CN112551659B

CN112551659B - 一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法

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Publication number: CN112551659B
Application number: CN202011305669.3A
Authority: CN
Inventors: 叶欣; 陈少华; 吴俊斌; 林向宇; 王晓君
Original assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Current assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2040-11-20
Also published as: CN112551659A

Abstract

本发明公开了一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，所述方法包括预处理环节和磷回收环节，所述预处理环节包括：(1)建立不同初始磷浓度的废水的pH值与磷损失率之间的关系；(2)根据生产要求的磷损失率对应得到实际生产时的废水pH值；(3)根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量；所述磷回收环节包括：在预处理后的废水中投加水溶性镁源、氨源和片碱，得到鸟粪石颗粒产品。所述方法将低成本难溶性镁源用于活性炭生产废水的预处理环节，应用废水自身的酸度溶解难溶性镁源，可同时达到定量、实时控制难溶性镁源的投加和提升废水pH的目的，降低整体废水处理工艺的成本。

Description

一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法

技术领域

本发明涉及污水处理与资源化技术领域，尤其涉及一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法。

背景技术

活性炭生产废水中的磷浓度极高，主要源自活性炭漂洗和洗气过程。为达到环保要求，企业需自行将废水中的磷降至一定浓度，再排入污水管网送至工业废水处理厂进行深度处理。常规的石灰中和法仅能保障出水磷达标，但沉渣为磷酸钙和石灰的混合物，回用难度较大，最终仅能作为固体废弃物进行处置，这对宝贵的磷资源是一种巨大的浪费。磷是一种不可再生资源，从废水回收磷可实现磷污染治理和资源回收的双重目的，不仅解决了企业的环保要求，所得的磷回收产品还可为企业带来经济效益，是一种集环境和经济为一体的处理方法。

研究表明，鸟粪石结晶法是一种高效的磷回收方法，具备去除效果好、反应速率快、工艺简单等特点，特别适用于高磷废水的处理。然而，鸟粪石结晶法的药剂成本是阻碍其广泛应用的关键因素。随着水溶性镁源(如MgCl₂、MgSO₄等)和碱(如片碱)价格的日益攀升，传统鸟粪石工艺的运行成本也随之升高。国内外研究已经证实，使用难溶性镁源(如MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃等)可有效降低药剂成本。

然而，活性炭生产废水的水质(磷酸盐浓度)波动较大，难溶性镁源投加量与磷酸盐浓度的不匹配会造成后续鸟粪石结晶系统运行的不稳定。而且，过量的镁源投加除了增加药剂成本，还会过度提升pH值，导致磷酸盐沉淀，增加了后续管道堵塞的风险，也降低了鸟粪石产量。目前的工艺或方法中，难溶性镁源的投加控制比较原始，响应时间较长，工艺条件控制困难，依然存在难溶性镁源的浪费、无法连续化生产以及磷损失率较高的问题，且工业化应用较少。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，将低成本的难溶性镁源用于活性炭生产废水的预处理环节，应用废水自身的酸度溶解难溶性镁源，可同时达到定量、实时控制难溶性镁源的投加和提升废水pH的目的，降低整体废水处理工艺的成本。

第一方面，本发明实施例提供一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，所述方法包括预处理环节和磷回收环节，所述预处理环节包括：

