鳥糞石結(jié)晶法對(duì)奶牛場(chǎng)沼液磷的回收研究.pdf

1、鳥糞石結(jié)晶法用以處理并回收磷資源，是含磷廢水處理的一種常見工藝。盡管鳥糞石結(jié)晶法引入富含氮磷的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)沼液處理已引起人們的高度關(guān)注，但其研究成果從試驗(yàn)室走向工程應(yīng)用，仍然還有許多問題亟需解決：（1）不同種類的養(yǎng)殖場(chǎng)沼液，其鳥糞石結(jié)晶法運(yùn)行控制條件的優(yōu)化和連續(xù)流動(dòng)態(tài)處理工藝參數(shù)不盡相同，針對(duì)奶牛場(chǎng)，有必要篩選適宜的鳥糞石結(jié)晶條件與裝備；（2）沼液中磷的賦存形態(tài)呈現(xiàn)多樣化，不同形態(tài)磷在鳥糞石結(jié)晶時(shí)的功效是不一樣的，因此有必要探討磷在鳥糞石

2、結(jié)晶過程的轉(zhuǎn)化特征；（3）針對(duì)鳥糞石結(jié)晶共沉淀混合物，其有效成分（鳥糞石）的收率及其純化方法都需要通過試驗(yàn)得以明確。
　　為此，本文以奶牛場(chǎng)沼液為處理對(duì)象，在靜態(tài)試驗(yàn)優(yōu)化鳥糞石結(jié)晶處理?xiàng)l件的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一體化連續(xù)流動(dòng)態(tài)鳥糞石結(jié)晶反應(yīng)裝置，實(shí)現(xiàn)了奶牛場(chǎng)沼液鳥糞石結(jié)晶法處理的連續(xù)運(yùn)行并進(jìn)行了磷的回收。同時(shí)，在分析沼液磷組分的基礎(chǔ)上，研究了鳥糞石結(jié)晶法處理過程中不同形態(tài)磷的轉(zhuǎn)化特征，檢測(cè)了結(jié)晶沉淀物的肥料成分，提純了回收鳥糞石結(jié)晶沉淀

3、物。
　?。?）靜態(tài)試驗(yàn)表明，采用鳥糞石結(jié)晶法，去除奶牛場(chǎng)沼液磷的適宜條件為：pH值9.5，鎂離子與溶解性正磷酸鹽（orthogonal phosphorus，OP）物質(zhì)的量之比（Mg2+∶OP）為1.4∶1，沉淀時(shí)間不低于20 min，沉淀劑為MgCl2。此時(shí)沼液OP去除率約為80％，總磷（TP）去除率約65%。TP去除量與OP去除量呈顯著正相關(guān)（p<0.05）。
　　（2）分析經(jīng)離心處理的沼液固液兩相發(fā)現(xiàn)，液相部分總磷（

4、TPL）達(dá)到56.21±0.75 mg/L，主要成分為溶解性正磷酸鹽（OP）和顆粒態(tài)磷（PP），兩者分別占液相中總磷（TPL）的53.69%，41.01%；固相部分總磷（TPS）達(dá)到79.97±1.84 mg/L，該部分磷主要包含水溶性磷（H2O-P，5.69%）還原可溶性磷（NaHCO3-P，25.45%）、鐵鋁結(jié)合磷（NaOH-P，12.32%）、鈣鎂結(jié)合磷（HCl-P，32.16%）以及其他形態(tài)磷（Re-P，24.40%）。在pH

5、=8.5，9.0，和9.5下對(duì)奶牛場(chǎng)進(jìn)行鳥糞石結(jié)晶法處理后，OP由30.18±0.37 mg/L分別降低到17.98±0.30、11.43±0.73和6.23±1.32 mg/L；NaOH-P由9.85±0.18 mg/L分別降低到1.47±0.11、1.29±0.07和1.44±0.27mg/L；HCl-P含量明顯升高；而其他形態(tài)磷的含量則沒有明顯地變化。
　　研究認(rèn)為奶牛場(chǎng)沼液中參與鳥糞石結(jié)晶反應(yīng)的磷主要包含兩部分，即溶解性正

6、磷酸鹽（OP）和鐵鋁結(jié)合磷（NaOH-P），奶牛場(chǎng)沼液中兩者占沼液總磷（TP）的29.39%。在pH=9.5時(shí)，80.84%的（OP+NaOH-P）被去除，其中91.28%的被去除的（OP+NaOH-P）轉(zhuǎn)化為鳥糞石。
　?。?）一體化鳥糞石結(jié)晶裝置連續(xù)流動(dòng)態(tài)處理沼液的試驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng) pH值應(yīng)控制在9.5，與靜態(tài)試驗(yàn)一致；Mg2+/OP值則高于靜態(tài)試驗(yàn)，需達(dá)到1.5∶1；水力停留時(shí)間（HRT）不低于40 min。試驗(yàn)條件下，H

7、RT從20 min提高到40 min對(duì)鳥糞石結(jié)晶反應(yīng)影響不明顯，但會(huì)直接影響含磷顆粒物的的沉降和去除。一體化結(jié)晶化反應(yīng)裝置連續(xù)流動(dòng)態(tài)試驗(yàn)OP出水濃度為10~15 mg/L，OP去除率可達(dá)到80%。奶牛場(chǎng)沼液經(jīng)連續(xù)流動(dòng)態(tài)一體化鳥糞石結(jié)晶裝置處理的出水 TP仍較高（30~35 mg/L），從達(dá)標(biāo)的角度考慮，應(yīng)強(qiáng)化前端的沉淀作用，通過去除沼液大量懸浮物（SS）的形式去除顆粒態(tài)的磷，同時(shí)也能提高回收產(chǎn)品鳥糞石的純度。現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)表明，沼液磷中O

8、P比例較高且SS含量較低時(shí)，結(jié)晶反應(yīng)進(jìn)行得更為徹底，更適合使用鳥糞石結(jié)晶法去除沼液磷。
　　（4）物質(zhì)粉末X射線衍射儀表征鳥糞石結(jié)晶法回收的沉淀物結(jié)果顯示，靜態(tài)試驗(yàn)和連續(xù)流動(dòng)態(tài)試驗(yàn)回收的沉淀物中均含有鳥糞石。回收的鳥糞石結(jié)晶沉淀物中，最優(yōu)靜態(tài)試驗(yàn)條件下獲得的沉淀物（S）中鳥糞石質(zhì)量分?jǐn)?shù)（22.09%）高于最優(yōu)連續(xù)流動(dòng)態(tài)試驗(yàn)條件下獲得的沉淀物（R）中鳥糞石質(zhì)量分?jǐn)?shù)（17.00%），酸溶提純法能提高鳥糞石的純度，并使沉淀物S和R中鳥糞