论文部分内容阅读
磷是一种不可更新和替代的资源,目前全世界磷资源已严重短缺。磷也是造成水体富营养化的主要因素,所以研究出高效磷回收技术已成为一项迫在眉睫的战略任务。污水中的磷一般通过物理、化学或生物方法使磷转化为固体形态后予以回收。目前普遍采用的是化学沉淀结晶法回收磷,其中以鸟粪石结晶沉淀和磷酸钙沉淀形式回收磷的实例居多。
本研究以畜禽养殖废水经厌氧消化处理后的的沼气发酵液为研究对象,初始pO43p含量为60~70mg·L-1。在无外加钙源镁源的情况下,采用曝气吹脱的处理方式提升pH值来达到回收磷的目的。本文在自主研制的磷回收结晶反应器中进行了多组试验,内容分为4个部分:a.曝气在沉淀法回收沼气发酵液磷资源中的作用研究;b.磷回收过程中的影响因素研究;c.添加晶种对磷回收的影响;d.磷回收产物的肥效研究。具体结果如下:
a.试验证实了用化学沉淀法对沼气发酵液进行磷回收时采用曝气处理提升pH值的可行性,曝气方式同时可以起到搅拌的作用。发酵液pH值在曝气2h内提升明显,可迅速从7.27达到8.5,之后则变化较缓慢,12h后可基本达到最高值9.3。间歇式进水pH值提升效果优于连续式进水。增大曝气强度和HRT可加快pH值提升速度,HRT越大pH值提升幅度越大。曝气过程中发酵液的pO43-P、NH4+-N、Mg2+、Ca2+、COD均呈明显下降趋势,磷回收率最高可达65%左右,同时发酵液CODcr可下降20%~30%。
b.有机物、固体悬浮物(SS)、碳酸根和初始磷负荷4个考察的影响因素在不同进水方式,不同pH值条件下对磷回收率均有不同程度的影响,但在较高的pH值条件下影响较小,同时连续式处理相对于间歇式处理可以有效的降低干扰。间歇式处理时,pH值需控制在8.5以上,才能够更好的降低有机物的干扰。pH值为8时磷回收率Rp(t)随SS增大而减小,而在pH值为8.5和9时Rp(t)随SS增大有一定幅度的升高,pH为9.5值时Rp(t)稳定在73%左右。碳酸根浓度达到2mmol/L后,pH值为9时Rp(t)降低11%;pH值为9.5时Rp(t)降低7.8%,pH值为8.5时影响不大。初始磷负荷为50mg/L的发酵液在不同pH以及连续式处理曝气8h后Rp(t)均为最高。
c.本文采用的3种晶种材料中,凹凸棒石粉对磷回收的促进效果最好。在pH值从7.5到8.5之间海泡石粉、沸石粉和凹凸棒石粉均可将Rp(t)提高10%以上,8.5到9.5之间,添加海泡石粉和沸石粉对Rp(t)的提升幅度降低,添加凹凸棒石粉可以达到14%左右的提升幅度。海泡石粉和沸石粉添加量增大后Rp(t)有小幅的提升,但变化不规律,凹凸棒石粉的最佳添加量为0.92g/升。初始PO43--P为90mg·L-1时凹凸棒石粉对磷回收有最好的促进效果。添加凹凸棒石粉的产物在SEM图片上可看到明显的覆盖晶体,EDX图片上出现了明显的强度较大的P组分峰,从微观的角度证实了添加凹凸棒石粉的促进作用。
d.磷素释放考察试验表明,磷回收产物水溶性磷具有良好的缓释性,做为肥料使用时不易被水淋失。玉米盆栽试验证实了磷回收产物在玉米生长的肥效上可以达到与化学肥料相当的效果,在植株对磷的利用方面的效果低于磷酸一铵,但和过磷酸钙有相当的效果,明显高于钙镁磷肥。