CN112661266A - 一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，包括以下步骤：1)好氧吸磷阶段；2)厌氧释磷阶段；3)循环富集阶段；4)晶种形成阶段；5)晶体形成阶段。通过生物膜法富集磷，并以蓝铁矿为回收产物进行磷的回收，不仅解决了城市污水除磷的问题，而且以蓝铁矿作为回收产物，大大提高了经济价值；通过好氧阶段配置高溶解氧，使得能够以较低的碳磷比及较高的富集倍数获得高浓度的磷回收液，降低了碳源的消耗；另外，由于在生物膜法在厌氧释磷阶段，已经将氧化还原电位控制在‑100mv之下，所以在蓝铁矿回收过程中，不需要再调节氧化还原电位，不仅有利于蓝铁矿的结晶纯度，还提高了整体的工艺效率。

Description

一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺。

背景技术

磷在自然界中的流动是单向的，因此同时具有稀缺性和污染性的双重特性。以目前磷的储存量及使用速度预测，世界上磷的储存量仅可供人类再使用100年。而城市污水厂中的磷将成为未来磷资源回收的主要来源。

现有城市污水厂所使用的强化生物除磷工艺(EPBR)主要通过排放剩余污泥来去除污水中的磷。强化生物除磷工艺存在回收效率不高且成本比较高等问题。

生物膜上的生物具有世代时间长、生物量大的特点，生物膜法具有效率高和运行成本低等优点，现有研究表明采用生物膜法回收磷，具有在主流工艺中实现磷的高倍富集的潜力。目前主流的几种生物膜法，为提高磷富集的浓度，需要消耗较高的碳源(以乙酸钠计浓度从500-2000mg/L不等)，而且即便如此，所富集到的磷，其浓度仍相对较低，磷浓度最高也只能达到150mg/L左右，对于高倍富集磷的需求还有很大的提升空间。

富集到的磷会以磷回收产物的形式，进行回收，而磷回收率则为磷回收工艺的一个重要指标，其中，磷回收率＝(回收液磷浓度*回收罐体积)/(好氧进水磷浓度*好氧进水体积)*100％)。目前磷回收产物主要为鸟粪石和磷酸钙。鸟粪石法存在操作过程复杂，反应条件苛刻且需要投加镁源，成本较高且回收效果不理想，磷回收率只有10％-50％；磷酸钙法则存在与其他有机物或金属结合，难以分离和纯化，不能在使用铝盐作为絮凝剂的污水厂中应用等缺点。

蓝铁矿(Fe₃(PO₄)₂·8H₂O)是一种非常稳定的磷铁化合物，单位重量磷(P)的经济价值不菲，并且，较高纯度的蓝铁矿能用于高能量密度储能材料-磷酸亚铁锂的合成，是动力锂离子电池的主要合成原料之一。大颗粒高纯度的蓝铁矿晶体本身还具有较高的收藏价值。蓝铁矿虽然性质稳定，但是在有氧条件下会被慢慢氧化。在使用铁混凝剂的污水处理厂的污泥中也发现了蓝铁矿污泥的存在。若能对蓝铁矿进行有效的回收，则具有较高的经济价值。

有鉴于此，有必要对现有技术中的磷的富集浓度偏低、碳源消耗量大、磷富集回收效率不高等问题，以及富集后回收产物经济价值低等问题予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，解决了污水除磷效率不高、碳源消耗高及回收产物经济价值低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，包括以下步骤：

1)好氧吸磷阶段：在好氧条件下，控制生物膜反应器内含磷废水的溶解氧大于4mg/L，经过一段水力停留时间的好氧吸磷，排出废水；

2)厌氧释磷阶段：在厌氧条件下，磷回收装置内的液体作为基液进入生物膜反应器内，通过碳源投加装置，以预设的碳磷比投入碳源，经过又一段水力停留时间的厌氧释磷，将含磷溶液排放至磷回收装置；

3)循环富集阶段：以一次步骤1)的好氧吸磷阶段和步骤2)的厌氧释磷阶段为一个循环，进行多次循环，所述基液通过多次循环达到预设浓度的富磷溶液，回收所述富磷溶液至所述磷回收罐装置；

4)晶种形成阶段：将所述磷回收装置中的富磷溶液进一步排入升流式反应器，并在所述升流式反应器内加入亚铁离子溶液，连续运行回流系统，使得所述亚铁离子溶液和所述富磷溶液在所述升流式反应器内充分混合，形成磷酸亚铁晶种；

