晶種濾池處理海水利用廢水的結(jié)晶除磷效能及工藝特性研究.pdf

1、目前我國(guó)沿海水體環(huán)境質(zhì)量惡化和水資源短缺的狀況已經(jīng)成為嚴(yán)重制約沿海城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)迅速發(fā)展的瓶頸。開(kāi)發(fā)新的水源，解決水資源短缺的問(wèn)題，已經(jīng)成為沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)迫在眉睫的大事。采用海水作為城市生活雜用水（主要用海水沖廁）和海產(chǎn)品加工行業(yè)是緩解沿海地區(qū)水資源緊缺狀況的有效途徑。傳統(tǒng)生物、化學(xué)和吸附除磷法在海水利用廢水除磷方面都存在諸多不足，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)磷的回收利用。磷酸銨鎂結(jié)晶法除磷具有良好的除磷效果，并且能從廢水中回收磷資源。利用結(jié)晶法除磷不

2、僅可以解決沿海城市滸苔泛濫的問(wèn)題，而且還可以解決磷資源短缺的矛盾。
　　 因此為了探討利用磷酸銨鎂結(jié)晶法處理海水利用廢水結(jié)晶除磷的可行性，本實(shí)驗(yàn)以濾池模型反應(yīng)器為依托，研究晶種濾池過(guò)濾工藝的運(yùn)行條件控制。通過(guò)考察鋼渣、鋼渣基復(fù)合晶種濾料、礦渣和礦渣基復(fù)合晶種濾料對(duì)水溶液中磷的去除動(dòng)力學(xué)特征，對(duì)比四種濾料的除磷效能及其結(jié)晶效果，選取最佳晶種;重點(diǎn)考察水力停留時(shí)間(HRT，Hydraulic Retention Time)、pH值、

3、曝氣量等工藝運(yùn)行條件對(duì)反應(yīng)器除磷效能的影響規(guī)律，通過(guò)系統(tǒng)分析運(yùn)行條件對(duì)磷酸銨鎂結(jié)晶法除磷的影響，以期探索晶種濾池長(zhǎng)期運(yùn)行并高效穩(wěn)定的工藝條件，為工程實(shí)踐提供依據(jù)。
　　 研究結(jié)果表明，投加晶種可以縮短結(jié)晶過(guò)程的誘導(dǎo)期。投加晶種不僅能誘導(dǎo)和促進(jìn)結(jié)晶反應(yīng)，還可以作為磷回收的載體。比較五種晶種濾料，鋼渣基復(fù)合晶種濾料具有最強(qiáng)的除磷能力。鋼渣基復(fù)合濾料在pH=9.5的堿性條件下，活性礦物的水化活性受到激發(fā)促使磷酸銨鎂晶體在鋼渣基復(fù)合晶種

4、濾料的富集，從而實(shí)現(xiàn)了磷的高效去除。
　　 不同晶種濾池結(jié)晶反應(yīng)產(chǎn)物磷酸銨鎂沉淀的組成和形態(tài)是不同的。鋼渣基復(fù)合晶種濾料生成的沉淀在2θ為15.881°、16.484°、21.493°、27.099°、31.989°、33.306°等處有特征衍射峰，與文獻(xiàn)報(bào)道一致，說(shuō)明在鋼渣基復(fù)合晶種濾池中能生成磷酸銨鎂沉淀。而對(duì)比之下，鋼渣、礦渣、礦渣基復(fù)合晶種濾料和石英砂的除磷效能明顯不如鋼渣基復(fù)合晶種濾料，經(jīng)過(guò)篩選確定本實(shí)驗(yàn)采取鋼渣基復(fù)合

5、晶種濾料為晶種濾池的主要晶種。
　　 晶種濾料堿度釋放受水力停留時(shí)間HRT的影響。隨著水力停留時(shí)間延長(zhǎng)，晶種濾料釋放出堿度的數(shù)量增加，pH值升高，提供了結(jié)晶反應(yīng)所需的堿性環(huán)境;水力停留時(shí)間延長(zhǎng)，增加了銨根離子、鎂離子、磷酸根離子接觸碰撞機(jī)率，晶種濾料對(duì)磷的吸附效果提升，從而使磷酸銨鎂沉淀的生成量增多，使晶體形成的活化能降低，從而促進(jìn)了結(jié)晶反應(yīng)的進(jìn)行，提高了除磷效率。當(dāng)HRT=90min時(shí)，處理效果最佳，所以選擇水力停留時(shí)間HRT

6、為90min。
　　 pH值決定了組成磷酸銨鎂的物種離子在水中平衡時(shí)的形態(tài)和活度。當(dāng)?shù)渭覰aOH溶液提高進(jìn)水pH=8.5時(shí)，剩余磷濃度逐漸降低，最終達(dá)到平衡，此時(shí)沉淀的主要成分為MgNH4PO4。所以，將鋼渣基復(fù)合晶種濾池進(jìn)水pH值調(diào)為8.5。這樣既可以降低NaOH藥劑費(fèi)用，又可以得到純凈的磷酸銨鎂，還可以適當(dāng)?shù)慕档统鏊畃H。
　　 采用曝氣的方法可以提高原水的pH值，調(diào)整氣水比可為結(jié)晶過(guò)程創(chuàng)造適宜的堿性環(huán)境。曝氣不僅節(jié)

7、約添加的藥劑量，而且還可以提供攪拌，增加離子間的相互碰撞。當(dāng)曝氣量過(guò)大時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的濾料出現(xiàn)一定的攪動(dòng)，附著在濾料表面的晶體脫落，影響磷的去除效果;而且會(huì)造成濾料之間的磨損，影響后續(xù)形成晶體的附著，所以選擇曝氣的氣水比為10。
　　 曝氣協(xié)同加堿法能有效提高鋼渣基復(fù)合晶種濾池出水pH值，從而提高除磷效率，使出水磷濃度降低。當(dāng)水力停留時(shí)間為90min，通過(guò)空壓機(jī)調(diào)節(jié)氣水比為10，鋼渣基復(fù)合晶種濾池加堿調(diào)節(jié)pH=8.0時(shí)，出水pH=