(1)建立不同初始磷浓度的废水的pH值与磷损失率之间的关系；

(2)根据生产要求的磷损失率对应得到实际生产时的废水pH值；

(3)根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量；

所述磷回收环节包括：在预处理后的废水中投加水溶性镁源、氨源和片碱，得到鸟粪石颗粒产品。

上述难溶性镁源选自MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃中的一种或两种以上的组合。

水溶性镁源选自MgCl₂、MgSO₄、盐卤中的一种或两种。

可选地，步骤(1)包括以下步骤：

根据初始磷浓度的不同，划分不同的分区，分别为500-1000mg/L，1000-1500mg/L，1500-2000mg/L，2000mg/L以上；

向废水中投加不同量的难溶性镁源，检测并记录实时的磷损失率和废水pH值；

绘制磷损失率-废水pH值的对应曲线，拟合曲线得到不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式。

所述磷损失率根据下式计算得到：

式中，C₀为废水的初始磷浓度，C_P为预处理完成后废水的磷浓度。

所述废水pH值为预处理过程中，使用pH计实时检测到的废水pH值。

在预处理过程中，随着难溶性镁源投加量的不断增大，废水中的磷一部分与镁源相互作用，形成鸟粪石，但这部分鸟粪石的粒径极小，品质较差，另一部分形成MgHPO₄或Mg₃(PO₄)₂等沉淀物，这部分磷无法形成鸟粪石，导致磷的浪费。总之，预处理过程中废水中的磷无论是形成低品质鸟粪石，还是形成沉淀物，都将以固体的形式脱离废水，无法进入到后续的磷回收环节中，无法形成粒径均一、合格的鸟粪石最终产品，都属于磷损失部分。而且，所述磷损失部分为固体，容易堵塞管道，造成不利影响。同时，难溶性镁源作为碱性化合物，使得废水的pH值不断升高。这就造成了随着难溶性镁源的加入，磷损失率与废水的pH值成正相关关系，绘制磷损失率-废水pH值的对应曲线，拟合曲线得到不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式。

本发明创造性地将废水中磷的回收分为两个部分，第一部分向废水中投加难溶性镁源，增加废水中的镁含量，同时提升废水pH值，第二部分继续向废水中投加水溶性镁源，增加废水中的镁含量的同时培养粒度均一的鸟粪石产品。难溶性镁源部分替代了部分水溶性镁源，降低了水溶性镁源的用量和工艺整体成本。由于难溶性镁源用于含磷废水的固有缺陷(磷损失)，传统工艺通常根据经验少部分投加难溶性镁源，造成磷损失控制无法精确，整体工艺灵活性较差，不能根据不同的实际需要，灵活调整难溶性镁源的投加量，并且造成不定时的管路堵塞，需要加大废水供给量以冲开堵塞，造成后续的磷回收环节进水流量波动较大，水溶性镁源的投加量随时根据进水量而调整，增加了工艺控制难度，导致鸟粪石产品粒度均一性较差。针对上述技术问题，本发明创造性地将难溶性镁源造成的磷损失与废水pH值建立联系，通过容易实时监测和控制的pH值作为响应指标，实现实时精准控制难溶性镁源投加量和磷损失率的目的。进而，使得管道堵塞情况变得可控制、可预测、定量化，便于及时或提前采取应对方案，例如在间歇生产时定时清理管道，或者定量加大废水流量和水溶性镁源投加量等。另外，本发明使得生产工艺中的磷损失率提前可预测，可根据磷损失率预先设计管道尺寸、流量、水溶性镁源用量、出料周期等工艺参数，使得整体工艺过程可控性更强，更精确，有利于控制鸟粪石产品的粒度以及粒度均一性。

