[发明专利]一种含磷废水的二级逆流吸附工艺及其分离装置

说明书

本发明涉及废水处理及资源回收技术领域，特别涉及一种利用磁性生物炭去除或回收废水中磷元素的二级逆流吸附工艺及其分离装置。其中，所述二级逆流吸附工艺包括在每个处理周期中将磁性生物炭连续两次施用在含磷废水中，并将第二次吸附过程所施用的磁性生物炭回收并应用于下一周期的第一次吸附过程。本发明所提供的二级逆流吸附工艺可充分利用磁性生物炭，并可实现对含磷废水中磷元素的回收和再利用，有效缓解磷元素资源匮乏的困局。

技术领域

本发明涉及废水处理及资源回收技术领域，特别涉及一种利用磁性生物炭去除或回收废水中磷元素的二级逆流吸附工艺及其分离装置。

背景技术

磷是植物生长必需的元素之一，磷肥是全球粮食正常供给的重要保证。作为磷肥的生成原料，磷矿石是一种不可再生资源。据估算，到这个世纪中叶，全球磷矿石即将耗竭，届时全球粮食产量将受到严重威胁。另一方面，农业生产中大量使用的磷肥，仅一部分被植物吸收，其余大量磷元素随地表径流汇入水体，导致水中磷浓度升高。当水体磷浓度大于0.02mg P/L时，可能发生水体富营养化。水体富营养化会引发藻华、赤潮等，对生态系统平衡、水产养殖行业等造成严重威胁。因此，磷资源短缺和水体磷污染是当前迫切需要解决的问题。

近年来，生物炭的兴起为解决上述资源与环境问题提供了一种选择。生物炭是废弃生物质的碳化产物。废弃生物质，如秸秆、树枝、菌渣、市政污泥等，碳化后施入土壤，不仅可以改良土壤，还可将废弃生物质中的碳固定于土壤，具有固碳减排的环境效益。同时，生物炭也可应用于污水处理领域，尤其是用于吸附废水中的磷，如申请号为CN201610279556.8、CN201910410211.5和CN202010703363.7等的发明专利均公开了能够吸附水中磷的生物炭或改性生物炭的制备方法。若将生物炭首先用于吸附废水中的磷，其次将富集了废水中磷的生物炭(称为富磷生物炭)施入土壤，不仅可以改良土壤，还可以为植物提供磷元素，如此便可同时实现水体磷污染控制和废水磷资源回收的双重目的。然而，当前用生物炭去除/回收废水中磷存在着生物炭吸附容量利用率低、对磷的吸附能力差、吸附后难以从废水中分离回收等问题，严重制约了生物炭在水体磷污染控制和废水磷资源回收方面的进一步应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可实现对含磷废水中磷元素有效除去/收集的二级逆流吸附工艺，以及应用于该工艺的分离装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种含磷废水的二级逆流吸附工艺，包括在每个处理周期中将磁性生物炭连续两次施用在含磷废水中，并将第二次吸附过程所施用的磁性生物炭回收并应用于下一周期的第一次吸附过程。

进一步提供应用于前述二级逆流吸附工艺的分离装置，具有：

原水罐，用于存储含磷废水；

存储罐，用于存储磁性生物炭的混悬液；

反应器，分别通过管路与所述原水罐和存储罐连接；

磁性结构，设置在所述反应器的底部，用于分离磁性生物炭和污泥。

本发明的有益效果在于：通过在含磷废水中使用磁性生物炭进行磷富集，可有效降低含磷废水中磷含量的同时，便于对富集磷的磁性生物炭进行回收。并且，由于本发明所使用的磁性生物炭具有至少两次吸附磷元素的吸附容量，因此将仅经过一次吸附过程的磁性生物炭重新应用于下一周期的吸附过程，即实现二级逆流吸附，从而使磁性生物炭得到充分的利用，进而提高磁性生物炭对含磷废水中磷元素的去除/回收率。

附图说明

图1所示为本发明在具体实施方式中第0周期的流程图；

图2所示为本发明在具体实施方式中第1～n周期的流程图；

图3所示为本发明在具体实施方式中分离装置的结构示意图；

图4所示为本发明在实验例中对照组和处理组中种子萌发生长的对比照片。