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磷污染是引起水体富营养化的重要原因,经济而有效地控制磷污染已成为当前亟待解决的环保问题,同时磷资源紧缺也是我们即将面对的问题,因此含磷废水中的磷资源的回收越来越被重视。目前,以磷酸铵镁(MAP)和羟基磷酸钙(HAP)沉淀的形式回收磷被认为是最有希望的技术。本文系统研究了MAP与HAP结晶法回收磷的工艺条件及影响因素。
首先考察了初始磷浓度、pH、相关离子摩尔比及反应时间对MAP和HAP法磷回收效果影响,结果表明pH和离子浓度是影响MAP和HAP法磷回收效果的两个最重要因素,其次初始磷浓度也对磷回收率及工艺条件有重要影响。MAP法回收磷时pH宜取8.0~10.0,Mg:N:P的摩尔比为2:2:1,HAP法回收磷时pH宜取9.5~11.0,Ca:P的摩尔比为2:1;MAP法回收磷所得产物是较高纯度的MAP晶体,且pH对产物形态影响不大,而HAP法回收磷所得产物是包含HAP在内的多种磷酸钙盐的混合物,且pH影响产物中各种磷酸钙盐的含量。
然后比较了包括Zn2+、Fe3+、Ca2+、C032-、SO42-以及有机酸根离子(以乙酸、丙酸和柠檬酸为代表)在内的干扰离子对MAP和HAP法回收磷效果的影响。结果表明,废水中的Zn2+导致产物中出现Zn3(PO4)2,它对磷回收率的影响效果受pH控制;Fe3+能提高磷回收率,但降低了回收产物的纯度;当废水中同时存在钙镁时,PO43-优先与Ca2+沉淀从而抑制MAP晶体的形成;废水中的CO32-导致MAP和HAP法的磷回收率下降,但它对MAP法回收产物无明显影响,而使得HAP法回收产物中含有大量CaCO3;SO42-对MAP法回收磷过程及产物纯度均无明显影响,但使HAP法的磷回收率明显下降,且产物中出现CaSO4;不同种类的有机酸对MAP和HAP法回收磷效果的影响各不相同,乙酸的影响相对较小,丙酸和柠檬酸会使得回收产物中出现钙镁的有机酸盐。
以厌氧上清液为研究对象的试验结果表明,初始磷酸盐浓度为60~70mg/L时,MAP法的最适工艺条件为Mg:P=2.0:1且pH=8.5~9.0,而HAP法的最适工艺条件为Ca:P=1.7:1且pH=9.5~10.0,MAP法回收所得产物的纯度较HAP法产物纯度高。