可选地，所述不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式如下：

在500<C₀≤1000mg/L时，pH＝0.5183×η+2.8546，确定系数R2为0.9977；

在1000<C₀≤1500mg/L时，pH＝0.1425×η+4.8601，确定系数R2为0.9381；

在1500<C₀≤2000mg/L时，pH＝0.0174×η+5.7775，确定系数R2为0.9500；

在C₀>2000mg/L时，pH＝0.0295×η+4.9316，确定系数R2为0.9099。

可选地，上述关系式是在实施预处理环节的连续实验的基础上，拟合得出的，具体实验方法如下：

(1)测定进水废水的磷浓度作为初始磷浓度，以Mg与P摩尔比1：1的比例，向废水中投加难溶性镁源；

(2)间隔2-6小时，同时测定进水和出水的磷浓度，并以此为基础计算并记录进水Mg/P摩尔比和磷损失率(η)，通过pH计检测并记录对应的pH值；

(3)设置磷损失率10％为调控参数，当磷损失率高于10％时，减少难溶性镁源的投加量，当磷损失率低于10％时，增加难溶性镁源的投加量；

(4)重复上述步骤(2)-(3)；

(5)将所得的数据进行统计，根据进水废水的磷浓度进行分区，拟合不同分区下平均磷损失率与平均pH值的对应关系。

在一些实施方式中，设置磷损失率10％为调控参数，增加或减少固定比例的难溶性镁源投加量。

例如，当磷损失率高于10％时，将难溶性镁源的投加量每次减少5％，直到磷损失率等于10％；或者，将难溶性镁源的投加量每次减少10％，直到磷损失率等于10％。

例如，当磷损失率低于10％时，将难溶性镁源的投加量每次增加5％，直到磷损失率等于10％；或者，将难溶性镁源的投加量每次增加10％，直到磷损失率等于10％。

本发明人根据实际生产中，进水废水的磷浓度不断变化的特点，采用统计学的思路，打破了常规实验中通过固定某些实验参数，计算另一些实验参数或实验结果的方法，不再局限于单一实验因素对废水pH值和磷损失率的影响，着眼于整体工艺的多个实验因素的综合影响，也同时避免了多个单一因素的大量正交实验的工作量。本发明针对废水处理的实际生产过程进行拟合，跳过了单一因素的繁琐分析，直接将容易测定的进水磷浓度作为分析的源头，将整体工艺的众多工艺参数的影响综合化，将磷损失率作为调控参数，集中体现在磷损失率与废水pH值的关系上，从统计学的角度进行实验，不但简化了实验过程，而且所得的结果更加符合实际废水处理过程。

本发明人发现，在一定的废水初始磷浓度的范围内，上述实验得到的磷损失率与废水pH值呈现线性关系，因此，根据不同废水初始磷浓度的范围，得到了上述磷损失率与废水pH值关系式。

上述步骤(2)中，所述生产要求的磷损失率为0.1-10％，根据实践可知，磷损失率与难溶性镁源的投加量正相关，而难溶性镁源的投加能够减少所述磷回收环节的水溶性镁源和片碱的投加量，降低生产成本，因此，难溶性镁源的投加量应在合理的磷损失率与生产成本之间平衡。

本发明所述的利用难溶性镁源回收废水中磷的方法的一个优点是，可以根据实际需要预设磷损失率，通过所述pH值与磷损失率之间的关系式，即可得到实际生产时的废水pH值，作为预设废水pH值，从而间接确定难溶性镁源的投加量，方便快捷。

上述步骤(3)中，所述根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量的方法是，在所述预处理环节中，向废水投加难溶性镁源，使用pH计实时监测废水的pH值，并与所述预设废水pH值比较，根据实时pH值的升高或降低，相应的减少或增加难溶性镁源的投加量。

本发明所述的利用难溶性镁源回收废水中磷的方法不需要预先计算难溶性镁源的投加量，也不需要考虑难溶性镁源在不同初始磷浓度的废水中的溶解情况，只需要简单地监测pH值，就能够指导难溶性镁源的投加，并且控制准确性高，设备简单，便于工业应用推广。

经过所述预处理环节后得到的废水为中间废水，所述中间废水中含有难溶性镁源溶解后形成的镁离子，所述磷回收环节使用流化床处理中间废水，投加水溶性镁源、氨源和片碱，增加镁离子、铵根离子的含量，生产鸟粪石产品。

第二方面，本发明提供一种投加难溶性镁源的装置，所述装置用于第一部分中所述利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，所述装置能够根据投加难溶性镁源后废水pH值的反馈，自动调整给料频率，以实现根据水质特征实时调节给料量的目的，所述给料为投加难溶性镁源。