5)晶体形成阶段：所述富磷溶液和亚铁离子溶液分别以预设的速度连续进入所述升流式反应器，同时连续运行所述回流系统，所述富磷溶液和亚铁离子溶液在所述升流式反应器内循环结晶，使磷酸亚铁晶种形成达到预设粒径的磷酸亚铁晶体。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，所述的好氧吸磷阶段的水力停留时间为2～10小时；步骤2)中，所述的厌氧释磷阶段的水力停留时间为1～6小时。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，所述生物膜反应器内的溶解氧的范围为4mg/L～8mg/L,经过好氧吸磷后，所述生物膜反应器内的聚磷生物膜的蓄磷量≥100mg-P/g-SS。

作为本发明的进一步改进，步骤3)中所述富磷溶液的富集倍数为10～30倍。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中所述预设的碳磷比为15g/g～40g/g，得到步骤3)中所述富磷溶液的浓度为60mg/L～300mg/L。

作为本发明的进一步改进，步骤3)中，所述磷回收装置内的富磷溶液，进一步在隔氧条件下存储至磷存储装置，步骤4)中，所述富磷溶液由所述磷存储装置排入升流式反应器。

作为本发明的进一步改进，所述磷回收装置和所述磷存储装置内的氧化还原电位的范围为-450mv～-100mv。

作为本发明的进一步改进，所述亚铁离子溶液为硫酸亚铁溶液或四水合氯化亚铁溶液。

作为本发明的进一步改进，步骤5)中，所述升流式反应器还包括位于升流式反应器上端的溢流堰，所述升流式反应器内产生的废水由所述溢流堰排出。

作为本发明的进一步改进，步骤5)中，所述磷酸亚铁晶体的平均粒径≥100μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，对于城市污水进行磷的去除与回收，通过生物膜法富集磷，并以蓝铁矿为回收产物进行磷的回收；并且，通过好氧阶段在生物膜反应器内配置高溶解氧，使得能够以较低的碳磷比、较高的富集倍数获得高浓度的磷回收液，即通过强化蓄磷降低了碳源的消耗；另外，由于在生物膜法在厌氧释磷阶段，已经将氧化还原电位控制在-100mv之下，所以在蓝铁矿回收过程中，不需要再调节氧化还原电位，不仅有利于蓝铁矿的结晶纯度，还提高了整体的工艺效率。通过这种工艺回收磷，不仅解决了城市污水除磷的问题，并且得到蓝铁矿作为回收产物，大大提高了经济价值。

附图说明

图1为本发明的一种蓝铁矿回收系统的流程示意图；

图2为本发明的一种利用生物膜法富集磷并回收蓝铁矿的工艺流程示意图；

图3为本发明的一种利用两组并联生物膜磷富集并回收蓝铁矿的工艺流程示意图。

标号说明：101、101’-蓝铁矿回收系统，102、102’-生物膜磷富集系统，1、1’-碳源投加装置，2、A1、A2-生物膜反应器，21-曝气装置，22-搅拌器，3-磷回收装置，4-磷存储装置，5、5’-升流式反应器，51-出料结构，51’-阀门，52、52’-溢流堰，53-回流系统，6-投加装置，71-阀门，72、73、74、75、76、77、78、79-泵，701’、702’、713’、714’、716’、717’、718’、719’-泵，703’、705’、706’、707’、708’、709’、710’、711’、712’、715’-阀，3’-磷回收罐，4’-磷存储罐。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

结合图1所示，本发明提供了一种蓝铁矿回收系统101，包括升流式反应器5、与升流式反应器5相通的磷存储装置4和投加装置6，升流式反应器5上设置有回流系统53及出料结构51，磷存储装置4与投加装置6分别与升流式反应器5相通，升流式反应器5由磷存储装置4提供富磷溶液(含磷浓度为60mg/L～300mg/L)，通过投加装置6对升流式反应器5投加亚铁离子溶液，结合回流系统53促进升流式反应器5形成磷酸亚铁晶体，磷酸亚铁晶体通过出料结构51排出。

在一实施例中，磷存储装置4与升流式反应器5通过管道和泵78连通，投加装置6与升流式反应器5通过管道和泵79连通。回流系统53通过管道与位于升流式反应器5上部的出水口及位于升流式反应器5下部的进水口连接，回流系统53的管道上连接泵77。

