[發明專利]一種含磷廢水的二級逆流吸附工藝及其分離裝置

在審

• 申請號: 202211323192.0
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115636463A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 張銘棟;陳欽鵬;何敏貞;穆景利;郭秀妹
• 申請（專利權）人: 閩江學院;福州海洋研究院
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙) 35214
• 代理人: 謝子能

本發明涉及廢水處理及資源回收技術領域，特別涉及一種利用磁性生物炭去除或回收廢水中磷元素的二級逆流吸附工藝及其分離裝置。其中，所述二級逆流吸附工藝包括在每個處理周期中將磁性生物炭連續兩次施用在含磷廢水中，并將第二次吸附過程所施用的磁性生物炭回收并應用于下一周期的第一次吸附過程。本發明所提供的二級逆流吸附工藝可充分利用磁性生物炭，并可實現對含磷廢水中磷元素的回收和再利用，有效緩解磷元素資源匱乏的困局。

技術領域

本發明涉及廢水處理及資源回收技術領域，特別涉及一種利用磁性生物炭去除或回收廢水中磷元素的二級逆流吸附工藝及其分離裝置。

背景技術

磷是植物生長必需的元素之一，磷肥是全球糧食正常供給的重要保證。作為磷肥的生成原料，磷礦石是一種不可再生資源。據估算，到這個世紀中葉，全球磷礦石即將耗竭，屆時全球糧食產量將受到嚴重威脅。另一方面，農業生產中大量使用的磷肥，僅一部分被植物吸收，其余大量磷元素隨地表徑流匯入水體，導致水中磷濃度升高。當水體磷濃度大于0.02mg P/L時，可能發生水體富營養化。水體富營養化會引發藻華、赤潮等，對生態系統平衡、水產養殖行業等造成嚴重威脅。因此，磷資源短缺和水體磷污染是當前迫切需要解決的問題。

近年來，生物炭的興起為解決上述資源與環境問題提供了一種選擇。生物炭是廢棄生物質的碳化產物。廢棄生物質，如秸稈、樹枝、菌渣、市政污泥等，碳化后施入土壤，不僅可以改良土壤，還可將廢棄生物質中的碳固定于土壤，具有固碳減排的環境效益。同時，生物炭也可應用于污水處理領域，尤其是用于吸附廢水中的磷，如申請號為CN201610279556.8、CN201910410211.5和CN202010703363.7等的發明專利均公開了能夠吸附水中磷的生物炭或改性生物炭的制備方法。若將生物炭首先用于吸附廢水中的磷，其次將富集了廢水中磷的生物炭(稱為富磷生物炭)施入土壤，不僅可以改良土壤，還可以為植物提供磷元素，如此便可同時實現水體磷污染控制和廢水磷資源回收的雙重目的。然而，當前用生物炭去除/回收廢水中磷存在著生物炭吸附容量利用率低、對磷的吸附能力差、吸附后難以從廢水中分離回收等問題，嚴重制約了生物炭在水體磷污染控制和廢水磷資源回收方面的進一步應用。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明所要解決的技術問題是：提供一種可實現對含磷廢水中磷元素有效除去/收集的二級逆流吸附工藝，以及應用于該工藝的分離裝置。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種含磷廢水的二級逆流吸附工藝，包括在每個處理周期中將磁性生物炭連續兩次施用在含磷廢水中，并將第二次吸附過程所施用的磁性生物炭回收并應用于下一周期的第一次吸附過程。

進一步提供應用于前述二級逆流吸附工藝的分離裝置，具有：

原水罐，用于存儲含磷廢水；

存儲罐，用于存儲磁性生物炭的混懸液；

反應器，分別通過管路與所述原水罐和存儲罐連接；

磁性結構，設置在所述反應器的底部，用于分離磁性生物炭和污泥。

本發明的有益效果在于：通過在含磷廢水中使用磁性生物炭進行磷富集，可有效降低含磷廢水中磷含量的同時，便于對富集磷的磁性生物炭進行回收。并且，由于本發明所使用的磁性生物炭具有至少兩次吸附磷元素的吸附容量，因此將僅經過一次吸附過程的磁性生物炭重新應用于下一周期的吸附過程，即實現二級逆流吸附，從而使磁性生物炭得到充分的利用，進而提高磁性生物炭對含磷廢水中磷元素的去除/回收率。

附圖說明

圖1所示為本發明在具體實施方式中第0周期的流程圖；

圖2所示為本發明在具體實施方式中第1～n周期的流程圖；

圖3所示為本發明在具體實施方式中分離裝置的結構示意圖；

圖4所示為本發明在實驗例中對照組和處理組中種子萌發生長的對比照片。