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CN100438969C - 复合铁铝除磷吸附剂的制备方法及其应用 - Google Patents

复合铁铝除磷吸附剂的制备方法及其应用 Download PDF

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CN100438969C CNB2006101655557A CN200610165555A CN100438969C CN 100438969 C CN100438969 C CN 100438969C CN B2006101655557 A CNB2006101655557 A CN B2006101655557A CN 200610165555 A CN200610165555 A CN 200610165555A CN 100438969 C CN100438969 C CN 100438969C
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Abstract

复合铁铝除磷吸附剂的制备方法及其应用属环境保护领域。FeCl3、及AlCl3溶液充分混合均匀后加入NaOH溶液，三者摩尔比为3∶2∶14；混合反应并静置后滤出生成物，用水反复洗涤至出水为中性；于100-110℃下烘干并制成尺寸均匀的粒状吸附剂。该吸附剂的应用，在常规水处理工艺中增设吸附除磷工艺，吸附除磷工艺由2-4个串联运行的除磷吸附池组成，除磷吸附池构造同滤池，用粒状复合铁铝除磷吸附剂作滤料，粒径范围0.5mm-0.8mm，吸附层厚度为1.0-1.5m，吸附池水力负荷5m/h-8m/h，空床接触时间30-40min。该吸附剂除磷适用范围广；除污染效能优异，再生简单，原料价格低，易得安全。