在一实施例中，出料结构51包括位于升流式反应器5底端的出料口(未标示)及阀门(未标示)，升流式反应器5内形成的磷酸亚铁晶体通过出料口排出。升流式反应器5还包括位于升流式反应器5上端的溢流堰52，升流式反应器5内产生的废水由溢流堰52排出。

在一实施例中，投加装置6所投加的亚铁离子溶液为硫酸亚铁溶液或四水合氯化亚铁溶液。

在一实施例中，磷存储装置4内的氧化还原电位低于-100mv，在升流式反应器5中形成的磷酸亚铁晶体的平均粒径≥100μm。

结合图2所示，本发明提供了一种利用生物膜法富集磷并回收蓝铁矿的系统，包括生物膜磷富集系统102和蓝铁矿回收系统101，生物膜磷富集系统101与磷存储装置4相通，具体的，生物膜磷富集系统102包括生物膜反应器2、与生物膜反应器2相通的碳源投加装置1及磷回收装置3，磷回收装置3与磷存储装置4相通，磷回收装置3为磷存储装置4提供富磷溶液。

在一实施例中，生物膜反应器2为序批式生物膜反应器、厌氧好氧生物滤池或滴滤池。

在一实施例中，碳源投加装置1所投加的碳源为乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、城市生活污水厂污泥浓缩或发酵的上清液。

在一实施例中，生物膜反应器2由曝气装置21和搅拌器22组成。碳源投加装置1与生物膜反应器2通过管道和泵72连通。磷回收装置3和生物膜反应器2之间通过管道、泵75、泵76形成可控的循环系统。

结合图2所示的工艺流程图，本发明提供了一种利用生物膜法富集磷并回收蓝铁矿的工艺。

生物膜磷富集系统102主要由碳源投加装置1、生物膜反应器2和磷回收装置3组成。蓝铁矿回收系统101主要由连续运行的升流式反应器5、磷存储装置4和投加装置6组成，两个系统之间由起水量调节作用的磷存储装置4衔接。

城市污水从阀门71进入生物膜反应器2，当污水充满有效容积后关闭阀门71，打开曝气装置21，关闭泵72、泵73、泵75、泵76，使生物膜反应器2内保持好氧状态并且控制溶解氧≥4mg/L，此时，聚磷生物膜从废水中吸磷从而去除水中的磷，通过提高溶解氧从而获得高蓄磷量(≥100mg-P/g-SS)，高蓄磷量成为聚磷菌的释磷动力之一，从而在低碳源浓度(每回收单位磷吸收COD(Prel/Cupt)为6)下获得富磷溶液(含磷浓度为60～300mg/L)，富磷溶液的富集倍数可达到10～30倍。经过2～10小时之后关闭曝气装置21并打开泵73排出经过处理的废水，达标排放。关闭泵73和曝气装置21，将磷回收罐3内的水通过泵75提升进入生物膜反应器2内，当污水充满有效容积后，关闭泵76并打开搅拌器22和泵72，以碳磷比为15～40的比例加入碳源，此时，生物膜反应器2内处于厌氧阶段，生物膜中的聚磷菌会利用溶液中的碳源将体内富集的磷释放到溶液中，经过1～6小时之后，关闭搅拌器22并打开泵76将含磷溶液排放入磷回收装置3内。生物膜完成一个批次磷的去除和富集。磷回收装置4内的含磷溶液在厌氧阶段循环使用。经过多个批次的循环，回收罐内的磷浓度≥60mg/L之后,形成富磷溶液，进入蓝铁矿回收系统101。

在本实施例中，碳磷比优选为15～40。通过好氧阶段配置高溶解氧以强化蓄磷，使得可以在较低的碳磷比条件下、以较高的富集倍数获得高浓度的磷回收液。

在一实施例中，含磷废水的磷酸盐浓度为8±0.18mg/L，废水从阀门71进入生物膜反应器2，当废水充满有效容积后关闭阀门71，打开曝气装置21，关闭泵72、泵73、泵75、泵76，使生物膜反应器2内保持好氧状态并且控制溶解氧4mg/L。经过4小时之后关闭曝气装置21并打开泵73排出经过处理的废水，达标排放，其总溶解性磷去除率为94％。关闭泵73和曝气装置21，将磷回收罐3内的水通过泵75提升进入生物膜反应器2内，当污水充满有效容积后，关闭泵76并打开搅拌器22和泵72，以碳磷比为25g/g的比例加入乙酸钠，此时，生物膜反应器2内处于厌氧阶段，经过2小时之后，关闭搅拌器22并打开泵76将含磷溶液排放入磷回收装置3内。生物膜完成一个批次磷的去除和富集。磷回收装置4内的含磷溶液在厌氧阶段循环使用。经过多个批次的循环，回收罐内的磷浓度达到222.25±10.09mg/L,形成富磷溶液。其中，磷回收率为80.96％，碳源消耗为41.57±1.89g-COD/g-P。

