隨(sui)著工農業(ye)生產的(de)發展和人民生活水(shui)(shui)平的(de)提(ti)高(gao),我國氮(dan)磷(lin)污(wu)染物的(de)排(pai)放量急劇增加(jia)(jia)。在“一控(kong)雙(shuang)達(da)標”過程中,對(dui)有(you)(you)機(ji)污(wu)水(shui)(shui)特別是工業(ye)有(you)(you)機(ji)廢(fei)水(shui)(shui)進行了(le)(le)有(you)(you)效治理,但(dan)對(dui)氮(dan)磷(lin)污(wu)染基(ji)本上(shang)未加(jia)(jia)控(kong)制。氮(dan)磷(lin)污(wu)染所致(zhi)的(de)水(shui)(shui)體富(fu)營養(yang)化(hua)(hua)十分嚴重(zhong),湖(hu)泊“水(shui)(shui)華”及近海“赤潮”時有(you)(you)發生,越(yue)演越(yue)烈。水(shui)(shui)體富(fu)營養(yang)化(hua)(hua)已(yi)危害農業(ye)、漁業(ye)、旅游業(ye)等(deng)諸多行業(ye),也對(dui)飲(yin)水(shui)(shui)衛生和食品安全構成(cheng)了(le)(le)巨(ju)大的(de)威脅(xie)。經濟有(you)(you)效的(de)控(kong)制氮(dan)磷(lin)污(wu)染已(yi)成(cheng)為(wei)當前(qian)急待(dai)解(jie)決的(de)重(zhong)大環保課題。

鳥(niao)糞(fen)石,分子(zi)式(shi)為MgNH4PO4·6H2O,是(shi)一種難溶于水的白(bai)色晶體(ti),常溫下,在水中的溶解(jie)度積(ji)為2·5×10-13。通過投(tou)加化(hua)學試(shi)劑,可使廢(fei)水中的氨和磷(lin)酸鹽(yan)形成(cheng)鳥(niao)糞(fen)石,實現對氮(dan)磷(lin)污染物的同(tong)時(shi)去(qu)除(chu)。此外(wai),鳥(niao)糞(fen)石含(han)有氮(dan)磷(lin)兩種營養(yang)元素(su),是(shi)一種很好(hao)的緩釋(shi)肥。日(ri)本已有公司成(cheng)功的將鳥(niao)糞(fen)石推向化(hua)肥市場(chang)。

鳥糞石在水(shui)和(he)堿中溶解度很低(di),采用形成鳥糞石的方法來(lai)去除廢水(shui)中的氨氮(dan)和(he)磷(lin)酸鹽,具有高效簡便的特點。

像電鍍工業廢水、畜禽養殖廢水、垃圾填埋場滲濾液等均(jun)含有高(gao)濃(nong)度的氨(an)氮(dan),難以直(zhi)接進(jin)行生物(wu)處(chu)理(li),通常需(xu)要(yao)預先采用物(wu)化法(如吹脫法)進(jin)行處(chu)理(li)。

吹脫法要求(qiu)pH高達10以上,且效率不(bu)高(不(bu)超過50%),易(yi)造(zao)成二次(ci)污染。

若用(yong)鳥(niao)糞石沉淀(dian)法處理,對pH條件的(de)(de)要求(qiu)可比吹脫法降(jiang)(jiang)低,效率(lv)也更高(gao)。據Tünay等人(ren)對制(zhi)革廢水(shui)所作的(de)(de)試驗,在(zai)pH為(wei)8~9的(de)(de)條件下(xia),采用(yong)鳥(niao)糞石除磷法可使NH4+去除率(lv)高(gao)達75%以(yi)(yi)上(shang)。Li等人(ren)采用(yong)鳥(niao)糞石沉淀(dian)法,初(chu)始氨氮濃(nong)度(du)在(zai)5618 mg·L-1的(de)(de)滲濾液在(zai)15分鐘內降(jiang)(jiang)至210 mg·L-1,去除率(lv)超(chao)過96%。而pH則只(zhi)需(xu)控(kong)制(zhi)在(zai)8·5至9之(zhi)間。Chimenos等人(ren)對NH4+-N初(chu)始濃(nong)度(du)為(wei)2320 mg·L-1的(de)(de)染(ran)料廢水(shui)的(de)(de)實(shi)驗中,NH4+-N去除率(lv)也達到了90%以(yi)(yi)上(shang)。

