磷酸钙盐结晶除磷工艺

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摘要:研究了主要工艺条件pH和Ca/P对磷酸钙盐结晶除磷工艺性能的影响。通过分批实验,建立了磷去除率与pH之间的指数函数关系以及磷去除率与Ca/P之间的对数函数关系。连续运试表明,在pH=9.0、Ca/P=2的条件下,磷酸钙盐结晶除磷反应器的容积负荷为1.10 kg P/(m3•d),磷去除率为51%。

灵敏度分析表明,pH对磷去除率的影响大于Ca/P,将Ca/P提高至6,容积负荷提高至1.60 kg P/(m3•d),磷去除率提高至74.3%;将pH提高至10.0,容积负荷提高至1.80 kg P/(m3•d),磷去除率提高至83.5%。工艺操作上可选pH作为优先控制对象

随着工农业的发展与人类生活水平的提高,大量含磷城市污水工业废水及农业(养殖)污水排入水体,导致了严重的环境污染和生态破坏,突出表现为水体富营养化

据报道,当水体中的总磷含量达0.015mg/L时,就可足以引发水体富营养化,它是导致近年来太湖蓝藻、沿海赤潮等环境污染事件频频发生的主要原因之一。另一方面,磷是贡献于农业和工业发展的重要资源,但其储量却十分有限,世界上探明的磷储藏量仅够人类使用100年左右。国家环境保护”十二五”规划提出了大力开展资源节约和综合利用,实现循环经济的要求,资源化除磷技术已成为废水处理的发展趋势。

废水除磷技术主要有化学沉淀法、生物除磷法和化学结晶法。化学沉淀法存在沉淀速度慢、固液分离差、污泥含水率高、难以回用等缺点;生物除磷技术存在对废水成分要求高(C:N:P=100:5:1才能满足功能微生物的需求),运行稳定性和灵活性较差,剩余污泥处理难和利用价值低等不足;化学结晶除磷技术是一类废水资源化磷技术,它通过形成难溶的磷酸铵镁(MAP)晶体或磷酸钙盐晶体(HAP)来达到除磷与回收磷的目的。

MAP法的优点是可同时去除废水中的氮和磷,产生的鸟粪石可作为缓释肥料;缺点是对废水水质要求高(同时含有高浓度氮和磷),投加的镁盐成本高,操作复杂。相比于MAP法,磷酸钙盐结晶法只针对含磷废水,投加的钙盐成本低,操作简易,产生的磷酸钙盐可用作工业生产原料,因此更具研发价值。

本实验主要研究工艺条件PH和、Ca/P对磷酸钙盐结晶除磷工艺性能的影响。

1材料与方法

1.1实验材料

模拟含磷废水:用KH2PO4配制所需磷浓度的含磷废水,浓度以Pd计。钙盐:用无水CaCl2配制,浓度以Ca计。晶种:活性炭,选用的活性炭购自山西新华活性炭厂,粒径为0.9~1.25mm。先水洗,去除轻浮的活性炭,取沉于底部的活性炭置烘箱40度下烘干,再筛分,取粒径为0.9~1.25mm的活性炭备用。采用2mol/L NaOH、2mol/L HCl调节模拟含磷废水PH。。

1.2实验装置

1.2.1分批实验

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