表1 本发明的工艺参数与现有技术中披露的较优工艺参数的数据对比

结合表1所示，以本发明的一实施例的工艺参数与现有的两份公开文献记载的参数进行比对。经本发明的工艺，回收到的富磷溶液的浓度最高达到了232.59mg/L，磷回收率达到80.96％远高于国内外现有报道，富集倍数达到27.8倍也高于现有报道。而对工艺实际运行碳源的消耗量进行了测算评估表明(碳源消耗＝一个收割周期内投加的碳源总和/回收液最终的磷含量),系统的碳源消耗下降至41.57g-COD/g-P，与其他现有研究相比处于较低水平。本实施中本发明的碳磷比为25远低于另外两项对比项，而富集倍数及富磷浓度却是远高于其它对比项。本发明的生物膜磷富集系统102，以较低的碳磷比，就能以较高的富集倍数获得高浓度的磷回收液，大大降低了工艺成本，提高了工艺效率。其中，对比项中，Tian et al.,2016的出处为chemosphere 144(2016)1797-1806，Wong et al.,2013的出处为water research 47(2013)2025-2032。

升流式反应器5内，氧化还原电位低于-100mv，有利于磷酸亚铁的结晶，且能够提高磷酸亚铁晶体的纯度。在厌氧吸磷阶段，生物膜反应器2内的氧化还原电位(ORP)低于-100mv，形成的富磷富磷溶液存储于密封的磷回收罐3内，磷回收罐3内的氧化还原电位(ORP)低于-100mv，将磷回收装置3的富磷溶液在隔氧的条件下通过泵74从底部提升进入磷存储装置4，在隔绝氧的条件下，磷存储装置4的氧化还原电位(ORP)也低于-100mv，这样，就不需要额外再对升流式反应器5作厌氧处理，提高了整体的工艺效率。

在一实施例中，所述磷回收装置3和所述磷存储装置4内的氧化还原电位的范围为-450mv～-100mv，在这个范围内，有助于生成高纯度的磷酸亚铁晶体。

磷存储装置4内的富磷溶液通过泵78泵入蓝铁矿回收系统101。蓝铁矿回收系统101以连续运行方式运行。在晶种形成阶段，磷存储装置4中的含磷溶液通过泵78泵入升流式反应器5内，同时打开泵79按一定铁磷比例加入硫酸亚铁溶液，当升流式反应器5内充满后停止泵入，同时打开泵77使溶液在升流式反应器5内充分混匀并形成磷酸亚铁晶种。在一实施例中，以亚铁离子与磷酸根离子浓度的摩尔比为(1.5～3):1的铁磷比例，加入硫酸亚铁。

在晶种生长阶段，磷存储装置4内的含磷溶液通过泵77连续泵入升流式反应器，使其连续运行，同时打开泵78使含磷溶液和硫酸亚铁溶液在升流式反应器5内循环结晶，当磷酸亚铁晶体平均粒径≥100μm之后，打开出料口51的阀门排出磷酸亚铁晶体。在晶种生长阶段，废水通过溢流堰52连续排出。

在一实施例中，采用生物膜磷富集系统102，回收得到的富磷溶液的总磷浓度为70mg/L，存储于磷存储装置4内，进一步通蓝铁矿回收系统101进行蓝铁矿的回收。首先，磷存储装置4中的磷溶液通过泵78输入升流式反应器5内，当磷溶液的液面高于回流装置77的最高端面后，停止输送。在本实施例中，磷溶液输入的体积为3L；再打开泵79，将35ml亚铁离子浓度为40g/L的硫酸亚铁溶液加入升流式反应器1，所加入的亚铁离子与磷酸根离子的摩尔比为2:1。并且通过加入NaOH或者HCL，将升流式反应器1内的PH值控制在7～7.5，通过监控装置的监控，将升流式反应器1内的氧化还原电位(ORP)控制在-450mv～-100mv；继而，通过回流装置53以0.5m/h的上升流速使升流式反应器5形成封闭式的循环流动系统，经过0.5h的水力停留和0.5h的沉淀后，硫酸亚铁溶液和磷溶液充分混合形成磷酸亚铁晶种，废水通过溢流堰52排出；多次输入磷溶液和硫酸亚铁溶液，进行多次循环，使硫酸亚铁和磷溶液在升流式反应器5内循环结晶，在磷酸亚铁晶种作为基体的基础上，进一步结晶，形成粒径越来越大的磷酸亚铁晶体，当升流式反应器5内的水力停留时间为8h时，停止反应，沉淀4h，得到粒径为180μm、纯度为88.23％的磷酸亚铁晶体；最后，打开出料口51的阀门排出磷酸亚铁晶体。