所述装置包括投料部分、pH反馈控制系统、搅拌槽和流化床，所述投料部分包括第一储料槽、第二储料槽和螺杆输送泵，第一储料槽、第二储料槽分别通过投料管道连接搅拌槽和流化床；所述螺杆输送泵的螺杆贯穿第一储料槽的底部，用于将第一储料槽内部的难溶性镁源逐步投加进入搅拌槽；所述搅拌槽的出水口连接流化床的进料口；所述pH反馈控制系统通讯连接螺杆输送泵和位于搅拌槽内的pH计。

所述第一储料槽用于储存难溶性镁源，第二储料槽用于储存水溶性镁源的水溶液；所述预处理环节在搅拌槽中进行，磷回收环节在流化床中进行。

所述第一储料槽分为储料区和出料区，储料区为倒锥形，开口形状为方形或圆形，储料区底部与出料区顶部相连，出料区底部设有出料口，所述螺杆输送泵的螺杆贯穿出料区底部，螺杆从出料口伸出，用于将第一储料槽内部的难溶性镁源逐步投加进入搅拌槽。

可选地，所述储料区的侧壁与竖直方向形成的角度不小于45°且不大于90°。

可选地，所述螺杆输送泵安装于出料区外侧。

可选地，所述第一储料槽还包括若干个振打器，所述振打器安装于储料区的外侧壁上，用于震动第一储料槽内的难溶性镁源，避免板结。

可选地，两个振打器分别安装在储料区的两侧外侧壁的中央，使得第一储料槽内的物料均匀振动。

可选地，在振打器与储料区的侧壁之间设有橡胶层，厚度为1-5mm，对振打器起缓冲作用，保护第一储料槽。

可选地，所述第一储料槽的出料口通过第一投料管道连接搅拌槽。

可选地，所述搅拌槽内部设有搅拌装置和pH计，搅拌槽两侧壁面分别设有进水口和出水口，所述出水口连接流化床的进料口，用于将预处理之后的废水输送到流化床，继续进行磷回收环节。所述搅拌装置为市场上常见的具有搅拌功能的设备即可，本发明不作具体限制。

可选地，所述第二储料槽通过第二投料管道和投料泵连接流化床，用于将储存的水溶性镁源投入流化床，与废水中的磷作用生产鸟粪石产品。

可选地，所述pH反馈控制系统包括相互连接的pH控制器和调频器，所述pH控制器预设pH值与螺杆输送泵频率之间对应关系的控制程序，pH控制器连接pH计，调频器连接螺杆输送泵；所述pH计用于测定搅拌槽中废水与难溶性镁源混合后的pH值，并将pH值传输到pH控制器，pH控制器根据上述控制程序实时调节调频器的输出频率，进而控制螺杆输送泵的给料速率，实现废水pH值与难溶性镁源给料的实时联动控制。

上述控制程序预设废水pH值，当废水pH值大于预设值时，螺杆输送泵减少或停止难溶性镁源的给料；当废水pH值小于预设值时，螺杆输送泵开始或增加难溶性镁源的给料。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例中一种投加难溶性镁源的装置的结构图；

图2为本发明实施例中第一储料槽的侧视图。

附图中，1-第一储料槽，101-储料区，102-出料区，103-出料口，104-盖板，2-第二储料槽，3-螺杆输送泵，301-螺杆，4-振打器，5-缓冲橡胶层，6-搅拌槽，7-pH计，8-pH控制器，9-调频器，10-流化床，1001-回流管。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

实施例1

本实施例提供一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，本实施例处理木质活性炭生产废水，所述方法包括预处理环节和磷回收环节，所述预处理环节包括：

