本發(fā)明涉及廢水治理領(lǐng)域，具體的涉及一種一種含磷廢水的高效處理方法。

背景技術(shù)：
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大量含氮和磷等植物性營養(yǎng)物質(zhì)的廢水排入地表水體，帶來了嚴重的富營養(yǎng)化問題，其中磷對藻類生長的影響遠大于氮。同時磷又是生命活動中不可缺少的重要元素，是一種不可再生且面臨枯竭的重要自然資源。近幾年來，西方發(fā)達國家對磷的可持續(xù)利用高度重視，從污水和動物糞便中回收磷在西歐、日本等地已經(jīng)成為熱門課題。從廢水中回收磷既能夠解決磷污染問題，同時又是實現(xiàn)磷資源的可持續(xù)利用，因此，廢水除磷及磷回收研究是當前資源環(huán)境領(lǐng)域面臨的重要科學問題，受到了廣泛關(guān)注。

通常使用的除磷方法主要包括化學法和生物法。生物法除磷是基于噬磷菌在好氧及厭氧條件下，攝取及釋放磷的原理,通過好氧-厭氧的交替運行來實現(xiàn)除磷。生物法除磷工藝自20世紀70年代以來得到快速發(fā)展，其對原有廢水生化處理設(shè)備的合理利用(不需要大量額外的設(shè)備投資)，并可同時完成對有機物的去除，較低的運行費用等優(yōu)點得到一致的認同。該方法在合適的條件下，可以去除廢水中高達90％的磷。但是一般來說，生物法除磷工藝運行穩(wěn)定性較差，運行操作嚴格，受廢水的溫度酸堿度等影響大，對廢水中有機物濃度(BOD)依賴性很強，當廢水中有機物含量較低，或磷含量超過10mg/L時，出水很難滿足磷的排放標準，因此，往往需要對出水進行二次除磷處理。

化學法除磷主要指應(yīng)用鐵鹽、鋁鹽和石灰等產(chǎn)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廢水中的磷。該法工藝簡單，運行可靠，并且能達到較高的出水總磷要求。但是該過程是沉淀-溶解平衡反應(yīng)。一方面,廢水中的堿度造成部分金屬氫氧化物沉淀，消耗一部分藥品量；另一方面，為達到較低的磷離子濃度，必須保持廢水中較高的金屬離子濃度。由于微小沉淀顆粒準平衡現(xiàn)象，造成表觀溶度積大大高于真實溶度積，為了達到磷酸鹽沉淀的形成條件，需要投加的金屬離子沉淀劑濃度往往大于正常溶度積1-2個數(shù)量級，因此，藥劑費用較高；由此造成殘留金屬離子濃度(如鐵離子)也較高，使出水色度增加，超標的金屬離子濃度可能還會對生物產(chǎn)生慢性毒害作用；化學沉淀產(chǎn)生的化學污泥含水量大，脫水困難，難以處理，容易產(chǎn)生二次污染。

以上兩種方法各有優(yōu)缺點，且均不能進行磷回收。而吸附法除磷從一定程度上彌補了以上方法的不足。吸附法作為一種從低濃度溶液中去除特定溶質(zhì)的高效低耗方法，特別適用于廢水中有害物質(zhì)的去除。利用吸附-解吸方法,可達到消除磷污染和回收磷資源的雙重目的。但是目前的吸附劑吸附量少，用于除磷時添加量大，增加了成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種含磷廢水的高效處理方法，該方法除磷效果好，受廢水pH影響小，吸附處理時采用的吸附劑吸附量大，節(jié)約了成本，對水體無二次污染，操作簡單。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種含磷廢水的高效處理方法，包括以下步驟：

(1)將含磷廢水注入初沉池，然后向廢水中投加混凝劑，攪拌10-20min，靜置沉淀1-3h；

(2)初沉池廢水沉淀后的上清液通過微濾膜過濾，微濾后的水注入到除磷吸附池中，除磷吸附池的構(gòu)造和濾池相同，采用氫氧化鐵改性納米纖維素除磷吸附劑作為濾料，吸附處理后的水送入消毒池，經(jīng)過快速混合法氯化消毒，然后沉淀0.5-3h，精濾，得到處理回收的凈化水；

