[发明专利]一种自发缺氧铁电絮凝回收酸性含磷废水中磷的方法

说明书

本发明公开一种自发缺氧铁电絮凝回收酸性含磷废水中磷的方法，属于废水处理技术领域。所述方法为：通过外接电源利用较高电流在铁电絮凝体系中形成缺氧环境，使体系维持缺氧条件并能自主调节溶液pH，使体系产生的Fe(II)有效地和磷酸根(POsubgt;4/subgt;supgt;3‑/supgt;)反应形成高价值的蓝铁矿，高效实现了含磷废水中磷的去除及回收。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种自发缺氧铁电絮凝回收酸性含磷废水中磷的方法。

背景技术

磷作为一切生物体不可或缺的元素，参与并构成了生物体的代谢活动。同时，随着人口的不断增长及工业化进程的快速推进，人类对磷的需求也在剧增。但是，磷作为不可再生的资源正在被快速消耗，磷的储量在未来将面临被耗尽的风险。我国作为全球磷矿资源稀缺的国家之一，亟待解决磷资源短缺的问题。而含磷废水中因含有大量的磷被称之为“第二磷矿”。

磷石膏大宗固废与喀斯特特殊地质背景相互作用，引发严重的地下水污染。磷石膏污染的地下水的平均总磷浓度可高达1000mg/L。因此，从中回收磷在一定程度上有效解决了磷资源短缺的问题，而且极大降低了水体富营养化的风险。

目前，结晶法，生物法，离子交换法，化学沉淀及吸附法被用于含磷废水中磷的回收，其中以结晶法回收磷发展较为成熟并广泛应用，例如，鸟粪石(MgNH₄PO₄·₆H₂O)和羟基磷酸钙(Ca₅(OH)(PO₄)₃)。但鸟粪石结晶法这种回收工艺要在高碱度和高镁含量的苛刻条件下才能完成，不但回收效率低，同时回收产物的价值也不高。

反观蓝铁矿结晶法回收磷，其有着工艺条件适中、产物价值高及效率高等优点，是当前最具有优势的磷回收技术。蓝铁矿(Fe₃(PO4)₂.8H₂O)是一种稳定性较高的化合物，有着相当高的经济效益。

中国发明专利CN110902781A装置在发电的同时将磷有效去除，其缺点在于难以控制磷去除效率，同时不适用于高磷和低磷废水的处理。在磷含量高的废水处理过程中将面临较长的周期，低磷含量废水中由于离子浓度也低，将会影响装置中电流，从而进一步影响去除效果。

中国发明专利CN114804304A通过电解法有效去除了废水中的磷并回收，实现了对较宽磷浓度范围内含磷废水中磷的去除。但是，该方法在处理酸性磷石膏渗滤废水(pH＝2-3)时存在很大的弊端就是难以将阳极池中废水的pH升高至蓝铁矿形成的最佳pH值(6-9)，同时需要在装置中不断通入氮气来实现缺氧环境和需要离子交换膜来分阴阳两极室，在一定程度上增加了该系统的运行成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种自发缺氧铁电絮凝回收酸性含磷废水中磷的方法，通过外接电源，利用较高电流在铁电絮凝体系中形成缺氧环境，使其在暴露于空气中即可形成及维持缺氧条件和调节溶液pH值，最终体系产生的Fe(II)有效地和磷酸根(PO₄^3-)反应形成高价值的蓝铁矿，高效实现了含磷废水中磷的去除及回收。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种自发缺氧铁电絮凝回收酸性含磷废水中磷的方法，包括以下步骤：

S1.向电解池中通入含磷废水，使其与电解池阴、阳两极接触，外接电源的正极和负极分别与阳极和阴极连接；所述阴极和阳极为铁金属；

S2.对电极施加电流使铁金属电极腐蚀产生亚铁离子，亚铁离子产生速率超过空气中溶解氧扩散速率时，电解液中即可形成缺氧环境；

S3.电解反应结束后，断开电源并将电解液静置至溶液分层，上清液为含磷量0.5mg/L的清水，可以排出；