CN111453783A - 一种利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，涉及污水深度处理领域。为了解决目前污水处理设施出水中磷难以达标的问题，本发明将经过盐酸浸泡过的滤料与无机三价铁盐溶液混合，在一定条件下与氢氧化钠充分反应后得到铁基复合物改性滤料，将混凝后的含磷污水引入到以未改性滤料和改性滤料为填料的滤池中进行上向流过滤，即完成。本发明利用铁基复合物对常用滤料进行改性，通过未改性滤料的物理吸附、截留作用和改性滤料的化学吸附作用除磷，在有限的池体空间内实现过滤、吸附除磷一体化，节约占地与投资。本发明无需对滤料高温煅烧，易于操作，可以同时除浊除磷，节省污水处理运行成本。

Description

一种利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法
技术领域
本发明涉及污水深度处理领域，具体涉及一种利用铁基复合物改性滤料作为吸附剂处理含磷污水的方法。
背景技术
目前，水体富营养化已经成为一个全球性的环境污染问题，含磷地表径流的无组织排放和含磷尾水的超标排放是造成水体富营养化的主要原因。随着我国政府和民众对污水排入水体要求的日益提高，污水排放标准中的磷指标要求越来越高，磷已成为污水处理厂最难去除的指标之一。由于水中的磷酸盐具有不可挥发性，出水中的磷仅靠生物处理能以达标，目前常用深度处理的方法做进一步处理，具体做法是对生物处理后的出水再进行混凝沉淀和过滤，通过化学反应使磷以磷酸铝钙沉淀的形式析出，并对上清液进行过滤，进一步去除含磷的微小颗粒和悬浮物，滤后水达标排放。与生物法除磷相比，化学沉淀法虽除磷效率较高，但这种方法消耗化学药剂并产生大量的化学污泥, 增加二次处理成本，且易产生二次污染。
吸附法除磷是利用某些孔隙率高、比表面积大的吸附剂对水中磷酸根的亲和力，实现磷与水的分离。吸附法具有去除率高、化学药剂消耗少、污泥产量低等优点，但目前仍未规模化应用到污水处理领域，主要原因是吸附剂的用量大、重复利用率低、运行费用昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，充分利用多孔滤料的过滤、物理吸附能力和铁基复合物对磷酸根的高效化学吸附能力，实现过滤、吸附除磷一体化。
一种利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法按以下步骤进行：
一、将粒径为0.4-5mm的滤料洗净烘干，用浓度为1.0-1.5mol/L的盐酸浸泡24h后，用清水冲洗滤料至冲洗液pH值恒定不变，将冲洗后的滤料在110℃条件下恒温干燥4-10h；
二、室温下，将步骤一干燥后的滤料与铁离子浓度为1.5-2.0mol/L的无机三价铁盐溶液混合，在60℃条件下加热12-24h；
三、向步骤二制得的混合液中加入浓度为8-10mol/L的氢氧化钠溶液，至混合液的pH值为9-10，充分搅拌反应5-10min后，在60℃条件下加热12-24 h，生成铁基复合物改性滤料；
四、将步骤三所制得的铁基复合物改性滤料固体用清水冲洗至冲洗液无颜色，且pH值恒定不变，在60℃条件下干燥；
五、将粒径为2-4mm的滤料用清水冲洗至冲洗液无色，自然干燥后置于滤池下层，铺装厚度为200-400mm；
六、将步骤四干燥后所得的改性滤料铺装在步骤五所述的滤料之上，铺装厚度为800-2000mm，制成滤池；
七、将加入混凝剂后的含磷污水引入步骤六所得的滤池，对含磷污水进行过滤，过滤过程采用下进上出的上向流过滤方式，滤速控制在6-8m/h。
进一步地限定，步骤一所述的滤料为石英砂、陶粒、沸石滤料和颗粒活性炭中的一种或多种的混合物。
进一步地限定，步骤二所述的无机三价铁盐溶液为氯化铁溶液或硝酸铁溶液。
进一步地限定，步骤七所述的混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁、铁铝复合盐中的一种或多种的混合物。
进一步地限定，步骤七所述的混凝剂投加量为1-5mg/L。
进一步地限定，步骤七所述的污水在引入滤池之前需加入混凝剂，经过5-10min的混凝反应。
本发明的有益效果在于：
本发明利用铁基复合物对常用滤料进行改性，并与未改性滤料联合使用处理含磷污水，充分利用多孔滤料的过滤、物理吸附能力和铁基复合物对磷酸根的高效化学吸附能力，通过未改性滤料的物理截留作用拦截不溶性磷酸盐颗粒，通过改性滤料的化学吸附作用去除可溶性磷酸盐，从而在有限的池体空间内实现过滤、吸附除磷一体化，节约占地与投资。因此，本发明易于实现对原有混凝沉淀过滤污水处理深度方法的升级改造，实现原有污水处理工程的提优达标要求。
本发明在相对较低温度条件下进行，无需对滤料高温煅烧，易于操作；通过对滤池滤料的改性可实现在少量投加混凝剂的前提下，同时除浊除磷，节省污水深度处理成本。
本发明可以处理含磷浓度变化范围大（0.5-10mg/L）的污水，除磷效率高，出水中磷浓度可降至0.5mg/L以下，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002 )》中一级A标准对磷排放浓度的要求。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例一：本实施方式所述的利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法按照以下步骤进行：
一、筛取粒径为0.4-0.60mm、堆积体积为1.6L的石英砂滤料，将其洗净烘干，用1mol/L盐酸浸泡24h后，用清水冲洗滤料至冲洗液pH值恒定不变，将冲洗后的固体滤料在110℃条件下恒温干燥4h；
二、室温下，将步骤一制得的滤料与2mol/L的氯化铁溶液混合，在60℃条件下加热24h；
三、向步骤二制得的混合液中加入浓度为10mol/L的氢氧化钠溶液，
至混合液的pH值为10，充分搅拌反应5min后，在60℃条件下加热12h，生成铁基复合物改性滤料；
四、将步骤三所制得的铁基复合物改性滤料固体用清水冲洗至冲洗液无颜色，且pH值恒定不变，在60℃条件下干燥1h；
五、将粒径为2-4mm、堆积体积为0.2L的石英砂用清水冲洗至冲洗液无色，自然干燥后置于直径5cm、高120cm的具有承托层的滤柱下层；
六、将步骤四干燥后所得的改性滤料铺装在步骤五所述的滤料之上，制成滤池；
七、取含磷浓度为3mg/L（以磷酸根计）的二沉池污水，向其中加入3mg/L聚合氯化铝作为混凝剂，充分搅拌5min后，将含磷污水引入步骤六所得的滤池，对含磷污水进行上向流过滤，滤速控制在8m/h。
此时滤池出水的磷含量为0.3mg/L，磷的去除率为90%。
实施例二：本实施例与实施例一不同的是步骤一所述的粒径为0.9-1.2mm，步骤三所述的pH值为9，步骤三所述的搅拌反应时间为10min，步骤七所述的含磷浓度为2mg/L，其它与实施例一相同。
此时滤池出水的磷含量为0.45mg/L，磷的去除率为77.5%。
实施例三：本实施例与实施例一不同的是步骤三所述的搅拌反应时间为10min，步骤三所述的加热时间为24h，步骤七所述的混凝剂种类和投加量分别为聚合氯化铁和5mg/L，步骤七所停的滤速控制在6m/h，其它与实施例一相同。
此时滤池出水的磷含量为0.22mg/L，磷的去除率为93.7%。
实施例四：本实施例与实施例一不同的是步骤一所述的粒径是5mm，步骤一所述的滤料是陶粒，步骤三所述的搅拌反应时间为10min，步骤三所述的加热时间为24h，步骤七所述的含磷浓度为1.5mg/L，步骤七所述的滤速控制在5m/h，其它与实施例一相同。
此时滤池出水的磷含量为0.20mg/L，磷的去除率为86.7%。
本发明所列举的原料种类、工艺参数（如加热时间、滤速等）的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (6)