其中，步驟(2)中氫氧化鐵改性納米纖維素的制備方法為：將金屬鐵鹽加入到納米纖維素的懸浮溶液中，逐滴加入氫氧化鈉溶液，室溫下混合攪拌反應(yīng)3-6h，用冷凍干燥儀冷凍干燥30-50h后儲存于室溫，得到氫氧化鐵改性納米纖維素。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述混凝劑為聚丙烯酰胺、氯化鋁、氯化鐵的混合物，三者質(zhì)量比為：(0.35-0.88)：1:1。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(1)中，所述混凝劑的投加量為1-1.5mg/L。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，所述微濾膜為聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚丙烯膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚碳酸酯膜、醋酸纖維素膜中的一種。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(2)中，除磷吸附池中，吸附層厚度為0.5-0.8m，吸附池中水力負荷為5-10m/h，空床接觸時間為30-60min。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述金屬鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的一種或多種混合。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述金屬鐵鹽與氫氧化鈉的摩爾比為1：(1-5)。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述納米纖維素的制備方法包括以下步驟：

(a)將干燥的竹漿紙粉碎后分散于去離子水中，添加TEMPO試劑和溴化鈉，攪拌混合20-50min，然后加入次氯酸鈉進行氧化，調(diào)節(jié)懸浮液的pH至9-11，然后去除多余的TEMPO試劑；

(b)在800-1500W功率下對步驟(a)制得的懸浮液進行超聲處理1-2h，然后用蒸餾水稀釋至濃度為0.5wt％，然后在20000rpm下均質(zhì)處理1-3h，得到納米纖維素。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟(a)中，所述懸浮液的固液比為1：(80-100)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明采用混凝沉淀、吸附法、膜法分離相結(jié)合的方法來除去廢水中的磷，除磷效果好，混凝沉淀時，本發(fā)明采用氯化鐵、氯化鋁、聚丙烯酰胺作為混凝劑，并合理控制三者之間的含量，三者相互協(xié)同，具有極佳的除磷效果；

另一方面，在吸附除磷過程中采用氫氧化鐵改性納米纖維素作為除磷吸附劑，其吸附量大，使用范圍廣，受廢水的pH和干擾離子影響小，且吸附磷后可以用于土壤增肥，便于磷的充分利用，節(jié)約成本；本發(fā)明提供的除磷方法，操作簡單，對水體無二次污染，成本低。

具體實施方式：

為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，實施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。

實施例1

一種含磷廢水的高效處理方法，包括以下步驟：

(1)除磷吸附劑的制備

(a)將干燥的竹漿紙粉碎后分散于去離子水中，添加TEMPO試劑和溴化鈉，攪拌混合20min，然后加入次氯酸鈉進行氧化，調(diào)節(jié)懸浮液的pH至9-11，然后去除多余的TEMPO試劑，其中懸浮液中固液比為1：80；

(b)在800W功率下對步驟(a)制得的懸浮液進行超聲處理1h，然后用蒸餾水稀釋至濃度為0.5wt％，然后在20000rpm下均質(zhì)處理1h，得到納米纖維素；

(c)將氯化鐵加入到納米纖維素的懸浮溶液中，逐滴加入氫氧化鈉溶液，室溫下混合攪拌反應(yīng)3h，用冷凍干燥儀冷凍干燥30h后儲存于室溫，得到氫氧化鐵改性納米纖維素，其中，所述氯化鐵與氫氧化鈉的摩爾比為1：1；

(2)將含磷廢水注入初沉池，然后向廢水中投加1mg/L的混凝劑，攪拌10min，靜置沉淀1h，其中，所述混凝劑為聚丙烯酰胺、氯化鋁、氯化鐵的混合物，三者質(zhì)量比為：0.35：1:1；