(一)建立不同初始磷浓度的废水的pH值与磷损失率之间的关系：

(1)根据初始磷浓度的不同，划分不同的分区，分别为500-1000mg/L，1000-1500mg/L，1500-2000mg/L，2000mg/L以上；

(2)向废水中投加不同量的MgO，检测并记录实时的磷损失率和废水pH值：

(i)测定进水废水的磷浓度作为初始磷浓度，以Mg与P摩尔比1：1的比例，向废水中投加MgO；

(ii)间隔2-6小时，同时测定进水和出水的磷浓度，并以此为基础计算并记录进水Mg/P摩尔比和磷损失率(η)，通过pH计检测并记录对应的pH值；

所述磷损失率根据下式计算得到：

(iii)设置磷损失率10％为调控参数，当磷损失率高于10％时，每次减少5％的MgO投加量，当磷损失率低于10％时，每次增加5％的MgO投加量；

重复上述步骤(ii)-(iii)；

(iv)将所得的数据进行统计，根据进水废水的磷浓度进行分区，绘制磷损失率-废水pH值的对应曲线，拟合不同分区下平均磷损失率与平均pH值的对应关系，拟合曲线得到不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式，如下：

在500<C₀≤1000mg/L时，pH＝0.5183×η+2.8546，确定系数R2为0.9977；

在C₀>2000mg/L时，pH＝0.0295×η+4.9316，确定系数R2为0.9099；

(二)废水磷酸盐浓度为840mg/L，处于第一区间(500<C₀≤1000mg/L)，根据生产要求的磷损失率在10％，根据废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式pH＝0.5183×η+2.8546，计算可得实际生产时的预设废水pH值为8.04；

(三)根据实际生产时的预设废水pH值指导MgO的投加量：在所述预处理环节中，向废水投加MgO，使用pH计7实时监测废水的pH值，并与所述预设废水pH值比较，根据实时pH值的升高或降低，相应的减少或增加MgO的投加量。

经过所述预处理环节后得到的废水为中间废水，所述中间废水中含有MgO溶解后形成的镁离子，所述磷回收环节使用流化床处理中间废水，投加MgCl₂、氨源和片碱，增加镁离子、铵根离子的含量，生产鸟粪石产品。

预处理环节投加的MgO和磷回收环节投加的MgCl₂的Mg总和与废水中P的摩尔比为1.6:1，此时通过MgO贡献的Mg/P为1.11:1，可为后续的磷回收环节的流化床磷回收节省69.4％的MgCl₂和82.2％的片碱用量。

本实施例还提供一种投加难溶性镁源的装置，如图1-2所示，上述利用难溶性镁源回收废水中磷的方法利用所述装置实施，所述装置包括投料部分、pH反馈控制系统、搅拌槽6和流化床10，投料部分包括第一储料槽1、第二储料槽2和螺杆输送泵3，第一储料槽、第二储料槽分别通过投料管道连接搅拌槽和流化床；螺杆输送泵3的螺杆贯穿第一储料槽1的底部，用于将第一储料槽内部的MgO逐步投加进入搅拌槽6；搅拌槽6的出水口连接流化床10的进料口；pH反馈控制系统通讯连接螺杆输送泵3和位于搅拌槽内的pH计7。

第一储料槽1用于储存MgO，第二储料槽2用于储存MgCl₂的水溶液；预处理环节在搅拌槽6中进行，磷回收环节在流化10中进行。

第一储料槽1分为储料区101和出料区102，储料区为倒锥形，开口形状为方形，储料区101底部与出料区102顶部相连，出料区底部设有出料口103，螺杆输送泵3的螺杆301贯穿出料区底部，螺杆从出料口伸出。

第一储料槽1的顶部设有盖板104，储料区101的侧壁与竖直方向形成的角度为60°。螺杆输送泵3安装于出料区外侧。

第一储料槽1还包括两个振打器4，振打器4安装于储料区101的两侧外侧壁的中央，用于震动第一储料槽内的MgO，避免板结。在振打器4与储料区的侧壁之间设有缓冲橡胶层5，厚度为5mm，对振打器起缓冲作用，保护第一储料槽。

第一储料槽的出料口103通过第一投料管道连接搅拌槽6。搅拌槽6内部设有搅拌装置和pH计7，搅拌槽两侧壁面分别设有进水口和出水口，出水口连接流化床10的进料口，用于将预处理之后的废水输送到流化床，继续进行磷回收环节。