本发明提供的利用生物膜富集磷并回收蓝铁矿的工艺，对于城市污水进行磷的去除与回收，通过生物膜法富集磷，并以蓝铁矿为回收产物进行磷的回收。在好氧吸磷阶段，通过增加溶解氧的浓度和延长水力停留时间，强化了聚磷生物膜的蓄磷，从而降低了碳源的消耗量，提高了磷富集的效率，并节约了工艺成本。并且，由于在生物膜法在厌氧释磷阶段，已经将氧化还原电位控制在-100mv之下，所以在蓝铁矿回收过程中，不需要再调节氧化还原电位，不仅有利于蓝铁矿的结晶纯度，还提高了整体的工艺效率。

结合图3所示，本发明实施例还提供了一种利用生物膜富集磷并回收蓝铁矿的工艺，生物膜富集磷系统102’包括多组生物膜磷富集系统，本实施例以两组并联的生物膜磷富集系统为例。

城市污水通过泵701’和阀703’进入生物膜反应器A1之后，打开曝气装置(未图示)，使生物膜反应器A1内处于好氧状态，控制溶解氧＞4mg/L，生物膜上的聚磷菌吸收废水中的磷从而降低废水中的磷浓度；与此同时，磷回收罐3’内的含磷溶液通过泵713’和阀710’进入生物膜反应器A2，打开泵702’和阀706’将碳源投加装置1’内的碳源加入，控制生物膜反应器A2中溶液的生化需氧量在200mg/L，同时打开搅拌装置，生物膜反应器A2中的聚磷菌利用水中的碳源释放体内吸收的磷，经过4～8小时之后打开阀709’和泵715’将生物膜反应器A1处理完的废水排放；与此同时，打开阀711’和泵714’将生物膜反应器A2内的产生的富磷溶液提升入磷回收罐3’内。

城市污水通过泵701’和阀705’进入生物膜反应器A2，此时打开曝气装置，使生物膜反应器A2内处于好氧状态，控制溶解氧＞3mg/L，生物膜上的聚磷菌吸收废水中的磷从而降低废水中的磷浓度；与此同时，磷回收罐3’内的富磷溶液通过泵713’和阀707’进入生物膜反应器A1，同时打开泵702’和阀704’以碳磷比为15～40的比例将碳源投加装置1’中的碳源加入生物膜反应器A1，同时打开搅拌装置，生物膜反应器A1中的聚磷菌利用水中的碳源释放体内吸收的磷，经过4～8小时之后打开阀712’和泵715’将生物膜磷反应器A2处理完的废水排放；与此同时，打开阀708’和泵714’将生物膜反应器A1内的富磷溶液泵入磷回收罐3’内，使磷回收罐3’内的磷浓度上升并且达到可以回收的条件。

当磷回收罐3’内的磷浓度达到60～300mg/L之后，形成富磷溶液，磷回收罐3’内的富磷溶液在隔绝氧的条件下通过泵716’提升进入磷存储罐4’。磷存储罐4’的氧化还原电位为-100mv，有利于蓝铁矿的结晶。

磷存储罐4’内的富磷溶液通过泵717’提升进入蓝铁矿回收系统101’。蓝铁矿回收系统101’以连续运行方式运行，升流式反应器5’运行分为晶种形成和晶种生长两个阶段。在晶种形成阶段，富磷溶液通过泵717’提升进入升流式反应器5’内，同时打开泵718’按一定铁磷比例泵入硫酸亚铁溶液，当升流式反应器5’内充满后停止泵入，同时打开泵719’使其在升流式反应器5’内充分混匀并形成磷酸亚铁晶种。

