[發明專利]水化硅酸鈣晶種法回收污水中磷的工藝

有效

• 申請號: 201010233011.6
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN102336400A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 鄭紅;馬鴻文;張蓓蓓;鄭雁;梁鵬;張紅梅
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32;C01B33/24
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 程鳳儒

技術領域

本發明涉及一種水化硅酸鈣晶種法回收污水中磷的工藝。

背景技術

磷是造成水體富營養化的重要元素，也是一種不可再生和替代的資源。目前，全世界已探明的磷礦儲量僅能維持約100年。中國磷儲量雖居世界第三，但高品位、低雜質含量的磷礦預計在未來10年內將被開采完，國家有關部門早已將磷礦列為2010年后不能滿足國民經濟發展需求的20種礦產之一。因此，尋找新的磷資源，探索經濟可行的磷回收技術，對于促進我國農業和國民經濟的可持續發展具有重要的經濟價值和社會效益。

通常，利用膜技術可以得到純凈的磷鹽，但成本昂貴；而結晶法成本低，回收磷效果明顯，是很有發展前景的磷回收工藝。結晶法回收磷主要包括磷酸銨鎂法(鳥糞石)和磷酸鈣結晶法兩種工藝。磷酸銨鎂結晶法在除去磷的同時，還能除去高濃度的銨氮離子，但溶液中的銨氮濃度和正磷酸鹽濃度需符合鳥糞石的形成條件，且該法只適用于磷酸鹽濃度較高的溶液(100～200mg/L)。采用磷酸鈣結晶法，傳統的做法是將去除懸浮物后的二級污水引入到磷酸鹽晶體或動物骨灰中，使水中的磷得以沉淀，由于碳酸根離子會沉淀于這些籽晶之上繼而阻止磷的結晶，因而需要預先去除碳酸根離子。

近年來，由于雪硅鈣石具有自身能提供氫氧根離子和鈣離子，不含重金屬和磷，不受有機物濃度的限制，在土壤中的可溶性，不需要預先去除二氧化碳的優點，成為羥基磷酸鹽結晶沉淀的良好晶種，成為高濃度含磷污水(磷濃度大于20mg/L)的磷回收材料。

本發明人于2007年11月30日提出了專利申請號為200710178440.6，發明創造名稱為“利用富鉀巖石生產農用礦物基硝酸鉀的方法”的專利申請，該申請在利用富鉀巖石生產農用礦物基硝酸鉀的過程中的固相反應產物水化硅酸鈣-鋁代雪硅鈣石，該固相反應產物是由鋁代雪硅鈣石晶體形成的纖維狀空心球形團聚體，作為無機緩釋劑載體材料與鉀鹽復合后制成農用礦物基硝酸鉀，該固相反應產物理論上也能作為羥基磷酸鹽結晶沉淀的晶種用于含磷污水中磷的回收。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水化硅酸鈣晶種法回收污水中磷的工藝，該工藝回收磷效果好、應用廣泛、便于實施推廣。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種水化硅酸鈣晶種法回收污水中磷的工藝，包括下述步驟：

(1)用酸或堿將含磷污水的pH調至8～9.5，向其中加入CaCl₂至Ca/P的摩爾比為2～2.4；

(2)向水化硅酸鈣粉體中添加步驟(1)得到的含磷污水，該水化硅酸鈣在該含磷污水中的用量為2～12g/L；

(3)將步驟(2)得到的懸濁液于20～40℃，以70～180r/min的速度攪拌2～24h，靜置0～2h，離心分離，傾出上清液，回收沉淀物；

(4)向回收的沉淀物中添加步驟(1)得到的pH為8～9.5，Ca/P的摩爾比為2～2.4的含磷污水，重復步驟(3)，并利用XRD分析檢測所得沉淀物中的羥磷灰石；

(5)反復重復步驟(4)至能明顯檢測出羥磷灰石的峰，稱取沉淀物于105～110℃烘干24h，加入濃HNO₃浸沒，再次于105～110℃加熱處理2h，室溫下放置24h，用蒸餾水定容后，以磷鉬黃分光光度法測定溶液中磷的濃度，計算P₂O₅含量，待沉淀物中P₂O₅質量含量超過35％后，將得到的沉淀物于105℃烘干得到回收的含磷產物作為工業用磷礦石的替代品。

所述步驟(1)中將Ca/P的摩爾比限定在2～2.4能保證有足夠的鈣與污水中的磷充分結合生成羥磷灰石。

根據污水中磷的含量及Ca/P的摩爾比，步驟(2)中水化硅酸鈣在含磷污水中添加后的用量優選為2～12g/L。

所述含磷污水中的磷含量大于10mg/L。當含磷污水中的磷含量小于10mg/L時，利用上述方法同樣能達到除磷的目的，可以使污水中的磷含量降至0.5mg/L以下，達到國家污水排放標準一級標準；當含磷污水中的磷含量大于10mg/L時，利用上述方法可以有效的回收污水中的磷，回收磷產物可作為工業用磷礦石的替代品。

步驟(1)中所述酸為鹽酸，所述堿為氫氧化鈉。

所述鹽酸、氫氧化鈉均為工業鹽酸、工業氫氧化鈉。

所述的CaCl₂為工業級CaCl₂。