Description

复合铁铝除磷吸附剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明属环境保护领域，特别涉及一种针对饮用水源水及城市污水处理厂排放水的吸附除磷技术。
背景技术
近年来由于磷对微生物繁殖和生长的关键性作用，世界各国对于控制水体中的磷含量都特别重视。有研究表明，磷是管网系统中对微生物再生长有明显限制作用的元素之一，对于大多数水质，当总磷浓度低于1μg/l时，磷将成为水中微生物生长的限制因子，因此在给水处理中尽可能地降低出水中的磷含量，对保证饮用水卫生安全具有重要意义。另外由于排入水体中的氮、磷等营养物质过多导致的水体富氧化现象已成为全球关注的环境问题，研究表明，多数富营养化水体的控制因素是磷，尽可能降低污水处理厂出水中的磷含量可以有效防止受纳水体富营养化现象的发生，因此废水除磷对保护水环境至关重要，事实上，早在1988年国家制订的《污水综合排放标准(GB8978-88)》及1996年国家新修订的《污水综合排放标准(GB8978-1996)》都对排放污水中的磷酸盐含量作了明确规定。
目前水处理中的除磷方法较多，通常采用的有生物法和化学法。其中生物法除磷是基于噬磷菌摄取及释放磷的原理，通过好氧-厌氧交替运行实现脱磷，该方法具有运行费用低同时能够去除水中有机物染物的优点，缺点是工艺运行稳定性差，运行操作严格，受废水温度及酸碱度影响，对水中有机物浓度依赖性强，当水中有机物浓度低，磷含量高时，很难满足磷的排放标准，而给水处理中源水磷含量较低，通常为100μg/l以下，也很难开展传统的生物法除磷。化学法除磷主要指应用铁盐、铝盐和石灰等产生的金属离子与磷酸根生成难溶磷酸盐沉淀物的方法来去除水中磷，该方法运行可靠，能达到较高的除磷率，但该过程是沉淀-溶解平衡反应过程，为了达到较高的除磷率，尤其是给水水源中磷含量极低，为了达到磷酸盐沉淀条件，需要投加较高的金属离子沉淀剂，由此导致药剂费用大幅提高，同时出水中残余金属离子含量提高，色度增加，此外产生的污泥含水量大，难于处理，容易造成二次污染。另外生物法和化学法除磷的共同缺点是都不能够进行磷回收。
吸附法除磷是利用吸附剂提供的大比表面积，通过磷在吸附剂表面的附着吸附、离子交换或表面沉淀过程，将磷从水中分离，利用吸附-解吸方法，可以实现消除废水中磷污染同时回收磷资源、变废为宝目的，因而吸附法除磷在废水处理领域得到发展，出现了多种类型的吸附剂，其中活性氧化铝为传统的吸附剂，目前使用较广，但吸附容量不够高，运行周期也较短。另外吸附法除磷作为一种从低浓度溶液中去除特定溶质的高效低耗方法，更适合于饮用水中痕量磷的去除，然而由于长期以来饮用水中磷的作用未得到充分认识和重视，未能够与饮用水的水质，尤其是饮用水的生物稳定性相关联，因而关于吸附去除水中痕量磷的方法一直未有报道，此外饮用水的除磷要求与污水方面有很大不同，特别是在限制含量方面的差异极大，另外可能采用的除磷吸附剂也受水处理工艺和水质要求的很大约束，因此研究和开发具有广泛适用性的水处理除磷吸附剂对保护水环境、提高供水安全均具有重要意义。
发明内容：
本发明从保护水环境、提高供水安全的角度出发，研制成功一种同时适用于饮用水处理及城市污水处理的复合铁铝除磷吸附剂，采用复合铁铝除磷吸附剂，对饮用水源水处理，可获得深度除磷、同时相关指标符合国家生活饮用水标准(GB5749-1985)及卫生部《生活饮用水卫生规范》(卫法监发[2001]161号)的生活饮用水；对城市污水处理厂的排放水处理，出水相关指标可满足《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的要求。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：
1、本发明提供的一种复合铁铝除磷吸附剂的制备方法，其特征在于：
称取原料为FeCl3、AlCl3及NaOH，三者摩尔比为3∶2∶14；配成水溶液，FeCl3、及AlCl3溶液充分混合均匀后加入NaOH溶液，充分混合反应并静置后滤出生成物，用水反复洗涤生成物至出水为中性；于100-110℃下烘干并制成尺寸均匀的粒状吸附剂。
2、本发明提供的一种复合铁铝除磷吸附剂的应用，其特征在于：
在常规水处理工艺中增设吸附除磷工艺，吸附除磷工艺由2-4个串联运行的除磷吸附池组成，每个除磷吸附池构造同滤池，所不同的是采用上述粒状复合铁铝除磷吸附剂作滤料，吸附剂粒径范围采用0.5mm-0.8mm，吸附层厚度为1.0-1.5m，吸附层下部同滤池设卵石层和排水系统，以便定期反冲洗，吸附池水力负荷5m/h-8m/h，空床接触时间30-40min。
3、复合铁铝除磷吸附剂的再生方法：
当吸附剂吸附磷饱和后，可采用硫酸铝溶液再生，恢复其吸附除磷性能。
本发明的优点：
1、复合铁铝除磷吸附剂除磷适用范围广，既适用于给水处理中痕量磷的去除，又适用于废水处理中常量磷的去除与回收；
2、除污染效能优异，能够在完成除磷作用的同时，进一步强化水处理工艺对浊质及有机污染物的去除作用；
3、复合铁铝除磷吸附剂再生方法简单，易于操作；
4、生产复合铁铝除磷吸附剂的原料及再生剂硫酸铝均为常规给水处理药剂，原料价格低，易得，且使用安全，无毒副作用；
