一種用煅燒褐鐵礦深度去除水中磷的方法
【專利說(shuō)明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及生活污水深度除磷的方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]隨著水污染的加劇，我國(guó)地面水體普遍發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。國(guó)家設(shè)立水污染控制重大專項(xiàng)進(jìn)行研究，投入巨資進(jìn)行城市污水處理設(shè)施建設(shè)，提高城市生活污水的處理率。然而，目前城市生活污水處理普遍采用好氧活性污泥法工藝，但是好氧生物處理出水中總氮、總磷的濃度仍然分別達(dá)到20-35mg/L、0.3-3.0mg/L，是湖泊水體二類標(biāo)準(zhǔn)的10-50倍。很多情況下生活污水經(jīng)過(guò)二級(jí)處理難以穩(wěn)定達(dá)到國(guó)家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，需要增加深度處理設(shè)施以保證出水達(dá)標(biāo)。生活污水處理即使達(dá)到排水標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于已經(jīng)富營(yíng)養(yǎng)化的水體，需要對(duì)廢水進(jìn)行更嚴(yán)格的脫氮除磷才能保證水體的生態(tài)環(huán)境。尤其是生活污水處理后作為景觀用水等實(shí)現(xiàn)廢水資源化，生活污水處理廠二級(jí)處理出水需要進(jìn)一步脫氮除磷才能滿足廢水資源化應(yīng)用要求。
[0003]廢水中高濃度磷的處理一般用石灰沉淀法、鐵鹽沉淀法或鋁鹽沉淀法。在中性pH值下沉淀的鈣磷酸鹽溶度積較大，控制較高的PH值來(lái)保證沉淀除磷出水較低的磷濃度，不僅造成藥劑消耗量過(guò)大，而且出水PH值過(guò)高，滿足不了排放要求。因而用石灰處理低濃度磷不能達(dá)到預(yù)期效果。當(dāng)水中磷濃度很低時(shí)，鐵、鋁離子與磷酸根形成溶膠，很難用通常使用的沉淀池把磷酸鹽沉淀從水中分離出來(lái)。為了提高沉淀除磷效果，必須投加遠(yuǎn)超過(guò)沉淀磷所需劑量的沉淀劑，導(dǎo)致鐵、鋁金屬離子投加量大。
[0004]國(guó)內(nèi)外已有很多學(xué)者在吸附法除磷方面做了研究，常用除磷吸附劑主要有沸石、方解石、膨潤(rùn)土、凹凸棒石、蛭石、赤泥、粉煤灰等天然礦物質(zhì)和固體廢物，這些粘土礦物和材料對(duì)磷有一定的吸附作用，但是吸附容量低，再生比較困難。為了提高除磷吸附劑的吸附能力，很多學(xué)者進(jìn)行除磷復(fù)合材料的制備研究，包括用有機(jī)廢物作載體負(fù)載La、Ce、Fe等金屬離子，用石英砂、蒙脫石、凹凸棒石、沸石等礦物做載體負(fù)載La、Al、Fe制備改性吸附劑，這些復(fù)合吸附劑具有較高的除磷吸附作用。從國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果來(lái)看，上述復(fù)合材料具有較好吸附作用的原因是吸附劑表面活性組分Fe' Al' La' Ce3+氫氧化物與磷酸根具有較強(qiáng)的化學(xué)鍵合作用。用稀土元素改性的吸附材料除磷效率高，但是價(jià)格昂貴，推廣應(yīng)用的前景不大。廉價(jià)的高效除磷吸附劑仍然有待開(kāi)發(fā)。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種用煅燒褐鐵礦深度去除水中磷的方法。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明用煅燒褐鐵礦深度去除水中磷的方法，其特征在于按照如下步驟:
[0008](I)選擇針鐵礦含量大于60%的褐鐵礦礦石；
[0009](2)把褐鐵礦礦石破碎、篩分，獲得粒徑在0.5?3_之間的褐鐵礦顆粒物；
[0010](3)把所述褐鐵礦顆粒物于250?500°C煅燒5_60min，獲得以赤鐵礦為主要物相的納米結(jié)構(gòu)化煅燒褐鐵礦顆粒物；
