晶析輔助化學沉淀法處理高含磷廢水

更新時間：2008-12-11 13:53 來源：作者: 閱讀：1521

1.研究路線

        控制適當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，反應產物MgNH₄PO₄•6H₂O是一種緩效復合肥，在水中的溶解度很小，容易過濾而從水中去除。在試驗過程中，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準十幾倍。我們曾對該反應體系進行過理論計算，結果表明:除磷反應結束后，若pH在7.5以下，一次處理液中理論磷質量濃度僅為0.1mg/L。分析認為，試驗和理論計算的差距主要是由沉淀反應中過小的、處于亞穩態的沉淀不能順利濾出造成的。進而，我們設計和開發了晶析輔助化學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，國內的報道很少，所用的晶種有磷灰石、煉鋼轉爐的爐渣等。前蘇聯和日本等國家也都進行過這方面的研究，尤以日本的研究最為廣泛，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晶母體，需特別處理才可以使用，且處理運行費用高，而且處理液的初始磷濃度相對較低。在該體系中，一次處理液除含有未沉淀下來的MgNH₄PO₄•6H₂O小結晶外，還有未反應的磷及未反應的復合沉淀劑。我們在借鑒國內外晶析法的作用原理和試驗結果后，提出了以除磷化學沉淀產物MgNH₄PO₄•6H₂O作為晶種去除一次處理液中磷的方法。

2.試驗流程

2.1　間歇法

        間歇法的試驗流程如圖1所示。將一定量的晶種加入到250mL(以下同)的一次處理液中，攪拌轉速控制在120r/min，攪拌時間15min，靜置30min，然后過濾得二次處理液。分析二次處理液中的磷濃度，計算其中的殘留磷濃度。

2.2 連續法

將待處理的一次處理液放置不同的時間，按圖2所示流程操作，分析二次處理液中的磷濃度，計算其中的殘留磷濃度。

獲得的連續晶析除磷結果見表2。

        從表2可以看出，以磷灰石為晶種，當進水中磷質量濃度為16.3mg/L時，要使出水中磷質量濃度達到2.0mg/L以下的國家排放標準要求，水力停留時間約需0.27h；而以MgNH₄PO₄•6H₂O為晶種，進水中磷質量濃度為18.68mg/L時，將其靜置2.7h，水力停留時間只需0.1h左右就可達到該標準。單從這一點來看，后者就比前者提高處理能力2.7倍。若維持同樣的停留時間0.27h，則處理后水中的磷濃度會更低。

        以磷灰石為晶種，需事先對磷灰石進行一定的處理，使其保持所要求的潔凈程度和粒度，以適應晶析反應的要求。另外，水溶液須維持一定的pH。這是因為磷灰石除對磷有吸附作用外，其中的一些溶解度較大的鈣磷酸鹽會結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，且無須高pH條件。

4　結論　　

        a)用化學沉淀法處理高含磷廢水時，一次處理液中的磷濃度不能達到國家Ⅱ類水排放標準。我們以化學沉淀所得的MgNH₄PO₄•6H₂O為晶種，采用晶析法輔助化學沉淀法進行處理，試驗表明，連續法優于間歇法。采用連續法時，一次處理液放置時間2.7h，水力停留時間維持在0.1h左右，二次處理液的磷濃度就可以達到國家Ⅱ類水排放標準。　　
        b)同以磷灰石為晶種的晶析法相比，以MgNH₄PO₄•6H₂O為晶種的反應體系無須添加其他物質作晶種，操作簡單，不產生其他廢渣，有利于回收復合肥。