1.一种利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，其特征在于利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法按以下步骤进行：
一、将粒径为0.4-5mm的滤料洗净烘干，用浓度为1.0-1.5mol/L的盐酸浸泡24h后，用清水冲洗滤料至冲洗液pH值恒定不变，将冲洗后的滤料在110℃条件下恒温干燥4-10h；
二、室温下，将步骤一干燥后的滤料与铁离子浓度为1.5-2.0mol/L的无机三价铁盐溶液混合，在60℃条件下加热12-24h；
三、向步骤二制得的混合液中加入浓度为8-10mol/L的氢氧化钠溶液，至混合液的pH值为9-10，充分搅拌反应5-10min后，在60℃条件下加热12-24h，生成铁基复合物改性滤料；
四、将步骤三所制得的铁基复合物改性滤料固体用清水冲洗至冲洗液无颜色，且pH值恒定不变，在60℃条件下干燥；
五、将粒径为2-4mm的滤料用清水冲洗至冲洗液无色，自然干燥后置于滤池下层，铺装厚度为200-400mm；
六、将步骤四干燥后的改性滤料铺装在步骤五所述的滤料之上，铺装厚度为800-2000mm，制成滤池；
七、将加入混凝剂后的含磷污水引入步骤六所得的滤池，对含磷污水进行过滤，过滤过程采用下进上出的上向流过滤方式，滤速控制在6-8m/h。
2.根据权利要求1所述的利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，其特征在于步骤一所述的滤料为石英砂、陶粒、沸石滤料和颗粒活性炭中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，其特征在于步骤二所述的无机三价铁盐溶液为氯化铁溶液或硝酸铁溶液。
4.根据权利要求1所述的利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，其特征在于步骤七所述的混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁和铁铝
复合盐中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，其特征在于步骤七所述的混凝剂的投加量为1-5mg/L。
6.根据权利要求1所述的利用铁基复合物改性滤料处理含磷污水的方法，其特征在于步骤七所述的污水在引入滤池之前需加入混凝剂，经过5-10min的混凝反应。
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