1.研究路線
控制適當(dāng)pH，在不斷攪拌條件下，將氯化鎂、碳酸氫銨加入到高含磷模擬廢水中，反應(yīng)產(chǎn)物MgNH4PO4•6H2O是一種緩效復(fù)合肥，在水中的溶解度很小，容易過(guò)濾而從水中去除。在試驗(yàn)過(guò)程中，雖然有較高的除磷率，但得到的一次處理液中的磷濃度卻高于排放標(biāo)準(zhǔn)十幾倍。我們?cè)鴮?duì)該反應(yīng)體系進(jìn)行過(guò)理論計(jì)算，結(jié)果表明:除磷反應(yīng)結(jié)束后，若pH在7.5以下，一次處理液中理論磷質(zhì)量濃度僅為0.1mg/L。分析認(rèn)為，試驗(yàn)和理論計(jì)算的差距主要是由沉淀反應(yīng)中過(guò)小的、處于亞穩(wěn)態(tài)的沉淀不能順利濾出造成的。進(jìn)而，我們?cè)O(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了晶析輔助化學(xué)沉淀法處理高含磷廢水新工藝，以除去一次處理液中這部分磷。
采用晶析法除磷，國(guó)內(nèi)的報(bào)道很少，所用的晶種有磷灰石、煉鋼轉(zhuǎn)爐的爐渣等。前蘇聯(lián)和日本等國(guó)家也都進(jìn)行過(guò)這方面的研究，尤以日本的研究比較為廣泛，所用的晶種有膠狀金屬氧化物、浮石、活性氧化鎂熔渣等。這些方法的晶種添加物均為非結(jié)晶母體，需特別處理才可以使用，且處理運(yùn)行費(fèi)用高，而且處理液的初始磷濃度相對(duì)較低。在該體系中，一次處理液除含有未沉淀下來(lái)的MgNH4PO4•6H2O小結(jié)晶外，還有未反應(yīng)的磷及未反應(yīng)的復(fù)合沉淀劑。我們?cè)诮梃b國(guó)內(nèi)外晶析法的作用原理和試驗(yàn)結(jié)果后，提出了以除磷化學(xué)沉淀產(chǎn)物MgNH4PO4•6H2O作為晶種去除一次處理液中磷的方法。
2.試驗(yàn)流程
2.1 間歇法
間歇法的試驗(yàn)流程如圖1所示。將一定量的晶種加入到250mL(以下同)的一次處理液中，攪拌轉(zhuǎn)速控制在120r/min，攪拌時(shí)間15min，靜置30min，然后過(guò)濾得二次處理液。分析二次處理液中的磷濃度，計(jì)算其中的殘留磷濃度。
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2.2 連續(xù)法
將待處理的一次處理液放置不同的時(shí)間，按圖2所示流程操作，分析二次處理液中的磷濃度，計(jì)算其中的殘留磷濃度。
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獲得的連續(xù)晶析除磷結(jié)果見(jiàn)表2。
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從表2可以看出，以磷灰石為晶種，當(dāng)進(jìn)水中磷質(zhì)量濃度為16.3mg/L時(shí)，要使出水中磷質(zhì)量濃度達(dá)到2.0mg/L以下的國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，水力停留時(shí)間約需0.27h；而【生活污水處理設(shè)備】以MgNH4PO4•6H2O為晶種，進(jìn)水中磷質(zhì)量濃度為18.68mg/L時(shí)，將其靜置2.7h，水力停留時(shí)間只需0.1h左右就可達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)。單從這一點(diǎn)來(lái)看，后者就比前者提高處理能力2.7倍。若維持同樣的停留時(shí)間0.27h，則處理后水中的磷濃度會(huì)更低。
以磷灰石為晶種，需事先對(duì)磷灰石進(jìn)行一定的處理，使其保持所要求的潔凈程度和粒度，以適應(yīng)晶析反應(yīng)的要求。另外，水溶液須維持一定的pH。這是因?yàn)榱谆沂龑?duì)磷有吸附作用外，其中的一些溶解度較大的鈣磷酸鹽會(huì)結(jié)合水中的磷形成溶解度極小的羥基磷酸鈣，高pH更有利于羥基磷酸鈣的形成。而MgNH4PO4•6H2O則可直接作為晶種使用，且無(wú)須高pH條件。
4 結(jié)論
a)用化學(xué)沉淀法處理高含磷廢水時(shí)，一次處理液中的磷濃度不能達(dá)到國(guó)家Ⅱ類水排放標(biāo)準(zhǔn)。我們以化學(xué)沉淀所得的MgNH4PO4•6H2O為晶種，采用晶析法輔助化學(xué)沉淀法進(jìn)行處理，試驗(yàn)表明，連續(xù)法優(yōu)于間歇法。采用連續(xù)法時(shí)，一次處理液放置時(shí)間2.7h，水力停留時(shí)間維持在0.1h左右，二次處理液的磷濃度就可以達(dá)到國(guó)家Ⅱ類水排放標(biāo)準(zhǔn)。
b)同以磷灰石為晶種的晶析法相比，以MgNH4PO4•6H2O為晶種的反應(yīng)體系無(wú)須添加其他物質(zhì)作晶種，操作簡(jiǎn)單，不產(chǎn)生其他廢渣，有利于回收復(fù)合肥。
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