鳥糞石結(jié)晶法回收廢水中磷的研究.pdf

1、磷資源是一種不可再生的自然資源，近年來，磷的過量排放不僅導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和赤潮的頻繁發(fā)生，且鳥糞石結(jié)垢現(xiàn)象影響污水處理廠的正常運(yùn)行。傳統(tǒng)的污水處理工藝只是通過生物或化學(xué)方法將磷去除，并未考慮磷資源的回收問題。因此，從廢水中回收磷是一個(gè)亟待解決的重要課題。 本文從理論上研究了鳥糞石結(jié)晶法回收廢水中磷的最佳pH及結(jié)晶條件對(duì)鳥糞石純度的影響；利用正交實(shí)驗(yàn)和單因素分析法研究了影響磷回收率的各種因素；采用質(zhì)量法和X衍射法研究了50mg/L

2、的模擬含磷廢水的pH和摩爾配比對(duì)沉淀產(chǎn)物純度的影響；結(jié)合化學(xué)分析、X衍射和顯微鏡等測定了鳥糞石的結(jié)構(gòu)形態(tài)、組成及物化性質(zhì)；研究了鳥糞石法回收實(shí)際廢水中磷的可行性。主要內(nèi)容如下： (1)理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果皆得出最佳pH為8.0～10.0。實(shí)驗(yàn)得出磷初始濃度小于50mg/L時(shí)為9.5～10.0，磷初始濃度大于50mg/L時(shí)為9.0，磷初始濃度高于150mg/L時(shí)為8.0～8.5。 (2)結(jié)晶條件對(duì)鳥糞石純度影響的理論研究表明

3、：磷初始濃度和N：P配比越大，優(yōu)先生成鳥糞石所需的外加鎂鹽量越少。在理論最佳pH范圍內(nèi)，磷初始濃度較高時(shí)才能在理論N：P配比下優(yōu)先生成鳥糞石，pH=8.0時(shí)，磷初始濃度需大于130mg/L；pH=8.5時(shí)，磷初始濃度需大于110mg/L；pH=9.0時(shí)，磷初始濃度需大于90mg/L；pH=9.5時(shí)，磷初始濃度需大于110mg/L；pH=10.0時(shí)，磷初始濃度則需大于170mg/L。為了保證鳥糞石優(yōu)先沉淀，磷初始濃度越低，所需的N：P配比

4、也越大。pH=8.5～9.5時(shí)，磷初始濃度小于10mg/L時(shí)，需N：P≥32；磷初始濃度為10～70mg/L時(shí)，需N：P=2～4；磷初始濃度為90～110mg/L時(shí)，需N：P=1～1.5；磷初始濃度大于110mg/L時(shí)，需N：P=1。 (3)模擬廢水的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于不同初始濃度的含磷廢水，磷初始濃度是影響磷回收率的主要因素；對(duì)于某一特定濃度的含磷廢水，pH是影響磷回收率的主要因素，其次為Mg：P和N：P配比。溫度對(duì)磷回收

5、率的影響較小。 (4)模擬廢水的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)鎂鹽和氨氮大大過量時(shí)，磷初始濃度與磷回收率成正比，且對(duì)殘余磷濃度的影響較小，殘余磷濃度可保持在2mg/L左右；磷回收率隨Mg：P和N：P配比的增加而增大并逐步趨于穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)得出的最佳配比是：磷初始濃度30mg/L時(shí)Mg：N：P=2：8：1，初始濃度50mg/L時(shí)Mg：N：P=1.6：4：1，初始濃度100mg/L時(shí)Mg：N：P=1.4：3：1，初始濃度150mg/L時(shí)，Mg：

6、N：P=1.2：1.5：1；鳥糞石結(jié)晶反應(yīng)的平衡時(shí)間很短，10min內(nèi)基本達(dá)到平衡。 (5)對(duì)50mg/L的模擬含磷廢水所得沉淀物的純度分析結(jié)果表明：按理論配比1：1：1反應(yīng)，所得沉淀物不含或含少量鳥糞石；當(dāng)Mg：N：P=1.6：4：1時(shí)，pH≤10均可生成較純凈的鳥糞石。在pH=9.5下，當(dāng)Mg：P=1.6時(shí)，N：P≥3時(shí)才會(huì)生成較純的鳥糞石；當(dāng)N：P=4時(shí)，Mg：P=2是生成較純鳥糞石的臨界值，超過此比例則生成副產(chǎn)物。

7、 (6)鳥糞石晶體在顯微鏡下呈針斜狀、叉狀，隨磷初始濃度增大和反應(yīng)時(shí)間的推移逐步變長變粗實(shí)；沉淀物密度大、沉降性能好、吸水性差、溶解速度慢、長期貯存無結(jié)塊傾向，可作為農(nóng)作物的緩釋肥使用。 (7)實(shí)驗(yàn)考察了松江污水處理廠的污泥脫水濾液進(jìn)行磷回收的最佳操作條件及可行性，結(jié)果表明：最佳pH為9.5左右，Mg：P=1.4，此時(shí)磷回收率達(dá)86％；雖然磷回收的運(yùn)行成本略高于產(chǎn)物的經(jīng)濟(jì)效益，但綜合考慮磷回收帶來的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，此法是