[0011](4)設(shè)置深度除磷水處理池，在所述深度除磷水處理池中裝填所述煅燒褐鐵礦顆粒物，作為填料層；
[0012](5)將生活污水二級(jí)處理出水、微污染水或富營(yíng)養(yǎng)化地表水，以水力停留時(shí)間
0.5-2h過(guò)濾方式流過(guò)所述深度除磷水處理池進(jìn)行處理，處理后出水磷濃度小于0.lmg/Lo
[0013]當(dāng)經(jīng)所述深度除磷水處理池進(jìn)行處理后的出水磷濃度多0.lmg/L，按如下方式對(duì)在深度除磷水處理池中的煅燒褐鐵礦顆粒物進(jìn)行再生處理:
[0014](I)停止進(jìn)水，排空所述深度除磷水處理池中的水；
[0015](2)把質(zhì)量濃度為0.5-2%的NaOH水溶液輸送到所述深度除磷水處理池中，并浸沒(méi)填料層，靜置12-24h，通過(guò)羥基交換作用解吸煅燒褐鐵礦顆粒物表面的吸附態(tài)磷，并利用堿性介質(zhì)溶解煅燒褐鐵礦顆粒物表面積累的有機(jī)質(zhì)，消除煅燒褐鐵礦顆粒物空隙中積累的有機(jī)物，疏通空隙，形成再生液A ;靜置后把再生液A排入儲(chǔ)池A中；
[0016](3)把質(zhì)量濃度為0.5-2%的鹽酸溶液輸送到所述深度除磷水處理池中，并浸沒(méi)填料層，靜置12-24h，通過(guò)稀鹽酸溶解作用清除煅燒褐鐵礦顆粒物表面沉淀的無(wú)機(jī)物，形成再生液B ;靜置后把再生液B排入儲(chǔ)池B中；
[0017](4)按照磷鈣比1: 1.2?2的當(dāng)量比例，向儲(chǔ)池A中投加脫硫石膏粉或磷石膏粉，攪拌30min-120min，促使其中的磷酸鹽與石膏反應(yīng)形成羥基磷灰石沉淀，并使硫酸根釋放到溶液中，形成沉淀磷后堿性水溶液；
[0018](5)把儲(chǔ)池A中所述沉淀磷后堿性水溶液輸送到儲(chǔ)池B中，與儲(chǔ)池B中呈酸性的再生液B中和，形成混合液；
[0019]用鹽酸或NaOH溶液調(diào)整混合液的pH值為6_9，然后將混合液在儲(chǔ)池B中停留20天，使混合液中的有機(jī)質(zhì)基本分解完全后排放，即完成對(duì)深度除磷水處理池中的煅燒褐鐵礦顆粒物的再生處理，使所述深度除磷水處理池可繼續(xù)使用；
[0020]或者將混合液調(diào)pH到6?9后排入生活污水處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理，即完成對(duì)深度除磷水處理池中的煅燒褐鐵礦顆粒物的再生處理，使所述深度除磷水處理池可繼續(xù)使用。
[0021]本發(fā)明用煅燒褐鐵礦深度去除水中磷的方法，其突出效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
[0022]1、褐鐵礦是由納米針鐵礦構(gòu)成、具有微納米多孔結(jié)構(gòu)特征的礦物材料；褐鐵礦經(jīng)過(guò)250_500°C煅燒，其中的針鐵礦在脫水轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦的過(guò)程中進(jìn)一步納米化，從而可以獲得比表面積大于80m2/g、孔隙率大于30%的納米結(jié)構(gòu)化材料；該納米結(jié)構(gòu)化多孔材料對(duì)水中微量的磷具有高效專性吸附作用，用煅燒褐鐵礦吸附去除水中微量磷可以使出水磷濃度達(dá)到二類地面水體標(biāo)準(zhǔn)，吸附運(yùn)行有效周期可以超過(guò)4年。
[0023]2、煅燒褐鐵礦顆粒物具有很高的耐酸、耐堿特性，因此，可以在材料吸附飽和后用氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液進(jìn)行再生，清除表面吸附的磷，恢復(fù)對(duì)磷的吸附能力，消除材料內(nèi)部孔隙和外表面積聚的有機(jī)物和無(wú)機(jī)沉淀物，疏通孔隙，恢復(fù)作為過(guò)濾吸附劑的滲透性。
[0024]3、本發(fā)明向再生液A中投加石膏粉，促進(jìn)再生液中的磷轉(zhuǎn)化為羥基磷灰石(反應(yīng)方程I)回收其中的磷。脫磷后的再生液A與再生液B中和達(dá)到中性后，靜置過(guò)程中硫酸鹽還原菌利用溶液中的硫酸鹽為電子