CN108033535A - 一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法 - Google Patents

一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，在富含氮磷的废水中，将含有一定质量镁的镁合金板浸没于废水中，一段时间后就可以回收沉淀的磷酸铵镁；镁金属由于其平衡电位较低(‑2.37V)，在水溶液体系中极易遭受腐蚀而溶出，通镁合金的缓慢腐蚀提供磷酸铵镁结晶所需的镁离子，与废水中本就存在的铵根、磷酸根反应生成磷酸铵镁结晶，进行磷和氮资源化回收。

Description

一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法。
背景技术
水体富营养化控制和磷资源可持续展是当前世界围绕磷(P)而深入开展的两大研究热点。一方面，随着世界人口和经济的快速发展，大量含磷废弃物被排放到环境中，不仅造造成了资源的巨大浪费，同时也给水环境带来了严重的富营养化问题；另一方面，磷作为一种储量有限的不可更新资源，随着人类的大量开采和消耗，现在正变得日益稀缺。有研究者认为：如果继续保持目前的磷资源消耗增长速度，现有磷矿石可采储量将在 50 年内消耗殆尽。为了从根本上解解决全球资源消耗过快的问题，从人类排放的废弃物中回收磷是一个重要途径。
目前，废水中磷的去除方法主要有生物法、化学沉淀法、吸附法及结晶法。生物法主要是通过排放含有大量富磷的污泥而达到废水中磷的去除，但其存在操作复杂、能耗及污泥处理成本高以及潜在的二次污染等技术瓶颈，尽管生物法回收的含磷污泥也可作农肥使用，但其中的重金属污染风险不可忽视。化学沉淀法主要通过Al3+、Fe3+ 、Ca2+、等无机离子与磷酸根离子(HPO4 2-/PO4 3-反应生成难溶沉淀而达到去除磷的目的。由于 Al3+和 Fe3+与磷酸根形成的沉淀不适合作农肥使用，通常仅有 Ca2+ 用于磷的回收，但磷酸钙沉淀过程中存在固液分离困难，管道和设备严重结垢、堵塞，维修量大等问题，极大的限制了其在磷回收领域的使用。吸附法虽然操作简单、磷去除效率高，但吸附剂的再生和释出磷的再次处理是该技术的瓶颈。结晶法除磷主要包括羟基磷酸钙结晶和磷酸铵镁结晶，其中羟基磷酸钙结晶诱导时间长，同时需大量的晶种。磷酸铵镁结晶由于固液分离性能好、反应迅速(可在数十秒内完成)及磷回收效率高等诸多优点，磷酸铵镁结晶法现已逐步成为水体富营养化控制及氮磷资源化回收的一个重要途径。
MgO或 Mg(OH)2 作为磷酸铵镁结晶的镁源时，磷酸铵镁易在MgO或 Mg(OH)2 颗粒表面发生晶体生长，阻碍了它们进一步反应。采用镁金属作为牺牲电极，可以提供磷酸铵镁结晶所需镁离子，经济上也是合理的，但是该方法需要外部电源及大量能耗，同时在废水复杂体系中，电流的电解作用可能导致其他副反应的发生。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，包括以下步骤：在富含氮磷的废水中，将含有一定质量镁的镁合金板浸没于废水中，一段时间后就可以回收沉淀的磷酸铵镁。
具体原理如下：镁合金在废水中缓慢腐蚀释放出镁离子，与废水中本就存在的铵根、磷酸根反应生成磷酸铵镁结晶，可强化除磷效果和脱氮过程，实现废水的除磷脱氮双重作用，回收的磷酸铵镁同时含有 N 和 P。
优选的，所述的镁合金板中所需要镁的含量的计算方法如下：根据废水中氮、磷的浓度和废水水量按生成磷酸铵镁化学方程式：Mg2++NH4 ++PO4 3-=MgNH4PO4大致计算所需要镁的含量。
优选的，所述的回收的磷酸铵镁可应用于生产农用缓释化肥，实现了氮和磷的回收资源化利用。
本发明的有益之处在于：本发明提出一种镁合金腐蚀除磷和回收磷的方法。镁金属由于其平衡电位较低(-2.37V)，在水溶液体系中极易遭受腐蚀而溶出，通镁合金的缓慢腐蚀提供磷酸铵镁结晶所需的镁离子，与废水中本就存在的铵根、磷酸根直接反应生成磷酸铵镁结晶，进行磷和氮资源化回收。
