本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效除磷劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)革命以來，礦物的開發(fā)利用使環(huán)境污染加重，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)排放的氮和磷的增加和累積使水體富營養(yǎng)化，會(huì)造成藻類和其他浮游生物爆發(fā)性繁殖，引起魚類和其他生物大量死亡。飲用水受污染將對(duì)人體健康造成很大威脅，甚至致癌。近年來，我國許多湖泊、水庫和河流頻繁發(fā)生污染，包括藍(lán)藻的大面積爆發(fā)、近海海域赤潮的頻繁出現(xiàn)以及沿海城市滸苔的出現(xiàn)，這些水體污染事件的發(fā)生都與水域的污染尤其是無機(jī)營養(yǎng)物氮、磷等無機(jī)營養(yǎng)鹽濃度過高有直接的關(guān)系。

磷是生物圈中一種重要營養(yǎng)物質(zhì)元素之一，是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素。盡管氮磷同為生物的重要營養(yǎng)物質(zhì)，但藻類等水生生物對(duì)磷更為敏感，且水體中的氮不足往往可由許多固氮的微生物來補(bǔ)充，而磷則不能。研究表明，磷是大多數(shù)水體富營養(yǎng)化污染控制的重要控制因素之一，是水污染治理技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。

廢水除磷的方法主要包括：生物法、化學(xué)沉淀法、物理吸附法、膜技術(shù)處理法和土壤處理法等。常規(guī)的生化污水處理以及強(qiáng)化的生物除磷難以保證有效、經(jīng)濟(jì)地除磷，難以達(dá)到國家磷酸鹽《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978--1996)中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.5mg/L(以P計(jì))或二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1.0mg/L的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高效除磷劑，適用于低濃度的含磷污水，可以快速、高效去除污水中的磷，并且投用量少，大大降低了除磷成本。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種高效除磷劑，包括按下列質(zhì)量百分比配制的組分：金屬化合物30％～70％，天然礦粉10％～20％，絮凝劑10％～20％，活性炭5％～10％，助凝劑5％～10％；

所述金屬化合物包括鋁鹽、鐵鹽，還包括鑭化合物；

所述天然礦粉包括膨潤土，還包括納米礦晶，膨潤土的主要成分為氧化硅和氧化鋁；

所述絮凝劑為改性陽離子無機(jī)絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑中的一種或任意幾種；

所述助凝劑為PH值調(diào)整劑、氧化劑中的一種或任意幾種。

通過采用上述技術(shù)方案，為了生成非溶解性的磷酸鹽化合物，用于化學(xué)除磷的化學(xué)藥劑主要是金屬鹽藥劑，許多高價(jià)金屬離子藥劑投加到污水中后都會(huì)與污水中的溶解性磷離子結(jié)合，生成難溶解性的化合物，但出于經(jīng)濟(jì)原因考慮，用于磷沉析的金屬鹽藥劑主要是鋁鹽和鐵鹽；研究表明，鑭對(duì)PO₄^3-具有很強(qiáng)的吸附特性，投入水體中后，在沉積物表面形成1mm的“活性覆蓋層”，及時(shí)且有效地捕獲沉積物中釋放出來的可溶性磷酸鹽，從而封鎖沉積物中磷的釋放通道，達(dá)到有效抑制沉積物中磷酸鹽在環(huán)境改變時(shí)的解析，已達(dá)到除磷固磷的目的，效果顯著且具有持久性；膨潤土是一種改性粘土，鑭化合物與水體中的磷酸根反應(yīng)，生成溶解度極低的難溶磷酸根沉淀，并附著在膨潤土顆粒載體上，而后隨膨潤土顆粒緩慢沉降到水體底部，有效降低了磷酸根沉淀附著在“活性覆蓋層”表面對(duì)“活性覆蓋層”捕獲可溶性磷酸鹽造成的影響，磷酸根沉淀隨膨潤土沉降可保證更替產(chǎn)生新的作用力強(qiáng)的“活性覆蓋層”；納米礦晶是一種富孔礦物吸附劑，具有分子篩結(jié)構(gòu)，每個(gè)小孔都能包裹住一個(gè)磷，超強(qiáng)的吸附力特性，納米礦晶的納米級(jí)孔隙微孔數(shù)量比相同體積的活性炭更多，所以對(duì)磷的吸附速度比活性炭更快，效果比活性炭更強(qiáng)，使用量遠(yuǎn)小于活性炭；廢水中的一些有機(jī)物難為微生物或一般氧化法所氧化分解，如殺蟲劑、洗滌劑等，因此需要深度處理，活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附能力大，在廢水深度處理中得到廣泛的應(yīng)用，對(duì)廢水中絕大多數(shù)有機(jī)物都有效；當(dāng)絮凝劑的作用不能很好發(fā)揮時(shí)，助凝劑可促進(jìn)凝聚作用；無機(jī)絮凝劑價(jià)格低，有機(jī)高分子絮凝劑用量少、絮凝能力強(qiáng)、絮體容易分離，根據(jù)實(shí)際處理情況選擇合適的絮凝劑。

