[发明专利]一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法

说明书

本发明属于废水除磷技术领域，具体涉及一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法。该方法通过在含磷废水中投加铁矿物和铁还原菌，实现废水中磷以蓝铁矿的形式回收和利用。本发明的方法包括两种工艺：第一种工艺根据铁还原程度确定磷的投加时间点，创造有利于蓝铁矿形成的条件；第二种工艺利用铁矿物对磷吸附能力有限的特点，对含磷废水进行批次处理，提高蓝铁矿的含量。本发明选用价格低廉的铁矿物作为二价铁的来源，降低了生产成本，实现废水中作为污染物的磷资源化利用，为废水中磷的回收提供新的工艺，并通过设计反应过程的工艺参数提高了蓝铁矿的含量。

技术领域

本发明属于废水除磷技术领域，具体涉及一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法。

背景技术

水体中过量的磷负载会导致水生植物或藻类的过度生长，从而加速了废物中溶解氧的消耗，甚至导致严重的富营养化，影响水中植物以及鱼类的生存。在未来50-100年的时间，将面临磷资源匮乏的问题。理论上，仅从生活废水中回收磷就可以满足世界对磷矿15-20％的需求，此外，还可以从农业/工业废水中回收磷，这些废水的磷负荷远远超过生活废水。目前，关于磷的新型回收产物有鸟粪石和蓝铁矿。蓝铁矿在自然界磷循环中具有重要作用，Rothe等和Egger等估算进入水体中的总磷约有20-40％被铁以蓝铁矿沉淀形式固定在水体底部，一定程度可减轻水体富营养化。并且蓝铁矿因为经济价值比较高，受到大家的青睐，也是磷最为理想的回收形式。

目前已有多项有关以蓝铁矿形式回收磷的专利和文献。专利CN111792636A涉及一种从污泥焚烧灰中回收蓝铁矿的方法，利用碱液从污泥中吸附磷以后，投加亚铁离子与磷结合形成蓝铁矿。专利CN112279478A涉及一种以蓝铁矿的形式对剩余污泥中磷进行回收的方法，向污泥中投加氯化铁，再通过厌氧发酵以蓝铁矿的形式回收铁与磷。专利CN109626570A涉及一种基于AAO/AO工艺的蓝铁矿结晶前置除磷方法，在异化铁还原菌的作用下将三价铁还原为二价铁，然后与磷结合形成蓝铁矿。Prot等在污泥厌氧消化过程中，将进水中铁的剂量由0.83kgFe kgP增加到1.53kgFe/kgP时，形成的蓝铁矿的含量也由20％增加到50％。虽然铁盐的投加可以提高磷的回收效果并，但是这也增加了水处理的化学成本，且二价铁盐容易被氧化。因此，亟待寻找一种低成本制备出高含量蓝铁矿的方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的提高蓝铁矿的含量需要增加铁盐的投加、含磷废水中大量磷被铁矿石吸附从而导致成本高、蓝铁矿含量低的技术问题，提供一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法。

为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为，一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法，具体步骤如下述方法的任意一种：

第一种：

S11、将由铁还原菌、铁矿物、电子穿梭体和碳源组成的铁还原菌-铁矿物体系添加到水中，其中铁还原菌为饥饿处理后的菌悬浮液，在水中铁还原菌的添加浓度为2*10⁷-8*10⁷个/mL、铁矿物、的添加浓度为2000-2500mg/L、电子穿梭体的添加浓度为0.05-0.09mM、碳源的添加浓度为20-30mM，保持混合溶液的pH为6-8并处于厌氧环境中；

S12、测量混合溶液中二价铁的浓度，待二价铁的浓度升至最高时通入含磷浓度为300-600mg/L的废水，添加的含磷废水量与混合溶液的体积比为2:1，得到反应体系；

S13、测定反应体系中磷的含量，待磷的浓度在1mg/L以下时，将反应体系静置沉淀，沉降于底部的含有大量蓝铁矿的污泥经排泥管排出，上清液通过膜处理后排放；

第二种：