CN103896237A

CN103896237A - 一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法

Info

Publication number: CN103896237A
Application number: CN201210571496.9A
Authority: CN
Inventors: 叶志隆; 陈少华; 叶欣; 沈颖; 林向宇
Original assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Current assignee: Institute of Urban Environment of CAS
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-12-26
Also published as: CN103896237B

Abstract

一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法，属于水污染控制与资源再生领域，是一种对含氮磷废水处理与利用的方法。本发明所述方法为：应用鸟粪石结晶法对废水中的氮磷进行回收，先调整废水初始pH值至8.0~10.5，充分搅拌，加入一定量的镁源进行鸟粪石结晶反应，控制反应pH在8.0~10.5和反应时间在0.1~120min；反应结束后，往溶液中加入酸将pH值降低0.5~3.0单位，即降低溶液pH值至7.5~10.0，混匀，即可提高鸟粪石颗粒的粒度。本发明在保证鸟粪石产率的前提下，通过降低水中pH值提高鸟粪石颗粒粒度，为减少鸟粪石流失量、保证废水氮磷回收效率提供了简便、有效的方法。

Description

一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法

技术领域

本发明属于水污染控制与资源再生领域，是一种对含氮磷废水的处理与利用的方法。

背景技术

废水中氮磷的大量存在是水体富营养化的主要原因之一，对水环境质量造成严重的负面影响，已成为当前重大的环境问题之一。氮磷是所有生命形式不可缺少的营养元素，也是重要的化工原料，特别是自然界中磷矿石资源的有限性，使得实现磷资源的循环利用十分必要。鸟粪石结晶法是将Mg2+加入到含有磷酸盐和氨氮的污水中，反应生成难溶的鸟粪石晶体（MgNH4PO4·6H2O）。鸟粪石结晶法不仅可以同时去除和回收氮、磷从而降低废水中的氮磷负荷，而且回收的鸟粪石是一种高效的缓释肥，可以应用在农业生成上。

鸟粪石法回收废水中氮磷时，鸟粪石晶体微粒细小的问题对氮磷回收率的影响十分突出。鸟粪石晶体十分细小，难以从水中分离，随出水流失极易造成出水水质下降，且连续运行会造成严重的设备结垢及堵塞问题。因此，提高鸟粪石颗粒粒度，能够提高废水氮磷回收的效率，对于鸟粪石法的推广和应用具有重要的实用价值。

发明内容

针对鸟粪石法回收废水中氮磷时鸟粪石晶粒细小的问题，本发明提供一种增大鸟粪石颗粒粒度，且易于实施的方法。所述方法通过如下方式实现：先调整含氮磷废水初始pH值至8.0~10.5，充分搅拌，然后加入一定比例的镁源（如MgCl2、MgSO4等）进行鸟粪石结晶反应，滴加碱（如NaOH、KOH等）控制反应的pH值在8.0~10.5和反应时间在0.1~120 min进行。反应结束后，往溶液中加入酸（如HCl、H2SO4等），将pH值降低0.5~3.0单位，即降低溶液pH值至7.5~10.0，混匀。通过上述步骤即可提高废水氮磷回收时鸟粪石颗粒的粒度。

本发明是在大量的试验测试及文献调研分析上得出的，具体原理包括以下几点：

⑴ 鸟粪石结晶反应与溶液中的构晶离子（Mg2+、PO43-和NH4+）的活度积有关，可用过饱和度来判断。按过饱和度的大小可将鸟粪石在水中的状态分为不饱和态、亚稳态和过饱和态。溶解度曲线下方为不饱和区，不可能发生结晶作用；溶解度曲线与过饱和度曲线之间为亚稳区，溶液在无籽晶条件下不会自发地发生结晶反应；过饱和度曲线上方为过饱和区（也叫‘不稳区’），溶液会自发发生鸟粪石结晶反应。鸟粪石法回收废水中氮磷时，亚稳区pH值7.5~8.0，过饱和区pH值8.0~10.5。在亚稳区内，鸟粪石结晶反应不彻底，需要籽晶进行诱导，得到的鸟粪石产率较低。因此，为了得到较高的鸟粪石产率，需控制溶液在过饱和区内，此时值pH为8.0~10.5。