第二储料槽2通过第二投料管道和投料泵(图中未画出)连接流化床10，用于将储存的MgCl₂溶液投入流化床，与废水中的磷作用生产鸟粪石产品，流化床还包括回流管1001，在磷回收环节以一定的回流比生产鸟粪石。

pH反馈控制系统包括相互连接的pH控制器8和调频器9，pH控制器8预设pH值与螺杆输送泵3频率之间对应关系的控制程序，pH控制器8连接pH计7，调频器9连接螺杆输送泵3；pH计7用于测定搅拌槽6中废水与MgO混合后的pH值，并将pH值传输到pH控制器，pH控制器8根据上述控制程序实时调节调频器9的输出频率，进而控制螺杆输送泵3的给料速率，实现废水pH值与MgO给料的实时联动控制。

实施例2

本实施例应用实施例1中的利用难溶性镁源回收废水中磷的方法和投加难溶性镁源的装置，处理木质活性炭生产废水，采用鸟粪石结晶法去除废水中的磷酸盐。

废水磷酸盐浓度为1300mg/L，处于第二区间(1000<C₀≤1500mg/L)，将磷损失率控制在5.4％，根据废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式pH＝0.1425×η+4.8601，计算可得操作pH值为5.63。

所述装置的pH控制器的pH预设值为5.63，通过预设pH值与螺杆输送泵频率之间对应关系的控制程序，测定预处理环节中废水pH值，pH控制器根据上述控制程序实时调节调频器的输出频率，进而控制螺杆输送泵的给料速率。预处理环节投加的Mg(OH)₂和磷回收环节投加的MgSO₄的Mg总和与废水中P的摩尔比为1.6:1，此时通过Mg(OH)₂贡献的Mg/P为0.93:1，可为后续的磷回收环节的流化床磷回收节省58.1％的MgSO₄和34.1％的片碱用量。

实施例3

废水磷酸盐浓度为1710mg/L，处于第三区间(1500<C₀≤2000mg/L)，将磷损失率控制在10.0％，根据pH＝0.0174×η+5.7775计算可得操作pH值为5.95。通过预设pH值与螺杆输送泵频率之间对应关系的控制程序，测定预处理环节中废水pH值，pH控制器根据上述控制程序实时调节调频器的输出频率，进而控制螺杆输送泵的给料速率。预处理环节投加的MgCO₃和磷回收环节投加的MgCl₂的Mg总和与废水中P的摩尔比为1.6:1，此时通过MgCO₃贡献的Mg/P为1.18:1，可为后续的磷回收环节的流化床磷回收节省73.8％的MgCl₂和48.9％的片碱用量。

实施例4

废水磷酸盐浓度为2440mg/L，处于第四区间(C₀＞2000mg/L)，将磷损失率控制在4.5％，根据pH＝0.0295×η+4.9316计算可得操作pH值为5.06。通过预设pH值与螺杆输送泵频率之间对应关系的控制程序，测定预处理环节中废水pH值，pH控制器根据上述控制程序实时调节调频器的输出频率，进而控制螺杆输送泵的给料速率。预处理环节投加的MgO、Mg(OH)₂和磷回收环节投加的MgCl₂、MgSO₄的Mg总和与废水中P的摩尔比为1.6:1，此时通过MgO、Mg(OH)₂贡献的Mg/P为0.54:1，可为后续的磷回收环节的流化床磷回收节省33.8％的MgCl₂、MgSO₄和27.6％的片碱用量。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种利用难溶性镁源回收废水中磷的方法，其特征在于，所述方法包括预处理环节和磷回收环节，所述预处理环节包括：

