CN105367161B - 一种含磷污水渣制备复合肥的方法 - Google Patents

一种含磷污水渣制备复合肥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于含磷废水治理技术领域，具体涉及一种含磷污水渣制备复合肥的方法，本方法的污水渣是用石灰中和处理含磷污水所得。本发明通过先添加磷酸后加硝酸，使得污水渣中含钙物质被充分转化，生成硝酸钙和过磷酸钙；再配合磷酸、硝酸的量及浓度控制，提高有效磷及水溶磷的含量，并制备出植物易吸收的硝态氮肥和磷肥的复合肥。进而减少了磷污染，又有效地降低了磷资源的损失，本法生产的复合肥既含磷酸二氢钙又含硝酸钙，具有生产成本低、工艺简单、产品养分多元化的特点。

Description

一种含磷污水渣制备复合肥的方法
技术领域
本发明属于含磷废水治理技术领域，具体涉及一种含磷污水渣制备复合肥的方法。
背景技术
磷作为一种不可再生资源，是植物生长所必须的营养元素之一，磷能够促进植物代谢和生长发育，对生活有重要作用。但当水中磷浓度过高时，会导致浮游植物大量繁殖，使得水体富营养化，以及造成水中微生物丧失平衡，进而造成水体污染，因此，提高废弃磷的回收利用，对防治水体富营养化和缓解磷资源危机有重要意义。
随着工业生产，许多化工厂排放出大量含磷污水，多数企业为追求低成本处理含磷污水，采用石灰中和法处理含磷污水，使PO4 3-、HPO4 2-与钙离子结合为难容的磷酸盐进行固液分离，此方法有效地除去污水中PO4 3-和HPO4 2-，但磷随污水渣排出，不仅给环境带来负担，也造成磷资源损失。
为此，有学者将含磷污水渣应用于生产肥料，来实现回收磷的目的，其主要通过添加硫酸或磷酸制备磷肥，但此法适用于含磷量较高的污水渣，生产的磷肥养分单一，肥效不好，进而对实际生产作用不大，经济前景不太理想。
因此，基于上述问题，本发明为从含磷污水渣中回收磷提供了一种新思路。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供养分丰富、肥效好的复合肥，及其工艺简单、经济效益高、磷回收率高的制备方法。
具体通过以下方案得以实现：
一种含磷污水渣制备复合肥的方法，其包括以下步骤：
(1)称取含磷污水渣检测其含磷量后，加水搅拌均匀后，边搅拌边加入磷酸，待磷酸加入完毕后，搅拌40-50min，其中，磷酸加入量依据肥料品质要求和检测结果，由方程式①②进行计算，获得悬浮液；
①2PO4 3-+H3PO4＝3HPO4 2-
②Ca(OH)2+H3PO4＝CaHPO4+2H2O
(2)将悬浮液与质量浓度＜86％的硝酸混合搅拌40-50min，其中，硝酸用量(以质量单位计)小于或等于磷酸充分反应后，悬浮液中有效磷含量的0.89倍，获得半成品；
(3)将半成品在温度≤110℃下，烘干至水分含量为≤10％，获得复合肥。
所述含磷污水渣是将含磷污水经石灰中和、过滤、干燥后，获得的含磷污水渣。
所述含磷污水渣的检测方法为离子交换吸附法、电渗法、反渗法之一种。
所述磷酸中P2O5的含量为42-47％。
所述复合肥包括磷酸二氢钙和硝酸钙。
本发明的有益效果
通常情况下，磷酸二氢钙和硝酸钙不宜简单的混合使用，因为二者生成条件不同，可能会导致二者发生化学反应，影响磷酸二氢钙的肥效，然而在本发明条件下发生下列反应：①2PO4 3-+H3PO4＝3HPO4 2-；②Ca(OH)2+H3PO4＝CaHPO4+2H2O；③2CaHPO4+2HNO3＝Ca(H2PO4)2+Ca(NO3)2，将有效磷、氢氧化钙转化为磷肥和氮肥，同时有效防止H+过量生成磷酸，通过本发明方法生产的磷酸二氢钙和硝酸钙的混合物，各离子间达到一个相对平衡状态，避免了单一磷酸二氢钙和磷酸钙简单混合，导致磷酸二氢钙和硝酸钙继续反应，从而降低了磷酸二氢钙的肥效。本发明通过先添加磷酸后加硝酸，使得污水渣中含钙物质被充分转换，生成硝酸钙和磷酸二氢钙；再配合磷酸、硝酸的用量及质量浓度控制，提高了水溶磷的含量，进而减少了磷污染，又有效地节约了磷矿资源。最终，本发明方法生产的氮磷复合肥不仅解决了普钙对土壤的影响，同时也提供氮、磷等有效元素。
本发明通过合理的工艺控制和反应参数控制，有效控制了磷酸的加入量，进而节约了原料，降低了成本，在缩短了物料反应时间的条件下，使得物料充分反应，生成磷肥和硝酸钙，改善了含磷污水渣只能制造磷肥的现状，通过测量的有效磷与水溶磷含量，计算水溶磷占有效磷百分率，其值在60％以上，根据GB15063-2009国家标准要求，本发明产品属于高浓复混肥。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
原理说明：
本发明通过先加入磷酸后加硝酸，生成硝酸钙和磷酸二氢钙，其中，加入磷酸的反应方程式为：
2PO4 3-+H3PO4＝3HPO4 2-
加入硝酸的反应方程式：
2CaHPO4+2HNO3＝Ca(H2PO4)2+Ca(NO3)2
实施例1
称取水分含量为5％的含磷污水渣100g，将其经电渗法检测后，得：总磷量为5.88％，有效磷量为5.61％，水溶磷量为0.48％，加入90mL水与其混合均匀后，边搅拌边加入P2O5的含量为45.5％的磷酸42g，待磷酸加入完毕后，搅拌40min后，边搅拌边加入质量浓度为60％的硝酸45g，待硝酸加入完毕后，搅拌40min后，获得半成品，将半成品在温度为80℃下，烘干至水分含量为8％，获得硝酸钙和磷酸二氢钙的复合肥，将复合肥经电渗发检测后，得：有效磷量为16.7％，水溶磷量为12.8％，硝酸钙含量为22％。
实施例2
称取水分含量为8％的含磷污水渣200g，将其经离子交换吸附法检测后，得：总磷量为9.09％，有效磷量为8.61％，水溶磷量为1.26％，氧化钙含量为42％，加入182mL水与其混合均匀后，边搅拌边加入水分含量为30％、P2O5的含量为45.5％的磷酸168g，待磷酸加入完毕后，搅拌40min后，边搅拌加入质量浓度为60％的硝酸126g，待硝酸加入完毕后，搅拌43min后，获得半成品，将半成品在温度为100℃下，烘干至水分含量为10％，获得硝酸钙和磷酸二氢钙的复合肥，将复合肥经电渗发检测后，得：有效磷量为32％，水溶磷量为22.56％，硝酸钙含量为24.7％。
实施例3
称取水分含量为10％的含磷污水渣100g，将其经反渗法检测后，得：总磷量为7.13％，有效磷量为6.43％，水溶磷量为0.89％，加入88mL水与其混合均匀后，边搅拌边加入质量浓度为65％、P2O5的含量为43％的磷酸115g，待磷酸加入完毕后，搅拌48min后，边搅拌加入质量浓度为64％的硝酸63g，待硝酸加入完毕后，搅拌38min后，获得半成品，将半成品在温度为90℃下，烘干至水分含量为12％，获得硝酸钙和磷酸二氢钙的复合肥，将复合肥经电渗发检测后，得：有效磷量为28.05％，水溶磷量为20.91％，硝酸钙含量为24％。