⑵ 废水氮磷回收时，过饱和区条件下（pH值8.0~10.5）生成的鸟粪石颗粒粒度较小。由于水中鸟粪石晶粒表面带负电荷（-10 mv~-30 mv），降低pH值有利于提高鸟粪石表面电位，促进鸟粪石晶粒的聚集，提高颗粒的粒度。

⑶ 先在过饱和区内生成鸟粪石，然后将pH值降低0.5~3.0单位，此时溶液pH值7.5~10.0，属于亚稳区或过饱和区内，过饱和度仍在溶解度曲线之上，生成的鸟粪石不会溶解，在提高鸟粪石颗粒粒度的情况下，仍可保证较高的鸟粪石产率。

本发明所提供的废水氮磷回收时提高鸟粪石颗粒粒度的方法，能够在保证鸟粪石产率的前提下，通过降低水中pH值提高鸟粪石颗粒粒度，为减少鸟粪石流失量、保证废水氮磷回收效率提供了简便、有效的方法。

具体实施方式

实施例1：

取NH4+和PO43-浓度分别为10 mmol/L和3 mmol/L，初始pH值为7.0的养猪废水，滴加NaOH调整pH值至9.0，充分搅拌，然后加入3 mmol/L的Mg2+进行鸟粪石结晶反应，控制反应pH值9.0和反应时间30min，激光粒度仪检测此时鸟粪石颗粒粒度为90 μm。反应结束后，往溶液中加入HCl，将pH值降低至8.0，混匀，激光粒度仪检测此时鸟粪石颗粒粒度为190 μm。

实施例2：

取NH4+和PO43-浓度分别为8 mmol/L和4 mmol/L，初始pH值为7.2的养猪废水，滴加NaOH调整pH值至9.5，充分搅拌，然后加入4 mmol/L的Mg2+进行鸟粪石结晶反应，控制反应pH值9.5和反应时间30min，激光粒度仪检测此时鸟粪石颗粒粒度为60 μm。反应结束后，往溶液中加入HCl，将pH值降低至9.0，混匀，激光粒度仪检测此时鸟粪石颗粒粒度为130 μm。

实施例3：

取NH4+和PO43-浓度分别为9 mmol/L和4 mmol/L，初始pH值为6.5的养猪废水，滴加NaOH调整pH值至9.0，充分搅拌，然后加入4 mmol/L的Mg2+进行鸟粪石结晶反应，控制反应pH值9.0和反应时间30min，激光粒度仪检测此时鸟粪石颗粒粒度为80 μm。反应结束后，往溶液中加入HCl，将pH值降低至8.0，混匀，激光粒度仪检测此时鸟粪石颗粒粒度为250 μm。

Claims

1.一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法，其特征在于所述方法步骤为：应用鸟粪石结晶法对废水中的氮磷进行回收，先加碱调整废水初始pH值至8.0~10.5，充分搅拌，加入一定量的镁源进行鸟粪石结晶反应，控制反应pH值在8.0~10.5和反应时间在0.1~120 min；反应结束后，往溶液中加入酸将pH值降低0.5~3.0单位，即降低溶液pH值至7.5~10.0，混匀，即可提高鸟粪石颗粒的粒度。

2.根据权利要求1所述的一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法，其特征在于所述鸟粪石结晶反应的pH值 8.0~10.5。

3.根据权利要求1所述的一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法，其特征在于鸟粪石结晶反应后投加酸降低溶液的pH值0.5~3.0个单位，即将溶液pH值降低至7.5~10.0。

4.根据权利要求1所述的一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法，其特征在于所述的酸可以是盐酸、硝酸、硫酸、醋酸等各种类型的酸。

5.根据权利要求1所述的一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法，其特征在于所述的碱可以是NaOH、KOH等各种类型的碱。

6.根据权利要求1所述的一种提高鸟粪石颗粒粒度的方法，其特征在于所述的镁源可是MgCl2、MgO、Mg(OH)2、MgSO4、盐卤、海水等各种类型的含Mg化合物。