(3)初沉池廢水沉淀后的上清液通過微濾膜過濾，微濾后的水注入到除磷吸附池中，除磷吸附池的構(gòu)造和濾池相同，采用上述制得的氫氧化鐵改性納米纖維素除磷吸附劑作為濾料，吸附層厚度為0.5m，吸附池中水力負荷為5m/h，空床接觸時間為60min，吸附處理后的水送入消毒池，經(jīng)過快速混合法氯化消毒，然后沉淀0.5h，精濾，得到處理回收的凈化水；吸附磷后的氫氧化鐵改性納米纖維素可用于土壤增肥。

實施例2

(1)除磷吸附劑的制備

(a)將干燥的竹漿紙粉碎后分散于去離子水中，添加TEMPO試劑和溴化鈉，攪拌混合50min，然后加入次氯酸鈉進行氧化，調(diào)節(jié)懸浮液的pH至9-11，然后去除多余的TEMPO試劑，其中懸浮液中固液比為1：100；

(b)在1500W功率下對步驟(a)制得的懸浮液進行超聲處理2h，然后用蒸餾水稀釋至濃度為0.5wt％，然后在20000rpm下均質(zhì)處理3h，得到納米纖維素；

(c)將硫酸鐵加入到納米纖維素的懸浮溶液中，逐滴加入氫氧化鈉溶液，室溫下混合攪拌反應(yīng)6h，用冷凍干燥儀冷凍干燥50h后儲存于室溫，得到氫氧化鐵改性納米纖維素，其中，所述硫酸鐵與氫氧化鈉的摩爾比為1：5；

(2)將含磷廢水注入初沉池，然后向廢水中投加1.5mg/L的混凝劑，攪拌20min，靜置沉淀3h，其中，所述混凝劑為聚丙烯酰胺、氯化鋁、氯化鐵的混合物，三者質(zhì)量比為：0.88：1:1；

(3)初沉池廢水沉淀后的上清液通過微濾膜過濾，微濾后的水注入到除磷吸附池中，除磷吸附池的構(gòu)造和濾池相同，采用上述制得的氫氧化鐵改性納米纖維素除磷吸附劑作為濾料，吸附層厚度為0.8m，吸附池中水力負荷為10m/h，空床接觸時間為30min，吸附處理后的水送入消毒池，經(jīng)過快速混合法氯化消毒，然后沉淀3h，精濾，得到處理回收的凈化水；吸附磷后的氫氧化鐵改性納米纖維素可用于土壤增肥。

實施例3

(1)除磷吸附劑的制備

(a)將干燥的竹漿紙粉碎后分散于去離子水中，添加TEMPO試劑和溴化鈉，攪拌混合30min，然后加入次氯酸鈉進行氧化，調(diào)節(jié)懸浮液的pH至9-11，然后去除多余的TEMPO試劑，其中懸浮液中固液比為1：85；

(b)在1000W功率下對步驟(a)制得的懸浮液進行超聲處理1.2h，然后用蒸餾水稀釋至濃度為0.5wt％，然后在20000rpm下均質(zhì)處理1.5h，得到納米纖維素；

(c)將硝酸鐵加入到納米纖維素的懸浮溶液中，逐滴加入氫氧化鈉溶液，室溫下混合攪拌反應(yīng)4h，用冷凍干燥儀冷凍干燥35h后儲存于室溫，得到氫氧化鐵改性納米纖維素，其中，所述硝酸鐵與氫氧化鈉的摩爾比為1：2；

(2)將含磷廢水注入初沉池，然后向廢水中投加1.2mg/L的混凝劑，攪拌15min，靜置沉淀1.5h，其中，所述混凝劑為聚丙烯酰胺、氯化鋁、氯化鐵的混合物，三者質(zhì)量比為：0.5：1:1；

(3)初沉池廢水沉淀后的上清液通過微濾膜過濾，微濾后的水注入到除磷吸附池中，除磷吸附池的構(gòu)造和濾池相同，采用上述制得的氫氧化鐵改性納米纖維素除磷吸附劑作為濾料，吸附層厚度為0.6m，吸附池中水力負荷為6m/h，空床接觸時間為40min，吸附處理后的水送入消毒池，經(jīng)過快速混合法氯化消毒，然后沉淀1h，精濾，得到處理回收的凈化水；吸附磷后的氫氧化鐵改性納米纖維素可用于土壤增肥。