磷一(yi)方面作(zuo)為(wei)(wei)引起富營養化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)因素(su),一(yi)方面又是十分寶貴的(de)(de)(de)(de)(de)礦產資源。在(zai)現有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)技術水(shui)(shui)(shui)(shui)平(ping)和經濟水(shui)(shui)(shui)(shui)平(ping)下,世界上已探(tan)明的(de)(de)(de)(de)(de)磷儲(chu)備量僅夠人類使用100年。由(you)于(yu)鳥(niao)糞石(shi)可(ke)以(yi)直接作(zuo)為(wei)(wei)肥料,因此(ci)被(bei)認(ren)為(wei)(wei)是最有(you)前景的(de)(de)(de)(de)(de)磷回(hui)收途徑之一(yi),第二屆磷回(hui)收國際學術會(hui)議(yi)還為(wei)(wei)此(ci)特設(she)專題,開展(zhan)有(you)關從(cong)污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)回(hui)收磷的(de)(de)(de)(de)(de)研究。厭(yan)(yan)氧消化(hua)污(wu)泥(ni)(ni)上清液中(zhong)(zhong)含有(you)較高濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)NH+4-N和PO43--P,適(shi)合運用鳥(niao)糞石(shi)沉淀法進(jin)(jin)行處理。只要(yao)添加(jia)少量的(de)(de)(de)(de)(de)Mg2+,即可(ke)以(yi)使廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)離(li)子的(de)(de)(de)(de)(de)溶度(du)(du)積達到過飽和狀(zhuang)態,形成鳥(niao)糞石(shi)沉淀。而(er)且由(you)于(yu)其(qi)SS較低,生產的(de)(de)(de)(de)(de)鳥(niao)糞石(shi)純度(du)(du)較高。Münch等人將厭(yan)(yan)氧消化(hua)污(wu)泥(ni)(ni)上清液引入(ru)一(yi)個帶(dai)沉淀區的(de)(de)(de)(de)(de)流化(hua)床反應器內,添加(jia)濃(nong)度(du)(du)為(wei)(wei)60%的(de)(de)(de)(de)(de)Mg(OH)2泥(ni)(ni)漿,以(yi)獲得足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)(de)Mg2+和堿度(du)(du)。在(zai)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)(shui)PO43-濃(nong)度(du)(du)61 mg·L-1、pH調節8·5左右(you)的(de)(de)(de)(de)(de)條件下,PO43-去除率(lv)達94%,水(shui)(shui)(shui)(shui)力停留時(shi)間只需1h。對(dui)沉淀所作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)分析發現,沉淀中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鎘、鉛、汞(gong)含量遠遠低于(yu)法定標(biao)準(zhun),P,Mg,N之比例分別為(wei)(wei)12·4%,9·1%和39%。

