段；3)循环富集阶段；4)晶种形成阶段；5)晶体形成阶段。通过生物膜法富集磷，并以蓝铁矿为回收产物进行磷的回收，不仅解决了城市污水除磷的问题，而且以蓝铁矿作为回收产物，大大提高了经济价值；通过好氧阶段配置高溶解氧，使得能够以较低的碳磷比及较高的富集倍数获得高浓度的磷回收液，降低了碳源的消耗；另外，由于在生物膜法在厌氧释磷阶段，已经将氧化还原电位控制在‑100mv之下，所以在蓝铁矿回收过程中，不需要再调节氧化还原电位，不仅有利于蓝铁矿的结晶纯度，还提高了整体的工艺效率。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺。

背景技术

磷在自然界中的流动是单向的，因此同时具有稀缺性和污染性的双重特性。以目前磷的储存量及使用速度预测，世界上磷的储存量仅可供人类再使用100年。而城市污水厂中的磷将成为未来磷资源回收的主要来源。

现有城市污水厂所使用的强化生物除磷工艺(EPBR)主要通过排放剩余污泥来去除污水中的磷。强化生物除磷工艺存在回收效率不高且成本比较高等问题。

生物膜上的生物具有世代时间长、生物量大的特点，生物膜法具有效率高和运行成本低等优点，现有研究表明采用生物膜法回收磷，具有在主流工艺中实现磷的高倍富集的潜力。目前主流的几种生物膜法，为提高磷富集的浓度，需要消耗较高的碳源(以乙酸钠计浓度从500-2000mg/L不等)，而且即便如此，所富集到的磷，其浓度仍相对较低，磷浓度最高也只能达到150mg/L左右，对于高倍富集磷的需求还有很大的提升空间。

富集到的磷会以磷回收产物的形式，进行回收，而磷回收率则为磷回收工艺的一个重要指标，其中，磷回收率＝(回收液磷浓度*回收罐体积)/(好氧进水磷浓度*好氧进水体积)*100％)。目前磷回收产物主要为鸟粪石和磷酸钙。鸟粪石法存在操作过程复杂，反应条件苛刻且需要投加镁源，成本较高且回收效果不理想，磷回收率只有10％-50％；磷酸钙法则存在与其他有机物或金属结合，难以分离和纯化，不能在使用铝盐作为絮凝剂的污水厂中应用等缺点。

蓝铁矿(Fe₃(PO₄)₂·8H₂O)是一种非常稳定的磷铁化合物，单位重量磷(P)的经济价值不菲，并且，较高纯度的蓝铁矿能用于高能量密度储能材料-磷酸亚铁锂的合成，是动力锂离子电池的主要合成原料之一。大颗粒高纯度的蓝铁矿晶体本身还具有较高的收藏价值。蓝铁矿虽然性质稳定，但是在有氧条件下会被慢慢氧化。在使用铁混凝剂的污水处理厂的污泥中也发现了蓝铁矿污泥的存在。若能对蓝铁矿进行有效的回收，则具有较高的经济价值。

有鉴于此，有必要对现有技术中的磷的富集浓度偏低、碳源消耗量大、磷富集回收效率不高等问题，以及富集后回收产物经济价值低等问题予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，解决了污水除磷效率不高、碳源消耗高及回收产物经济价值低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，包括以下步骤：

1)好氧吸磷阶段：在好氧条件下，控制生物膜反应器内含磷废水的溶解氧大于4mg/L，经过一段水力停留时间的好氧吸磷，排出废水；

2)厌氧释磷阶段：在厌氧条件下，磷回收装置内的液体作为基液进入生物膜反应器内，通过碳源投加装置，以预设的碳磷比投入碳源，经过又一段水力停留时间的厌氧释磷，将含磷溶液排放至磷回收装置；

3)循环富集阶段：以一次步骤1)的好氧吸磷阶段和步骤2)的厌氧释磷阶段为一个循环，进行多次循环，所述基液通过多次循环达到预设浓度的富磷溶液，回收所述富磷溶液至所述磷回收装置；