Claims (7)

1.一种含磷污水渣制备复合肥的方法，其特征在于，称取含磷污水渣进行检测，加水搅拌均匀后，边搅拌边加磷酸，待磷酸加入完毕后搅拌40-50min，再加入硝酸搅拌30-50min后，烘干至水分含量≤10％，获得复合肥；
所述磷酸的加入量由方程式①②进行计算而得：
①2PO4 3-+H3PO4＝3HPO4 2-
②Ca(OH)2+H3PO4＝CaHPO4+2H2O。
2.如权利要求1所述的含磷污水渣制备复合肥的方法，其特征在于，所述含磷污水渣的检测方法为离子交换吸附法、电渗法、反渗法之一种。
3.如权利要求1所述的含磷污水渣制备复合肥的方法，其特征在于，所述磷酸中P2O5的含量为42-47％。
4.如权利要求1所述的含磷污水渣制备复合肥的方法，其特征在于，所述硝酸的质量浓度＜86％。
5.如权利要求1所述的含磷污水渣制备复合肥的方法，其特征在于，硝酸用量以质量单位计小于或等于磷酸充分反应后，悬浮液中有效磷含量的0.89倍。
6.如权利要求1所述的含磷污水渣制备复合肥的方法，其特征在于，所述烘干温度≤110℃。
7.如权利要求1所述的含磷污水渣制备复合肥的方法，其特征在于，所述复合肥包括磷酸二氢钙和硝酸钙。
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