晶析辅助化学沉淀法处理高含磷废水
1.研究路线
控制适当pH，在不断搅拌条件下，将氯化镁、碳酸氢铵加入到高含磷模拟废水中，反应产物MgNH4PO4•6H2O是一种缓效复合肥，在水中的溶解度很小，容易过滤而从水中去除。在试验过程中，虽然有较高的除磷率，但得到的一次处理液中的磷浓度却高于排放标准十几倍。我们曾对该反应体系进行过理论计算，结果表明:除磷反应结束后，若pH在7.5以下，一次处理液中理论磷质量浓度仅为0.1mg/L。分析认为，试验和理论计算的差距主要是由沉淀反应中过小的、处于亚稳态的沉淀不能顺利滤出造成的。进而，我们设计和开发了晶析辅助化学沉淀法处理高含磷废水新工艺，以除去一次处理液中这部分磷。
采用晶析法除磷，国内的报道很少，所用的晶种有磷灰石、炼钢转炉的炉渣等。前苏联和日本等国家也都进行过这方面的研究，尤以日本的研究最为广泛，所用的晶种有胶状金属氧化物、浮石、活性氧化镁熔渣等。这些方法的晶种添加物均为非结晶母体，需特别处理才可以使用，且处理运行费用高，而且处理液的初始磷浓度相对较低。在该体系中，一次处理液除含有未沉淀下来的MgNH4PO4•6H2O小结晶外，还有未反应的磷及未反应的复合沉淀剂。我们在借鉴国内外晶析法的作用原理和试验结果后，提出了以除磷化学沉淀产物MgNH4PO4•6H2O作为晶种去除一次处理液中磷的方法。
2.试验流程
2.1 间歇法
间歇法的试验流程如图1所示。将一定量的晶种加入到250mL(以下同)的一次处理液中，搅拌转速控制在120r/min，搅拌时间15min，静置30min，然后过滤得二次处理液。分析二次处理液中的磷浓度，计算其中的残留磷浓度。
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2.2 连续法
将待处理的一次处理液放置不同的时间，按图2所示流程操作，分析二次处理液中的磷浓度，计算其中的残留磷浓度。
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获得的连续晶析除磷结果见表2。
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从表2可以看出，以磷灰石为晶种，当进水中磷质量浓度为16.3mg/L时，要使出水中磷质量浓度达到2.0mg/L以下的国家排放标准要求，水力停留时间约需0.27h；而以MgNH4PO4•6H2O为晶种，进水中磷质量浓度为18.68mg/L时，将其静置2.7h，水力停留时间只需0.1h左右就可达到该标准。单从这一点来看，后者就比前者提高处理能力2.7倍。若维持同样的停留时间0.27h，则处理后水中的磷浓度会更低。
以磷灰石为晶种，需事先对磷灰石进行一定的处理，使其保持所要求的洁净程度和粒度，以适应晶析反应的要求。另外，水溶液须维持一定的pH。这是因为磷灰石除对磷有吸附作用外，其中的一些溶解度较大的钙磷酸盐会结合水中的磷形成溶解度极小的羟基磷酸钙，高pH更有利于羟基磷酸钙的形成。而MgNH4PO4•6H2O则可直接作为晶种使用，且无须高pH条件。
4 结论
a)用化学沉淀法处理高含磷废水时，一次处理液中的磷浓度不能达到国家Ⅱ类水排放标准。我们以化学沉淀所得的MgNH4PO4•6H2O为晶种，采用晶析法辅助化学沉淀法进行处理，试验表明，连续法优于间歇法。采用连续法时，一次处理液放置时间2.7h，水力停留时间维持在0.1h左右，二次处理液的磷浓度就可以达到国家Ⅱ类水排放标准。
b)同以磷灰石为晶种的晶析法相比，以MgNH4PO4•6H2O为晶种的反应体系无须添加其他物质作晶种，操作简单，不产生其他废渣，有利于回收复合肥。
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