（1）建立不同初始磷浓度的废水的pH值与磷损失率之间的关系；

（2）根据生产要求的磷损失率对应得到实际生产时的废水pH值；

（3）根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量；

所述磷回收环节包括：在预处理后的废水中投加水溶性镁源、氨源和片碱，得到鸟粪石颗粒产品；

步骤（1）包括以下步骤：

根据初始磷浓度的不同，划分不同的分区，分别为500-1000 mg/L，1000-1500 mg/L，1500-2000 mg/L，2000 mg/L以上；

绘制磷损失率-废水pH值的对应曲线，拟合曲线得到不同初始磷浓度的废水对应的pH值与磷损失率之间的关系式，关系式如下：

在500< C₀≤1000 mg/L时，pH = 0.5183×η + 2.8546；

在1000< C₀≤1500 mg/L时，pH = 0.1425×η + 4.8601；

在1500< C₀≤2000 mg/L时，pH = 0.0174×η + 5.7775；

在C₀>2000 mg/L时，pH = 0.0295×η + 4.9316；

所述磷损失率根据下式计算得到：

式中，C₀为废水的初始磷浓度，C_P为预处理完成后废水的磷浓度；

2.根据权利要求1所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，上述关系式是在实施预处理环节的连续实验的基础上，拟合得出的，具体实验方法如下：

（a）测定进水废水的磷浓度作为初始磷浓度，以Mg与P摩尔比1：1的比例，向废水中投加难溶性镁源；

（b）间隔2-6小时，同时测定进水和出水的磷浓度，并以此为基础计算并记录进水Mg/P摩尔比和磷损失率η，通过pH计检测并记录对应的pH值；

（c）设置磷损失率10%为调控参数，当磷损失率高于10%时，减少难溶性镁源的投加量，当磷损失率低于10%时，增加难溶性镁源的投加量；

（d）重复上述步骤（b）-（c）；

（e）将所得的数据进行统计，根据进水废水的磷浓度进行分区，拟合不同分区下平均磷损失率与平均pH值的对应关系。

3.根据权利要求1所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，上述步骤（2）中，所述生产要求的磷损失率为0.1-10%。

4.根据权利要求1所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，上述步骤（3）中，所述根据实际生产时的废水pH值指导难溶性镁源的投加量的方法是，在所述预处理环节中，向废水投加难溶性镁源，使用pH计实时监测废水的pH值，并与预设废水pH值比较，根据实时pH值的升高或降低，相应的减少或增加难溶性镁源的投加量。

5.根据权利要求1-4任一项所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，所述回收废水中磷的方法使用投加难溶性镁源的装置，所述装置包括投料部分、pH反馈控制系统、搅拌槽和流化床，所述投料部分包括第一储料槽、第二储料槽和螺杆输送泵，第一储料槽、第二储料槽分别通过投料管道连接搅拌槽和流化床；所述螺杆输送泵的螺杆贯穿第一储料槽的底部，用于将第一储料槽内部的难溶性镁源逐步投加进入搅拌槽；所述搅拌槽的出水口连接流化床的进料口；所述pH反馈控制系统通讯连接螺杆输送泵和位于搅拌槽内的pH计。

6.根据权利要求5所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，所述第一储料槽分为储料区和出料区，储料区为倒锥形，开口形状为方形或圆形，储料区底部与出料区顶部相连，出料区底部设有出料口，所述螺杆输送泵的螺杆贯穿出料区底部，螺杆从出料口伸出。

7.根据权利要求6所述的回收废水中磷的方法，其特征在于，所述第一储料槽还包括若干个振打器，所述振打器安装于储料区的外侧壁上，在振打器与储料区的侧壁之间设有橡胶层；

所述pH反馈控制系统包括相互连接的pH控制器和调频器，所述pH控制器预设pH值与螺杆输送泵频率之间对应关系的控制程序，pH控制器连接pH计，调频器连接螺杆输送泵；所述pH计用于测定搅拌槽中废水与难溶性镁源混合后的pH值，并将pH值传输到pH控制器，pH控制器根据上述控制程序实时调节调频器的输出频率，进而控制螺杆输送泵的给料速率，实现废水pH值与难溶性镁源给料的实时联动控制。