專利名稱：復合鐵鋁除磷吸附劑的制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明屬環境保護領域，特別涉及一種針對飲用水源水及城市污水處理廠排放水的吸附除磷技術。
背景技術：
近年來由于磷對微生物繁殖和生長的關鍵性作用，世界各國對于控制水體中的磷含量都特別重視。有研究表明，磷是管網系統中對微生物再生長有明顯限制作用的元素之一，對于大多數水質，當總磷濃度低于1μg/l時，磷將成為水中微生物生長的限制因子，因此在給水處理中盡可能地降低出水中的磷含量，對保證飲用水衛生安全具有重要意義。另外由于排入水體中的氮、磷等營養物質過多導致的水體富氧化現象已成為全球關注的環境問題，研究表明，多數富營養化水體的控制因素是磷，盡可能降低污水處理廠出水中的磷含量可以有效防止受納水體富營養化現象的發生，因此廢水除磷對保護水環境至關重要，事實上，早在1988年國家制訂的《污水綜合排放標準(GB8978-88)》及1996年國家新修訂的《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》都對排放污水中的磷酸鹽含量作了明確規定。
目前水處理中的除磷方法較多，通常采用的有生物法和化學法。其中生物法除磷是基于噬磷菌攝取及釋放磷的原理，通過好氧-厭氧交替運行實現脫磷，該方法具有運行費用低同時能夠去除水中有機物染物的優點，缺點是工藝運行穩定性差，運行操作嚴格，受廢水溫度及酸堿度影響，對水中有機物濃度依賴性強，當水中有機物濃度低，磷含量高時，很難滿足磷的排放標準，而給水處理中源水磷含量較低，通常為100μg/l以下，也很難開展傳統的生物法除磷。化學法除磷主要指應用鐵鹽、鋁鹽和石灰等產生的金屬離子與磷酸根生成難溶磷酸鹽沉淀物的方法來去除水中磷，該方法運行可靠，能達到較高的除磷率，但該過程是沉淀-溶解平衡反應過程，為了達到較高的除磷率，尤其是給水水源中磷含量極低，為了達到磷酸鹽沉淀條件，需要投加較高的金屬離子沉淀劑，由此導致藥劑費用大幅提高，同時出水中殘余金屬離子含量提高，色度增加，此外產生的污泥含水量大，難于處理，容易造成二次污染。另外生物法和化學法除磷的共同缺點是都不能夠進行磷回收。
吸附法除磷是利用吸附劑提供的大比表面積，通過磷在吸附劑表面的附著吸附、離子交換或表面沉淀過程，將磷從水中分離，利用吸附-解吸方法，可以實現消除廢水中磷污染同時回收磷資源、變廢為寶目的，因而吸附法除磷在廢水處理領域得到發展，出現了多種類型的吸附劑，其中活性氧化鋁為傳統的吸附劑，目前使用較廣，但吸附容量不夠高，運行周期也較短。另外吸附法除磷作為一種從低濃度溶液中去除特定溶質的高效低耗方法，更適合于飲用水中痕量磷的去除，然而由于長期以來飲用水中磷的作用未得到充分認識和重視，未能夠與飲用水的水質，尤其是飲用水的生物穩定性相關聯，因而關于吸附去除水中痕量磷的方法一直未有報道，此外飲用水的除磷要求與污水方面有很大不同，特別是在限制含量方面的差異極大，另外可能采用的除磷吸附劑也受水處理工藝和水質要求的很大約束，因此研究和開發具有廣泛適用性的水處理除磷吸附劑對保護水環境、提高供水安全均具有重要意義。
發明內容
本發明從保護水環境、提高供水安全的角度出發，研制成功一種同時適用于飲用水處理及城市污水處理的復合鐵鋁除磷吸附劑，采用復合鐵鋁除磷吸附劑，對飲用水源水處理，可獲得深度除磷、同時相關指標符合國家生活飲用水標準(GB5749-1985)及衛生部《生活飲用水衛生規范》(衛法監發 161號)的生活飲用水；對城市污水處理廠的排放水處理，出水相關指標可滿足《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》的要求。
為實現上述目的本發明所采用的技術方案如下1、本發明提供的一種復合鐵鋁除磷吸附劑的制備方法，其特征在于稱取原料為FeCl3、AlCl3及NaOH，三者摩爾比為3∶2∶14；配成水溶液，FeCl3、及AlCl3溶液充分混合均勻后加入NaOH溶液，充分混合反應并靜置后濾出生成物，用水反復洗滌生成物至出水為中性；于100-110℃下烘干并制成尺寸均勻的粒狀吸附劑。
2、本發明提供的一種復合鐵鋁除磷吸附劑的應用，其特征在于在常規水處理工藝中增設吸附除磷工藝，吸附除磷工藝由2-4個串聯運行的除磷吸附池組成，每個除磷吸附池構造同濾池，所不同的是采用上述粒狀復合鐵鋁除磷吸附劑作濾料，吸附劑粒徑范圍采用0.5mm-0.8mm，吸附層厚度為1.0-1.5m，吸附層下部同濾池設卵石層和排水系統，以便定期反沖洗，吸附池水力負荷5m/h-8m/h，空床接觸時間30-40min。
3、復合鐵鋁除磷吸附劑的再生方法當吸附劑吸附磷飽和后，可采用硫酸鋁溶液再生，恢復其吸附除磷性能。
本發明的優點1、復合鐵鋁除磷吸附劑除磷適用范圍廣，既適用于給水處理中痕量磷的去除，又適用于廢水處理中常量磷的去除與回收；2、除污染效能優異，能夠在完成除磷作用的同時，進一步強化水處理工藝對濁質及有機污染物的去除作用；3、復合鐵鋁除磷吸附劑再生方法簡單，易于操作；4、生產復合鐵鋁除磷吸附劑的原料及再生劑硫酸鋁均為常規給水處理藥劑，原料價格低，易得，且使用安全，無毒副作用；
