鳥糞石結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致水體富營養(yǎng)化和赤潮的頻繁發(fā)生，且鳥糞石結垢現(xiàn)象影響污水處理廠的正常運行。傳統(tǒng)的污水處理工藝只是通過生物或化學方法將磷去除，并未考慮磷資源的回收問題。因此，從廢水中回收磷是一個亟待解決的重要課題。 本文從理論上研究了鳥糞石結晶法回收廢水中磷的最佳pH及結晶條件對鳥糞石純度的影響；利用正交實驗和單因素分析法研究了影響磷回收率的各種因素；采用質量法和X衍射法研究了50mg/L

2、的模擬含磷廢水的pH和摩爾配比對沉淀產(chǎn)物純度的影響；結合化學分析、X衍射和顯微鏡等測定了鳥糞石的結構形態(tài)、組成及物化性質；研究了鳥糞石法回收實際廢水中磷的可行性。主要內容如下： (1)理論研究和實驗結果皆得出最佳pH為8.0～10.0。實驗得出磷初始濃度小于50mg/L時為9.5～10.0，磷初始濃度大于50mg/L時為9.0，磷初始濃度高于150mg/L時為8.0～8.5。 (2)結晶條件對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，磷初始濃度較高時才能在理論N：P配比下優(yōu)先生成鳥糞石，pH=8.0時，磷初始濃度需大于130mg/L；pH=8.5時，磷初始濃度需大于110mg/L；pH=9.0時，磷初始濃度需大于90mg/L；pH=9.5時，磷初始濃度需大于110mg/L；pH=10.0時，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，磷初始濃度小于10mg/L時，需N：P≥32；磷初始濃度為10～70mg/L時，需N：P=2～4；磷初始濃度為90～110mg/L時，需N：P=1～1.5；磷初始濃度大于110mg/L時，需N：P=1。 (3)模擬廢水的正交實驗結果表明：對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。溫度對磷回收

5、率的影響較小。 (4)模擬廢水的單因素實驗結果表明：當鎂鹽和氨氮大大過量時，磷初始濃度與磷回收率成正比，且對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，實驗得出的最佳配比是：磷初始濃度30mg/L時Mg：N：P=2：8：1，初始濃度50mg/L時Mg：N：P=1.6：4：1，初始濃度100mg/L時Mg：N：P=1.4：3：1，初始濃度150mg/L時，Mg：

6、N：P=1.2：1.5：1；鳥糞石結晶反應的平衡時間很短，10min內基本達到平衡。 (5)對50mg/L的模擬含磷廢水所得沉淀物的純度分析結果表明：按理論配比1：1：1反應，所得沉淀物不含或含少量鳥糞石；當Mg：N：P=1.6：4：1時，pH≤10均可生成較純凈的鳥糞石。在pH=9.5下，當Mg：P=1.6時，N：P≥3時才會生成較純的鳥糞石；當N：P=4時，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時間的推移逐步變長變粗實；沉淀物密度大、沉降性能好、吸水性差、溶解速度慢、長期貯存無結塊傾向，可作為農(nóng)作物的緩釋肥使用。 (7)實驗考察了松江污水處理廠的污泥脫水濾液進行磷回收的最佳操作條件及可行性，結果表明：最佳pH為9.5左右，Mg：P=1.4，此時磷回收率達86％；雖然磷回收的運行成本略高于產(chǎn)物的經(jīng)濟效益，但綜合考慮磷回收帶來的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益，此法是