實施例4

(1)除磷吸附劑的制備

(a)將干燥的竹漿紙粉碎后分散于去離子水中，添加TEMPO試劑和溴化鈉，攪拌混合35min，然后加入次氯酸鈉進行氧化，調(diào)節(jié)懸浮液的pH至9-11，然后去除多余的TEMPO試劑，其中懸浮液中固液比為1：90；

(b)在1200W功率下對步驟(a)制得的懸浮液進行超聲處理1.5h，然后用蒸餾水稀釋至濃度為0.5wt％，然后在20000rpm下均質(zhì)處理2h，得到納米纖維素；

(c)將氯化鐵加入到納米纖維素的懸浮溶液中，逐滴加入氫氧化鈉溶液，室溫下混合攪拌反應(yīng)5h，用冷凍干燥儀冷凍干燥40h后儲存于室溫，得到氫氧化鐵改性納米纖維素，其中，所述氯化鐵與氫氧化鈉的摩爾比為1：3；

(2)將含磷廢水注入初沉池，然后向廢水中投加1.3mg/L的混凝劑，攪拌15min，靜置沉淀1-3h，其中，所述混凝劑為聚丙烯酰胺、氯化鋁、氯化鐵的混合物，三者質(zhì)量比為：0.6：1:1；

(3)初沉池廢水沉淀后的上清液通過微濾膜過濾，微濾后的水注入到除磷吸附池中，除磷吸附池的構(gòu)造和濾池相同，采用上述制得的氫氧化鐵改性納米纖維素除磷吸附劑作為濾料，吸附層厚度為0.7m，吸附池中水力負荷為7m/h，空床接觸時間為45min，吸附處理后的水送入消毒池，經(jīng)過快速混合法氯化消毒，然后沉淀2h，精濾，得到處理回收的凈化水；吸附磷后的氫氧化鐵改性納米纖維素可用于土壤增肥。

實施例5

(1)除磷吸附劑的制備

(a)將干燥的竹漿紙粉碎后分散于去離子水中，添加TEMPO試劑和溴化鈉，攪拌混合45min，然后加入次氯酸鈉進行氧化，調(diào)節(jié)懸浮液的pH至9-11，然后去除多余的TEMPO試劑，其中懸浮液中固液比為1：95；

(b)在1400W功率下對步驟(a)制得的懸浮液進行超聲處理1.8h，然后用蒸餾水稀釋至濃度為0.5wt％，然后在20000rpm下均質(zhì)處理2.5h，得到納米纖維素；

(c)將氯化鐵加入到納米纖維素的懸浮溶液中，逐滴加入氫氧化鈉溶液，室溫下混合攪拌反應(yīng)5.5h，用冷凍干燥儀冷凍干燥45h后儲存于室溫，得到氫氧化鐵改性納米纖維素，其中，所述氯化鐵與氫氧化鈉的摩爾比為1：4；

(2)將含磷廢水注入初沉池，然后向廢水中投加1.4mg/L的混凝劑，攪拌20min，靜置沉淀2.5h，其中，所述混凝劑為聚丙烯酰胺、氯化鋁、氯化鐵的混合物，三者質(zhì)量比為：0.75：1:1；

(3)初沉池廢水沉淀后的上清液通過微濾膜過濾，微濾后的水注入到除磷吸附池中，除磷吸附池的構(gòu)造和濾池相同，采用上述制得的氫氧化鐵改性納米纖維素除磷吸附劑作為濾料，吸附層厚度為0.8m，吸附池中水力負荷為8m/h，空床接觸時間為50min，吸附處理后的水送入消毒池，經(jīng)過快速混合法氯化消毒，然后沉淀2.5h，精濾，得到處理回收的凈化水；吸附磷后的氫氧化鐵改性納米纖維素可用于土壤增肥。

上述實施例中的廢水中初始磷濃度為8mg/L，經(jīng)處理后水中的磷濃度為0.1mg/L以下，除磷效果好。