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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。传统的污水处理工艺都是通过生物或化学方法将过剩的磷除去,而没有考虑回收循环利用问题。因此,从废水中回收磷是一个急待解决的重要课题。 本文对采用鸟粪石沉淀法回收废水中磷的反应机理和工艺规律做了系统的理论和实验研究,探讨了用盐卤代替金属镁盐的可行性,并将该方法应用于实际废水中的磷回收。主要内容如下: (1)从理论上计算鸟粪石和副反应产物磷酸镁和氢氧化镁的条件性溶度积随pH的变化关系,并用浊点法测定了不同pH下鸟粪石在水中的溶解度数据。理论计算和实验结果吻合良好,二者都表明鸟粪石的溶解度随pH升高先急剧下降,后又略有回升。在此基础上又通过实验测定了Ni、Cr、Cd、Hg等几种重金属在鸟粪石沉淀中的含量,并分析了重金属夹带的机理是其磷酸盐和氢氧化物沉淀所致。综合以上理论分析和实验结果表明,鸟粪石沉淀法从废水中回收磷的最佳pH为9.0~9.5。 (2)以模拟废水为研究对象,实验考察了除pH外的其他工艺条件对磷回收率的影响,并得到了最佳工艺操作条件。结果表明:废水中磷的初始浓度会影响磷反应达到平衡的时间和磷的回收率。当磷的初始浓度小于50mg/L,氨氮投加量较小时,磷回收率只有60%左右,氨氮投加量较大时,磷回收率可达到80%以上;当磷的初始浓度大于100mg/L时,即使氨氮投加量较小,磷回收率也可达到90%以上,回收效果令人满意。但磷的初始浓度对鸟粪石沉淀反应后废水中磷的剩余浓度影响不大,基本在10~18mg/L之间。温度会影响鸟粪石的溶解度,进而影响磷的回收率,鸟粪石的溶解度随温度升高而增大,因此磷回收率随温度升高而略有下降;废水中的固体悬浮物虽然可以给鸟粪石结晶沉淀提供异相成核所需要的晶核,但对磷回收率影响不大。 (3)采用理论方程对鸟粪石溶度积随温度的变化关系做了关联,得到鸟粪石在水中的溶解热为39.14kJ/mol。 (4)实验测定了沉淀物中Ca的含量,并分析了Ca2+沉淀的机理。结果表明,