组份离子浓度对模拟污泥脱水滤液中鸟粪石形成影响.pdf

组份离子浓度对模拟污泥脱水滤液中鸟粪石形成的 影响 1 1 1 1.2 曹相生 ，王印忠 ，孟雪征 ，张杰 1.北京工业大学建工学院，水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室，北京(100022) 2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨（150090 ） 摘 要：利用配水模拟污泥脱水滤液进行间歇搅拌试验，考察了初始PO43- 、Mg2+ 、NH4+浓 度对 PO43- 、Mg2+ 、NH4+ 回收率和鸟粪石纯度的影响。结果表明，保持PO43- 、Mg2+ 、NH4+ 初始浓度等化学计量比时，PO43- 的回收率随着三种初始离子浓度的增大而提高， PO43- 的回 收率与三种初始离子浓度的自然对数值呈线性关系；Mg2+ 的回收率等于或高于PO43- 的回收 率，初始Mg2+ 浓度是PO43- 回收的限制因素；NH4+ 的回收率低于Mg2+和PO43- 的回收率20.0% 左右，NH4+初始浓度为影响鸟粪石纯度的直接因素。当保持 PO43-和 Mg2+ 的初始浓度均为 5.0mmol/L，逐步提高NH4+ 的初始浓度时，在初始浓度NH4+ :PO43-≥2:1 的条件下，生成的沉 淀中鸟粪石含量达到95.0%以上。 关键词：磷回收；鸟粪石；初始离子浓度 中图分类号：X703.1 文献识别码：A 水体的富营养化是造成我国水环境恶化的重要因素，而水中存在过多的磷（如超过 0.2mg/L ）是引起富营养化的主要原因之一[1] 。与此同时，天然磷矿石的开采将面临枯竭。 根据测算，全世界磷储量在目前开发水平下，最多能维持 50 年的时间。即使在节约使用的 前提下，最多也只能维持 100 年[2] 。以鸟粪石沉淀形式从污泥脱水滤液中回收磷，既去除污 水中的磷，又能生产农用磷肥，从而缓解水体富营养化和减少磷矿石资源的开采，是一种可 持续的污水处理工艺。 鸟粪石（MAP ）又称六水合磷酸铵镁（MgNH PO ·6H O ），是一种白色的透明晶体，较 4 4 2 大的呈晶体颗粒状，细小的呈粉末状，微溶于水，近似中性，比重为1.7[3~5] 。鸟粪石由NH4+ 、 Mg2+ 3- [6] 和PO4 按照等化学计量比结晶而成。鸟粪石的形成可由以下总反应方程式简化表示 。 2+ + 3- Mg +NH +PO +6H O→MgNH PO ·6H O↓ 4 4 2 4 4 2 2+ + 2- + Mg +NH +HPO +6H O→MgNH PO ·6H O↓+H 4 4 2 4 4 2 2+ + - + Mg +NH +H PO +6H O→MgNH PO ·6H O↓+2H 4 2 4 2 4 4 2 鸟粪石沉淀的生成主要与溶液的过饱和度、温度、pH值有关，还与Ca2+等杂质离子的浓 度有关[7] [8] 。王绍贵等 通过原水小试试验发现在pH值、水温等条件一定的情况下，原水中溶 解性磷浓度越高越有利于磷回收，但是并没有得到初始PO43- 、Mg2+和NH4+浓度与鸟粪石沉 淀效果之间的确切量化关系；Katsuura[9]和Strat