具体实施方式
实施例1：
一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，包括以下步骤：沼液上清液含氮磷高，在沼液上清液中的沉淀反应器中投加镁合金，将含有一定质量镁的镁合金板浸没于废水中，一段时间后就可以回收沉淀的磷酸铵镁。
具体原理如下：镁合金在废水中缓慢腐蚀释放出镁离子，与废水中本就存在的铵根、磷酸根反应生成磷酸铵镁结晶，可强化除磷效果和脱氮过程，实现废水的除磷脱氮双重作用，回收的磷酸铵镁同时含有 N 和 P。
废水中氮含量为0.102mol/L、磷含量为0.054mol/L，需要处理的废水的总量为10m³/d。
所述的镁合金板中所需要镁的含量的计算方法如下：根据废水中氮、磷的浓度和废水水量按生成磷酸铵镁化学方程式：Mg2++NH4 ++PO4 3-=MgNH4PO4大致计算所需要镁的含量。
根据公式计算得到：镁合金板中至少需要镁的量为0.054mol×1000×10=540mol/d，故至少需要的镁合金板中镁的质量=540×24.3=13.1 kg/d。
所述的回收的磷酸铵镁可应用于生产农用缓释化肥，实现了氮和磷的回收资源化利用。
经过10天的回收实验后，废水中氮的含量为0.082mol/L、磷的含量为0.034mol/L、可直接回收磷酸铵镁结晶2.13 kg。
实施例2：
一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，包括以下步骤：在农村废水处理装置中，将含有一定质量镁的镁合金板浸没于废水中，一段时间后就可以回收沉淀的磷酸铵镁。
具体原理如下：镁合金在废水中缓慢腐蚀释放出镁离子，与废水中本就存在的铵根、磷酸根反应生成磷酸铵镁结晶，可强化除磷效果和脱氮过程，实现废水的除磷脱氮双重作用，回收的磷酸铵镁同时含有 N 和 P。
废水中氮含量为0.003mol/L、磷含量为0.00015mol/L，需要处理的废水的总量为10m³/d。
所述的镁合金板中所需要镁的含量的计算方法如下：根据废水中氮、磷的浓度和废水水量按生成磷酸铵镁化学方程式：Mg2++NH4 ++PO4 3-=MgNH4PO4大致计算所需要镁的含量。
根据公式计算得到：镁合金板中至少需要镁的量为0.00015mol×1000×10=1.5mol/d，故至少需要的镁合金板中镁的质量=1.5×24.3=36.45g/d。
生成磷酸铵镁直接沉淀在废水处理装置的污泥中。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，其特征在于，包括以下步骤：在富含氮磷的废水中，将含有一定质量镁的镁合金板浸没于废水中，一段时间后就可以回收沉淀的磷酸铵镁。
2.如权利要求1所述的基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，其特征在于，镁合金在废水中缓慢腐蚀释放出镁离子，与废水中本就存在的铵根、磷酸根反应生成磷酸铵镁结晶，可强化除磷效果和脱氮过程，实现废水的除磷脱氮双重作用，回收的磷酸铵镁同时含有 N和 P。
3.如权利要求1所述的基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，其特征在于，所述的镁合金板中所需要镁的含量的计算方法如下：根据废水中氮、磷的浓度和废水水量按生成磷酸铵镁化学方程式：Mg2++NH4 ++PO4 3-=MgNH4PO4计算所需要镁的含量。
4.如权利要求1所述的基于镁合金腐蚀去除污水中的磷的方法，其特征在于，所述的回收的磷酸铵镁可应用于生产农用缓释化肥，实现了氮和磷的回收资源化利用。
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