具體實施例方式稱取原料為FeCl3、、AlCl3及NaOH，三者摩爾比為3∶2∶14；將FeCl3、及AlCl3溶液充分混合均勻后加入NaOH溶液，充分混合反應并靜置后濾出生成物，用水反復洗滌生成物至出水為中性；將上述生成物于100-110℃下烘干并制成尺寸均勻的粒狀吸附劑。
本發明是在實驗室進行的，以下通過實例對本發明作詳細說明。吸附劑粒徑范圍采用0.5mm-0.8mm，實施例1某給水廠以受污染的河水為水源，原水總磷為125ug/L，溶解性磷為86ug/L，濁度10.5 NTU，CODMn5.6mg/L。實驗中，在快速攪拌下加入13mg/L常規混凝劑硫酸鋁，經混合、反應、沉淀及過濾后，出水濁度1.0NTU，CODMn2.4mg/L，其他指標也達到了GB5749-1985的標準，但總磷7.5ug/L，溶解性磷5.2ug/L，達不到出水水質生物穩定的要求。將濾后出水進行吸附除磷處理，吸附除磷工藝由3個串聯運行的除磷吸附池組成，吸附層厚度為1.0m，吸附池水力負荷6m/h，空床接觸時間30min。經檢測，吸附池出水濁度、總磷及溶解性磷均未檢出，CODMn0.6mg/L，出水為生物穩定的飲用水。
實施例2某給水廠以受污染的水庫水為水源，原水總磷為87ug/L，溶解性磷為54ug/L，濁度8.5 NTU，CODMn3.4mg/L。實驗中，在快速攪拌下加入10mg/L混凝劑聚合鋁，經混合、反應、沉淀及過濾后，出水濁度0.2NTU，CODMn0.8mg/L，其他指標也達到了GB5749-1985的標準，但總磷4.5ug/L，溶解性磷4.2ug/L，達不到出水水質生物穩定的要求。將濾后出水進行吸附除磷處理，吸附除磷工藝由2個串聯運行的除磷吸附池組成，吸附層厚度為1.5m，吸附池水力負荷6m/h，空床接觸時間35min。經檢測，吸附池出水濁度、總磷及溶解性磷均未檢出，CODMn0.5mg/L，出水為生物穩定的飲用水。
實施例3某給水廠以受生活污水及工業廢水污染的地表河流水為水源，原水總磷為186ug/L，溶解性磷為150ug/L，濁度8.5NTU，CODMn6.4mg/L。實驗中，在快速攪拌下加入14mg/L混凝劑聚合鋁，經混合、反應、沉淀及過濾后，出水濁度1.0NTU，CODMn2.8mg/L，其他指標達到了GB5749-1985的標準，但總磷22.5ug/L，溶解性磷14.2ug/L，達不到出水水質生物穩定的要求。將濾后出水通入吸附除磷工藝，吸附除磷工藝由4個串聯運行的除磷吸附池組成，吸附層厚度為1.3m，吸附池水力負荷8m/h，空床接觸時間40min。經檢測，吸附池出水濁度0.2NTU、總磷及溶解性磷均未檢出，CODMn0.8mg/L，出水為生物穩定的飲用水。
實施例4某污水處理廠欲將處理后的出水排入GB3838-88(地面水環境質量標準)IV類水域，需滿足《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》的二級標準，其二級處理出水中總磷含量為1470ug/L，達不到排放要求。采用由4個串聯運行的除磷吸附池組成的吸附除磷工藝處理該污水處理廠二級出水，吸附層厚度為1.0m，吸附池水力負荷8m/h，空床接觸時間30min，吸附池出水總磷降到680ug/L，其他指標也達到《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》的二級標準。
實施例5某污水處理廠欲將處理后的出水排入GB3838-88(地面水環境質量標準)III類水域，需滿足《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》的一級標準，其二級處理出水中總磷含量為1800ug/L，達不到排放要求。采用由4個串聯運行的除磷吸附池組成的吸附除磷工藝處理該污水處理廠二級出水，吸附層厚度為1.3m，吸附池水力負荷8m/h，空床接觸時間40min，吸附池出水總磷降到380ug/L，其他指標也達到《污水綜合排放標準(GB8978-1996)》的一級標準。
權利要求
1.一種復合鐵鋁除磷吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)稱取原料為FeCl3、、AlCl3及NaOH，三者摩爾比為3∶2∶14；2)將原料配成水溶液，FeCl3、及AlCl3溶液充分混合均勻后加入NaOH溶液，充分混合反應并靜置后濾出生成物，用水反復洗滌生成物至出水為中性；3)將上述生成物于100-110℃下烘干并制成尺寸均勻的粒狀吸附劑。
2.一種復合鐵鋁除磷吸附劑的應用，其特征在于在常規水處理工藝中增設吸附除磷工藝，吸附除磷工藝由2-4個串聯運行的除磷吸附池組成，每個除磷吸附池構造同濾池，采用粒狀復合鐵鋁除磷吸附劑作濾料，吸附劑粒徑范圍采用0.5mm-0.8mm，吸附層厚度為1.0-1.5m，吸附池水力負荷5m/h-8m/h，空床接觸時間30-40min。
全文摘要
復合鐵鋁除磷吸附劑的制備方法及其應用屬環境保護領域。FeCl
文檔編號C02F1/28GK1994550SQ20061016555
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月21日 優先權日2006年12月21日
發明者楊艷玲, 李星, 范茜, 彭永臻, 李圭白 申請人:北京工業大學