从废水中回收磷的主要方法和常见工艺VIP免费

第30卷第10期2007年10月环境科学与技术基金项目:福建省科技计划项目(2006H0028)作者简介:方海峰(1979-),男,硕士研究生,从事水处理研究,(电子信箱)fhfdzf99@tom.com;*通讯作者:教授,博士生导师,(电话)0595-22693500(电子信箱)linlab@hqu.edu.cn。从废水中回收磷的主要方法和常见工艺方海峰,黄颖,林金清*(华侨大学材料学院环境科学与工程系,泉州362021)摘要:磷污染是引起水体富营养化的重要原因,磷资源紧缺是我们即将面对的事实,同时解决这两方面问题的办法就是必须从含磷废水中回收磷。文章叙述从废水中回收磷的主要方法和原理,并介绍常见工艺流程。关键词:废水处理;磷回收;化学沉淀法;磷酸铵镁中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1003-6504(2007)10-0104-04氮磷的过量排放,会引起水体富营养化,并导致沿海海域赤潮频繁发生。就污水对水体富营养化作用来说,磷的作用远大于氮[1]。水体中磷的主要来源是农业生产中肥料的流失、人和动物的排泄物及使用洗涤剂产生的废液等[2]。磷的过量排放除引起水体富营养化外,还会产生其它问题。1939年Rawn等人就发表了在污泥消化液输送管线内有磷酸铵镁(MAP)形成的报道,20世纪60年代美国洛杉矶的Hyperion污水处理厂发现,由于MAP在污泥消化管线内壁的累积,使得管线的直径减少到原来的一半,严重的影响了污水处理厂的正常运行[3];而另一个更重要的问题是:陆地的磷通过矿化和溶化作用转为可溶性磷进入水体后最终汇入大海,磷在自然界中的流动是单向的,即磷是一种不可再生的宝贵资源,且以目前磷的储存量及使用速度预测,世界上磷的储存量仅可供人类再使用100a[4]。把磷过量排放所带来的水体污染、磷资源枯竭以及污水中过高的磷在污水处理过程中形成MAP而堵塞管道等问题统称为“磷问题”。可见,“磷问题”已是摆在环境和资源专家面前一个亟待解决的重大课题。目前关于磷回收的国际性会议已经召开三次,首次于1998年在英国的Warwick大学召开,2001年第二届在荷兰,2004年第三届在英国Cranfield大学[5]。这三次国际性磷回收会议总结了发达国家对磷回收的最新研究进展及实际运行状况。对磷回收研究较晚的国家开展从废水中回收磷的研究起到了积极的指导作用。目前我国去除废水中磷的方法主要有生物法和化学法,这两种方法虽然都可以降低废水中磷的含量,但磷只是从废水转移至污泥中,没有做到磷资源的回收。近几年国内的研究人员已开始重视磷回收的研究[6-12],郝晓地教授还在北京的高碑店污水处理厂建立了中试实验装置[6-13]。本文简要综述从废水中回收磷的主要方法原理及几种常见的工艺流程。1从废水中回收磷的原理及常用沉淀剂目前从废水中回收磷的主要方法是采用化学沉淀法,即向废水中投加一定量的金属盐类或者某种聚合物,使废水中溶解的磷形成难溶盐或氢氧化物而沉淀,所采用的沉淀剂通常有Fe3+、Al3+盐,或含Ca化合物,近几年研究较多的是采用Ca2+盐和Mg2+盐。1.1Fe3+盐,Al3+盐作为沉淀剂从废水中回收磷最初采用的是Fe3+和Al3+盐沉淀法,这也是从废水中去除磷时最常用的方法。由于Fe3+盐,Al3+盐的反应形式相似,故放在一起叙述。为了表达的简化,用Me3+代表Fe3+和Al3+,反应式如(1)、(2)、(3)式(式中的n=0,1,2)[14-15]:主反应:Me3++HnPO43-n→MePO4+nH+(1)副反应:Me3++3HCO3-→Me(OH)3+3CO2(2)Me3++3OH-→Me(OH)3(3)从反应方程式可以看出,随着反应的进行,pH值是降低的。因此,提高pH值有利于反应向右进行,但pH值过高,会导致Me(OH)3的生成,不利于HnPO43-n的回收同时使得Me3+盐的投加量增大,但是由于Me(OH)3具有絮凝作用,在沉淀的过程中能够吸附不易沉淀的含磷的悬浮物,这样也有助于总磷的回收。除了铁盐外,在实际的处理中还可以采用亚铁盐,投加于曝气沉砂池或活性污泥法曝气池中,亚铁被氧化为高铁与磷生成的磷酸铁具有很好的沉降性[16]。式(1)、(2)是沉淀物的简化表达方式,由于实际废水中有钙离子和碳酸盐离子存在,根据经验公式沉淀物为下面的形式(方程式下标字母代表经验系数)[15]:主产物:CakMem(H2PO4)f(OH)h(HCO3)c副产物:Mex(OH)y(HCO3)z1.2Ca2+盐作为沉淀剂利用钙盐作为沉淀剂是一种已被广泛应用的除104··磷方法,这是因为钙盐价格低且操作简单,因此,在第二届国际磷...