具体实施方式：
称取原料为FeCl3、、AlCl3及NaOH，三者摩尔比为3∶2∶14；将FeCl3、及AlCl3溶液充分混合均匀后加入NaOH溶液，充分混合反应并静置后滤出生成物，用水反复洗涤生成物至出水为中性；将上述生成物于100-110℃下烘干并制成尺寸均匀的粒状吸附剂。
本发明是在实验室进行的，以下通过实例对本发明作详细说明。吸附剂粒径范围采用0.5mm-0.8mm，
实施例1：某给水厂以受污染的河水为水源，原水总磷为125ug/L，溶解性磷为86ug/L，浊度10.5NTU，CODMn 5.6mg/L。实验中，在快速搅拌下加入13mg/L常规混凝剂硫酸铝，经混合、反应、沉淀及过滤后，出水浊度1.0NTU，CODMn 2.4mg/L，其他指标也达到了GB5749-1985的标准，但总磷7.5ug/L，溶解性磷5.2ug/L，达不到出水水质生物稳定的要求。将滤后出水进行吸附除磷处理，吸附除磷工艺由3个串联运行的除磷吸附池组成，吸附层厚度为1.0m，吸附池水力负荷6m/h，空床接触时间30min。经检测，吸附池出水浊度、总磷及溶解性磷均未检出，CODMn 0.6mg/L，出水为生物稳定的饮用水。
实施例2：某给水厂以受污染的水库水为水源，原水总磷为87ug/L，溶解性磷为54ug/L，浊度8.5NTU，CODMn 3.4mg/L。实验中，在快速搅拌下加入10mg/L混凝剂聚合铝，经混合、反应、沉淀及过滤后，出水浊度0.2NTU，CODMn 0.8mg/L，其他指标也达到了GB5749-1985的标准，但总磷4.5ug/L，溶解性磷4.2ug/L，达不到出水水质生物稳定的要求。将滤后出水进行吸附除磷处理，吸附除磷工艺由2个串联运行的除磷吸附池组成，吸附层厚度为1.5m，吸附池水力负荷6m/h，空床接触时间35min。经检测，吸附池出水浊度、总磷及溶解性磷均未检出，CODMn 0.5mg/L，出水为生物稳定的饮用水。
实施例3：某给水厂以受生活污水及工业废水污染的地表河流水为水源，原水总磷为186ug/L，溶解性磷为150ug/L，浊度8.5NTU，CODMn 6.4mg/L。实验中，在快速搅拌下加入14mg/L混凝剂聚合铝，经混合、反应、沉淀及过滤后，出水浊度1.0NTU，CODMn 2.8mg/L，其他指标达到了GB5749-1985的标准，但总磷22.5ug/L，溶解性磷14.2ug/L，达不到出水水质生物稳定的要求。将滤后出水通入吸附除磷工艺，吸附除磷工艺由4个串联运行的除磷吸附池组成，吸附层厚度为1.3m，吸附池水力负荷8m/h，空床接触时间40min。经检测，吸附池出水浊度0.2NTU、总磷及溶解性磷均未检出，CODMn0.8mg/L，出水为生物稳定的饮用水。
实施例4：某污水处理厂欲将处理后的出水排入GB3838-88(地面水环境质量标准)IV类水域，需满足《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的二级标准，其二级处理出水中总磷含量为1470ug/L，达不到排放要求。采用由4个串联运行的除磷吸附池组成的吸附除磷工艺处理该污水处理厂二级出水，吸附层厚度为1.0m，吸附池水力负荷8m/h，空床接触时间30min，吸附池出水总磷降到680ug/L，其他指标也达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的二级标准。
实施例5：某污水处理厂欲将处理后的出水排入GB3838-88(地面水环境质量标准)III类水域，需满足《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的一级标准，其二级处理出水中总磷含量为1800ug/L，达不到排放要求。采用由4个串联运行的除磷吸附池组成的吸附除磷工艺处理该污水处理厂二级出水，吸附层厚度为1.3m，吸附池水力负荷8m/h，空床接触时间40min，吸附池出水总磷降到380ug/L，其他指标也达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》的一级标准。

Claims (2)

1、一种复合铁铝除磷吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取原料FeCl3、AlCl3及NaOH，三者摩尔比为3∶2∶14；
2)将三种原料分别配成水溶液，FeCl3及AlCl3溶液充分混合均匀后加入NaOH溶液，充分混合反应并静置后滤出生成物，用水反复洗涤生成物至出水为中性；
3)将上述生成物于100-110℃下烘干并制成尺寸均匀的粒状吸附剂。
2、根据权利要求1所述的方法制备出的复合铁铝除磷吸附剂的应用，其特征在于：
在常规水处理工艺中增设吸附除磷工艺，吸附除磷工艺由2-4个串联运行的除磷吸附池组成，每个除磷吸附池构造同滤池，采用粒状复合铁铝除磷吸附剂作滤料，吸附剂粒径范围采用0.5mm-0.8mm，吸附层厚度为1.0-1.5m，吸附池水力负荷5m/h-8m/h，空床接触时间30-40min。
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