日本島根(Shimane)縣污(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處理(li)廠,安裝(zhuang)有(you)3套已運(yun)行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理(li)來(lai)自于該廠污(wu)(wu)泥(ni)消化(hua)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)回(hui)收(shou)裝(zhuang)置。Mg(OH)2與NaOH以1∶1摩(mo)爾比(bi)例關系(xi)投(tou)入(ru)污(wu)(wu)泥(ni)消化(hua)液(ye),以增加(jia)(jia)pH,使(shi)鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)以小顆(ke)粒狀在(zai)流化(hua)床(chuang)內沉(chen)淀。磷(lin)(lin)回(hui)收(shou)裝(zhuang)置目前能(neng)實(shi)(shi)現(xian)90%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解性磷(lin)(lin)酸(suan)鹽回(hui)收(shou),保證生物除磷(lin)(lin)達標運(yun)行。在(zai)實(shi)(shi)際(ji)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)中(zhong),鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)沉(chen)淀法(fa)(fa)存在(zai)著(zhu)種(zhong)(zhong)(zhong)種(zhong)(zhong)(zhong)限制因(yin)素。首先,許多廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮磷(lin)(lin)濃度(du)很高,但彼此之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例不能(neng)滿足鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)沉(chen)淀法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。在(zai)這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)情況下,添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)某(mou)些(xie)離(li)子可(ke)(ke)(ke)以提(ti)高沉(chen)淀效率(lv),但會增加(jia)(jia)處理(li)成本。而(er)且氮磷(lin)(lin)本身是(shi)(shi)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制目標,添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)過(guo)量會造成二(er)次污(wu)(wu)染。過(guo)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Mg2+的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)對鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)沉(chen)淀法(fa)(fa)來(lai)說是(shi)(shi)必要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),因(yin)此,廉價的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)劑(ji)是(shi)(shi)鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)沉(chen)淀法(fa)(fa)能(neng)否(fou)實(shi)(shi)際(ji)應用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。Mg(OH)2是(shi)(shi)比(bi)較(jiao)(jiao)理(li)想(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Mg2+添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)劑(ji),既增加(jia)(jia)Mg2+含量,又可(ke)(ke)(ke)提(ti)高pH。Mg(OH)2泥(ni)漿已在(zai)實(shi)(shi)際(ji)生產中(zhong)運(yun)用(yong)。初沉(chen)池污(wu)(wu)泥(ni)和(he)糞(fen)(fen)(fen)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)都(dou)有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈣鎂含量,將(jiang)它們(men)和(he)磷(lin)(lin)含量高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)混合(he)也不失為(wei)一種(zhong)(zhong)(zhong)調(diao)控Mg2+濃度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)。Hwang等(deng)人采用(yong)這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)方(fang)法(fa)(fa),將(jiang)初沉(chen)池污(wu)(wu)泥(ni)或糞(fen)(fen)(fen)水(shui)(shui)(shui)與過(guo)量攝磷(lin)(lin)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)泥(ni)以0.67∶1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體積比(bi)混合(he),再(zai)加(jia)(jia)入(ru)100 mg·L-1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Mg2+后進行厭氧消化(hua),總磷(lin)(lin)去(qu)除率(lv)可(ke)(ke)(ke)達40%~45%,總氮去(qu)除率(lv)可(ke)(ke)(ke)達35%~39%。若用(yong)海水(shui)(shui)(shui)或制鹽工業(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)鹽鹵作(zuo)為(wei)Mg2+添(tian)(tian)(tian)加(jia)(jia)劑(ji),價格更為(wei)低廉。其(qi)次,廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)pH一般在(zai)6~8之間(jian),而(er)鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)沉(chen)淀法(fa)(fa)所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)pH在(zai)8·5~9之間(jian),需要(yao)(yao)采取一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)手段來(lai)提(ti)高廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)pH。但相對于其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)淀法(fa)(fa),鳥(niao)糞(fen)(fen)(fen)石(shi)(shi)(shi)(shi)沉(chen)淀法(fa)(fa)所(suo)要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)pH條件要(yao)(yao)低,所(suo)需的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學試(shi)劑(ji)較(jiao)(jiao)少。

Battistoni通過實驗證明,厭氧(yang)消化污泥(ni)上清液的(de)CO2含量(liang)為(wei)35%~40%,僅僅通過曝(pu)氣就可(ke)使pH提高(gao)到(dao)8·5以上。不但節約了添(tian)加藥(yao)劑的(de)費用(yong),還(huan)可(ke)避免出現處理(li)后廢水(shui)鹽度過高(gao)的(de)情況(kuang)。

日本北九(jiu)洲(zhou)Hiagari污水處(chu)理廠,安裝有1個中試流化床(chuang)鳥糞石沉(chen)淀反應器,處(chu)理污泥脫水上清液,使用海水作為鳥糞石沉(chen)淀的(de)鎂源。大約70%的(de)溶解性(xing)磷酸(suan)鹽通過曝氣可以在反應器內完成沉(chen)淀,而(er)不需投加化學藥劑。

意大利Triviso污水處理廠,在污泥脫水上(shang)清(qing)液(ye)線路上(shang)安裝了(le)生產性鳥糞(fen)石(shi)結晶裝置,采用吹脫方(fang)法沉淀磷酸鹽(yan)。初步試(shi)驗結果表明:55%~64%的進水磷酸鹽(yan)能夠沉淀到回收顆(ke)粒上(shang)。

鳥糞石(shi)的(de)(de)(de)(de)溶解度很低,形(xing)成鳥糞石(shi)可(ke)使(shi)廢水中的(de)(de)(de)(de)氮(dan)磷(lin)得到有效去除。鳥糞石(shi)含有氮(dan)磷(lin)兩種營養元(yuan)素,是(shi)一種很好(hao)的(de)(de)(de)(de)緩釋肥(fei)。調控pH和各(ge)離子濃度可(ke)顯著影響(xiang)鳥糞石(shi)沉淀(dian)(dian)法(fa)的(de)(de)(de)(de)脫氮(dan)除磷(lin)效果。獲(huo)得廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)Mg2+添(tian)加劑,是(shi)鳥糞石(shi)沉淀(dian)(dian)法(fa)實際(ji)應(ying)用的(de)(de)(de)(de)關鍵。鳥糞石(shi)沉淀(dian)(dian)法(fa)對于高濃度氮(dan)磷(lin)廢水的(de)(de)(de)(de)處(chu)理具(ju)有很好(hao)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用前景。

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