優(yōu)選的，鋁鹽為硫酸鋁、硫酸鋁鐵、氯化鋁、氯化鋁鐵中的一種或任意幾種。

通過采用上述技術(shù)方案，鋁鹽的混凝沉淀為：Al₂(SO₄)₃+6H₂O--2Al(OH)₃+3SO4^2-+6CO₂；Al₂(SO4)₃+2PO₄--2AlPO₄+3SO₄^2-。

優(yōu)選的，鐵鹽為硫酸亞鐵、硫酸鐵、氯化鐵、氯化亞鐵中的一種或任意幾種。

通過采用上述技術(shù)方案，鐵鹽溶于水中后，一方面與磷酸根形成難溶性的鹽，一方面通過溶解、吸水發(fā)生強(qiáng)烈水解，并在水解的同時(shí)發(fā)生各個(gè)聚合反應(yīng)，生成具有較長線形結(jié)構(gòu)的多核羥基絡(luò)合物，如Fe₂(OH)₂⁴⁺等，這些含鐵的羥基絡(luò)合物能有效地降低或消除水體中膠體的動(dòng)電電位(ζ電位)，通過電中和、吸附架橋及絮體卷掃作用使膠體凝聚，再通過沉淀分離過程將磷去除；鐵鹽的混凝沉淀為：Fe₂(SO4)₃+3HCO₃--Fe(OH)₃+2SO₄^2-+3CO₂；

Fe³⁺+PO₄^3---FePO₄↓。

優(yōu)選的，鑭化合物為氧化鑭、硫酸鑭、氯化鑭中的一種或任意幾種。

通過采用上述技術(shù)方案，鑭化合物提供高效除磷劑中起到活性成分的主要物質(zhì)鑭。

優(yōu)選的，納米礦晶為凹凸棒土、硅藻土、海泡石中的一種或任意幾種。

通過采用上述技術(shù)方案，海泡石和凹凸棒土的納米晶鉻可以吸附納米級(jí)的小分子極性物質(zhì)，而硅藻土除了可以吸附微米級(jí)的大分子物質(zhì)，還為納米礦晶提供吸附通道，提高納米礦晶的吸附效果。

優(yōu)選的，改性陽離子無機(jī)絮凝劑為聚鐵硅絮凝劑，有機(jī)高分子絮凝劑為聚丙烯酰胺。

通過采用上述技術(shù)方案，聚鐵硅絮凝劑對(duì)廢水的除濁率、脫色率及COD去除率高，可除去污水中的大部分氨氮和全部磷；聚丙烯酰胺為水溶性高分子聚合物，不溶于大多數(shù)有機(jī)溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的摩擦阻力，聚丙烯酰胺還可用作助凝劑，適用于高濁度水，有較強(qiáng)的的吸附架橋作用。

優(yōu)選的，助凝劑為氧化鈣、氫氧化鈣。

通過采用上述技術(shù)方案，Ca²⁺的濃度和PH值的提高可增加磷去除率，對(duì)于不溶性的磷酸鈣的形成，起主要作用的是OH^-，隨著PH值的提高，磷酸鈣的溶解性會(huì)降低；氫氧化鈣還可以作為氧化劑，當(dāng)廢水中的有機(jī)物含量過高或含有表面活性劑物質(zhì)時(shí)，易產(chǎn)生泡沫，影響絮體沉降，氫氧化鈣能夠破壞有機(jī)物，以提高絮凝效果。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種高效除磷劑的制備方法。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種高效除磷劑的制備方法，包括上述任意方案所述的高效除磷劑，包括以下步驟：

