一种去除废水磷回收产品中重金属的方法

摘要

一种去除废水磷回收产品中重金属的方法，属于水污染控制与资源再生领域，是一种降低磷回收产品生态环境风险的方法。本发明所述方法为：先采用前处理方法去除含磷废水中的悬浮性和胶体性有机质，然后固液分离；将上清液的pH值调至8.0-11.0，加入一定比例的镁源或钙源进行磷酸铵镁或磷酸钙结晶沉淀反应，通过投加碱控制反应的pH值稳定在8.0-11.0直至反应结束；再固液分离，得到的沉淀物即为磷回收产品。通过上述步骤即可去除废水磷回收产品中的重金属。本发明在保证磷回收产率的前提下，通过去除废水中悬浮性和胶体性的有机质，达到去除重金属的目的，降低磷回收产品可能引起的生态环境风险。

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制与资源再生领域，是含磷废水进行磷回收时一种去除产品中重金属的方法。

背景技术

废水中磷的大量存在是水体富营养化的主要原因之一，对水环境质量造成严重的负面影响，已成为当前重大的环境问题之一。磷是所有生命形式不可缺少的营养元素，也是重要的化工原料，特别是自然界中磷矿石资源的有限性，使得实现磷资源的循环利用十分必要。废水的磷回收是缓解水体污染和磷资源短缺的重要方式。目前，从养殖废水、城市污泥厌氧上清液等废水磷回收的主要工艺是磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O）和磷酸钙（Ca₅(PO₄)₃(OH)、Ca₃(PO₄)₂·xH₂O等）结晶沉淀工艺，回收的磷酸铵镁和磷酸钙是很好的缓释肥料，可以直接应用于农业生产。

畜禽养殖废水、城市污泥厌氧上清液等富磷废水中含有浓度较高的悬浮性和溶解性有机物，在磷回收时因体系电位变化有机质凝聚，与磷酸铵镁和磷酸钙晶体混杂，难以分离，影响磷回收产品的品质。同时，畜禽养殖废水、城市污泥厌氧上清液等废水中还含有各种不同形态的重金属，这些重金属易通过吸附、离子交换、络合与有机质形成螯合体，夹杂在磷回收产品中，难以分离。研究表明，化肥中的重金属浓度即使浓度很小，也可产生生物毒性，可被水生生物吸收、富集，在食物链中传递，最终危害人类健康。鉴于此，研发废水磷回收时重金属的去除方法，降低回收肥料的生态环境风险，对于废水磷回收的推广具有重要的应用价值。

发明内容

针对畜禽养殖废水、城市污泥厌氧上清液等废水磷回收时，Cu、Cr、As、Pb等重金属混杂于产品中，难以分离的问题，本发明提供一种废水磷回收产品重金属的去除方法。所述方法通过如下方式实现：先采用前处理方法（如混凝、过滤、膜滤等）去除含磷废水中的悬浮性和胶体性有机质，然后固液分离；将上清液的pH值调至8.0-11.0，加入一定比例的镁源（如MgCl₂、MgSO₄、盐卤等）或钙源（Ca Cl₂等）进行磷酸铵镁或磷酸钙结晶沉淀反应，通过投加碱（如NaOH、KOH）控制反应的pH值稳定在8.0-11.0直至反应结束；通过固液分离，回收的沉淀物即为磷回收产品。通过上述步骤即可去除废水磷回收产品中的重金属。

本发明所提供的废水磷回收产品重金属的去除方法，在保证磷回收产率的前提下，通过去除废水中悬浮性和胶体性的有机质，达到去除重金属的目的，降低磷回收产品可能引起的生态环境风险，同时提高产品的品质。

具体实施方式

实施例1：

某畜禽养殖废水，初始pH值6.7、悬浮固体1570 mg/L，NH₄⁺和PO₄^3-浓度分别为920 mg/L和103 mg/L，重金属Cu 15 mg/L、Cr 0.8 mg/L、Zn 30 mg/L、Cd 1 mg/L、Pb 0.4 mg/L、As 2.5 mg/L。首先投加12 mg/L的聚合氯化铝（PAC）絮凝剂对养殖废水进行混凝前处理，充分搅拌，然后静置过滤。取过滤后的上清液，投加NaOH调整pH值至9.2，充分搅拌，再加入100 mg/L的Mg²⁺进行磷酸铵镁结晶反应，控制pH值稳定在9.2。40 min后停止搅拌，静置20 min，收集底部产品，干燥后保存。经检测，产品中悬浮固体10 mg/L，重金属Cu 0.006 mg/Kg、Cr 未检出、Zn 0.02 mg/ Kg、Cd未检出、Pb未检出、As未检出。

实施例2：

某城市污泥厌氧上清液，初始pH值7.2、悬浮固体 2500 mg/L，NH₄⁺和PO₄^3-浓度分别为850 mg/L和150mg/L，重金属Cu 8 mg/L、Cr 2.5 mg/L、Zn 10 mg/L、Cd 0.9 mg/L、Pb 3.5 mg/L、As 2 mg/L。采用纳滤膜对废水进行前处理。取纳滤后的上清液，投加NaOH调整pH值至9.0，充分搅拌，再加入140mg/L的Mg²⁺进行磷酸铵镁结晶反应，控制pH值稳定在9.0。30 min后停止搅拌，静置20 min，收集底部产品，冷冻干燥后保存。经检测，产品中悬浮固体5 mg/L，重金属Cu 0.005 mg/Kg、Cr 未检出、Zn 0.01 mg/ Kg、Cd未检出、Pb未检出、As 未检出。

实施例3：

某畜禽养殖废水，初始pH值7.1、悬浮固体 2310 mg/L，NH₄⁺和PO₄^3-浓度分别为1080 mg/L和86 mg/L，重金属Cu 35 mg/L、Cr 0.5 mg/L、Zn 35 mg/L、Cd 0.08 mg/L、Pb 1.0 mg/L、As 5.5 mg/L。首先投加10 mg/L的聚丙烯酰胺（PAM）絮凝剂对养殖废水进行混凝前处理，充分搅拌，然后静置过滤。取过滤后的上清液，投加NaOH调整pH值至9.5，充分搅拌，再加入80 mg/L的Mg²⁺进行磷酸铵镁结晶反应，控制pH值稳定在9.5。25 min后停止搅拌，静置20 min，收集底部产品，干燥后保存。经检测，产品中悬浮固体6 mg/L，重金属Cu 0.002 mg/Kg、Cr 未检出、Zn 0.005 mg/ Kg、Cd未检出、Pb未检出、As 未检出。