在晶种生长阶段，磷存储罐4’内的富磷溶液通过泵717’连续提升进入升流式反应器5’使其连续运行，同时打开泵719’使富磷溶液和硫酸亚铁溶液在升流式反应器5’内循环结晶，当蓝铁矿晶体平均粒径≥100μm之后，打开阀门51’排出磷酸亚铁晶体。在晶种生长阶段，废水通过溢流堰52’连续排出。

利用本发明实施例提供的工艺，可以实现对磷的去除和富集并实现蓝铁矿的同步回收，还可以根据反应周期的时间选择不同数量的生物膜磷富集系统组合，使得整个系统变成连续流。

本发明提供的利用生物膜法富集磷并回收蓝铁矿的工艺，通过提高生物膜反应器内的溶解氧获得高蓄磷量，从而在低碳源浓度下获得高浓度的磷回收液，降低了工艺成本，提高了工艺效率。现有生物膜法研究的磷富集浓度最高可以达到150mg/L左右，而通过本发明的工艺所富集到的富磷溶液最高可以达到220mg/L；现有的工艺中磷回收率低于50％，而通过本发明的工艺，磷回收率可以达到80％以上。并且，本发明的工艺在得到高浓度的富磷溶液、达到80％以上磷回收率的同时，还能保持较低的碳源消耗，每回收1g磷消耗30-40g(以乙酸钠计)碳源，远低于现有的碳源投加水平。实现磷的去除和富集的同时，磷产物以蓝铁矿的形式回收，具有广泛的应用性及较高的经济价值。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)好氧吸磷阶段：在好氧条件下，控制生物膜反应器内含磷废水的溶解氧大于4mg/L，经过一段水力停留时间的好氧吸磷，排出废水；

2)厌氧释磷阶段：在厌氧条件下，磷回收装置内的液体作为基液进入生物膜反应器内，通过碳源投加装置，以预设的碳磷比投入碳源，经过又一段水力停留时间的厌氧释磷，将含磷溶液排放至磷回收装置；

3)循环富集阶段：以一次步骤1)的好氧吸磷阶段和一次步骤2)的厌氧释磷阶段为一个循环，进行多次循环，所述基液通过多次循环达到预设浓度的富磷溶液，回收所述富磷溶液至所述磷回收装置；

4)晶种形成阶段：将所述磷回收装置中的富磷溶液进一步排入升流式反应器，并在所述升流式反应器内加入亚铁离子溶液，连续运行回流系统，使得所述亚铁离子溶液和所述富磷溶液在所述升流式反应器内充分混合，形成磷酸亚铁晶种；

5)晶体形成阶段：所述富磷溶液和亚铁离子溶液分别以预设的速度连续进入所述升流式反应器，同时连续运行所述回流系统，所述富磷溶液和亚铁离子溶液在所述升流式反应器内循环结晶，使磷酸亚铁晶种形成达到预设粒径的磷酸亚铁晶体。

2.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，步骤1)中，所述的好氧吸磷阶段的水力停留时间为2～10小时；步骤2)中，所述的厌氧释磷阶段的水力停留时间为1～6小时。

3.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，步骤1)中，所述生物膜反应器内的溶解氧的范围为4mg/L～8mg/L,经过好氧吸磷后，所述生物膜反应器内聚磷生物膜的蓄磷量≥100mg-P/g-SS。

4.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，步骤3)中所述富磷溶液的富集倍数为10～30倍。

5.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，步骤2)中所述预设的碳磷比为15g/g～40g/g，得到步骤3)中所述富磷溶液的浓度为60mg/L～300mg/L。

6.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，步骤3)中，所述磷回收装置内的富磷溶液，进一步在隔氧条件下存储至磷存储装置，步骤4)中，所述富磷溶液由所述磷存储装置排入升流式反应器。

7.根据权利要求6所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，所述磷回收装置和所述磷存储装置内的氧化还原电位的范围为-450mv～-100mv。

8.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，所述亚铁离子溶液为硫酸亚铁溶液或四水合氯化亚铁溶液。

9.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，步骤5)中，所述升流式反应器还包括位于升流式反应器上端的溢流堰，所述升流式反应器内产生的废水由所述溢流堰排出。

10.根据权利要求1所述的利用生物膜法富集磷及回收蓝铁矿的工艺，其特征在于，步骤5)中，所述磷酸亚铁晶体的平均粒径≥100μm。

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