a、按上述的質(zhì)量百分比配制高效除磷劑的各組分原料；

b、將液體原料噴灑在固體原料上并烘干，將固體原料碾磨后混合；

c、將混合好的所有原料在350℃～450℃下燒結(jié)1h～2h；

d、將燒結(jié)所得的產(chǎn)品研磨至顆粒尺寸大于200目的粉劑；

e、檢驗(yàn)，分裝得到成品。

綜上，本發(fā)明所述的一種高效除磷劑，通過物理化學(xué)相結(jié)合的方法，利用各組分之間的協(xié)同交互作用能有效地去除無機(jī)、有機(jī)含磷廢水中的磷；具備了制備簡單、使用方便、價(jià)格低廉、投加量少、反應(yīng)快速、除磷效果優(yōu)越、適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為高效除磷劑的制備流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種高效除磷劑，按照如下質(zhì)量百分比配制：

金屬化合物30kg，其中，硫酸鋁10kg、硫酸亞鐵15kg、氧化鑭5kg；

天然礦粉10kg，其中膨潤土5kg、凹凸棒土3kg、硅藻土2kg；

絮凝劑10kg，其中聚鐵硅絮凝劑6kg、聚丙烯酰胺4kg；

活性炭5kg；

助凝劑5kg，其中氧化鈣2kg、氫氧化鈣3kg。

按照如圖1所示的流程，制備高效除磷劑，具體步驟為：

a、按上述的質(zhì)量百分比配制高效除磷劑的各組分原料；

b、將液體原料噴灑在固體原料上并烘干，將固體原料碾磨后混合；

c、將混合好的所有原料在380℃下燒結(jié)2h；

d、將燒結(jié)所得的產(chǎn)品研磨至顆粒尺寸大于200目的粉劑；

e、檢驗(yàn)，分裝得到成品。

實(shí)施例2～實(shí)施例5

實(shí)施例2～實(shí)施例5與實(shí)施例1的區(qū)別在于各組分配比不同，具體參見表1。

表1實(shí)施例2～實(shí)施例5的組分配比

以南京江寧某貨架生產(chǎn)廠的生產(chǎn)污水為樣品，選用江西匯海環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的聚匯海JX-305除磷劑作為普通除磷劑代表，探討高效除磷劑的除磷效果。

取電鍍鐵板水6000mL為污水水樣，進(jìn)行污水磷含量檢測及除磷試驗(yàn)，檢測使用的主要設(shè)備為聯(lián)化科技多參數(shù)水質(zhì)測定儀，以F-HZ-HJ-SZ-0039水質(zhì)-總磷的測定-鉬酸銨分光光度法為標(biāo)準(zhǔn)。測出污水水樣總含磷為21.7mg/L，原水PH＝6.5。

取污水水樣并分成六組，每組污水1000mL，分別投加實(shí)施1～實(shí)施例5固體粉末狀的高效除磷劑以及普通除磷劑各0.8g，折合為0.8kg/噸污水，攪拌20min，靜置沉淀50min。

取上層清液測定PH值及總磷含量，試驗(yàn)結(jié)果參見表2。

表2除磷試驗(yàn)結(jié)果

測得普通除磷劑除磷處理后的污水PH＝7.1，總磷含量為1.7mg/L，去除率為92.2％，無法達(dá)到國家二級(jí)1.0mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)；高效除磷劑除磷處理后的污水平均PH＝7.5，平均總磷含量為0.29mg/L，平均磷去除率達(dá)98.7％。對(duì)比可知，本申請(qǐng)的高效除磷劑能夠達(dá)到國家一級(jí)0.5mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，在達(dá)到同樣的除磷效果的前提下，用量更?。辉谕扔昧肯?，除磷效果遠(yuǎn)超普通除磷劑。

同時(shí)將除磷處理后的六組試驗(yàn)組放置觀察三天。觀察得知，普通除磷劑處理的試驗(yàn)組到第二天、第三天水質(zhì)渾濁、顏色變深，而高效除磷劑處理的試驗(yàn)組污水均水質(zhì)清澈、無顏色變化。

綜上可知，本申請(qǐng)的高效除磷劑具有除磷迅速、效果優(yōu)異并持久、用量少等優(yōu)點(diǎn)，處理后的污水總磷含量能夠滿足污水含磷量的國家排放標(biāo)準(zhǔn)；此外，由于在處理污水時(shí)投放量小，因此產(chǎn)生的污泥量少，大大節(jié)約了處理污泥的成本。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。