厌氧养猪废水中磷的化学固定与回收原理研究

摘要

从厌氧养猪废水中去除和回收磷（P）元素，对该废水的污染控制和资源化利用具有重要意义，其中磷酸钙（Calcium Phosphate, CP）结晶法是一种主要的工艺。本文系统研究了模拟和实际养猪废水体系中溶液条件对CP结晶反应效率和磷去除率的影响，获得了最佳工艺参数，利用现代仪器分析手段对产物CP进行了表征，并对CP的形成机理进行探讨。
　　首先以模拟废水为处理对象，进行了CP结晶小试烧杯实验，考察了pH值、钙（Ca）盐、氨（NH3）盐、镁（Mg）盐和碳酸根（CO32-）浓度以及多种有机物、晶种等不同条件对CP结晶反应效率、磷去除率的影响，借助扫描电镜—能谱分析仪（SEM—EDX）观察了产物形态，利用X射线衍射仪（XRD）确定了产物成分。研究表明，CP结晶反应的最佳pH值为10.0；随着Ca/P摩尔比的增加，P的去除率增大；最佳的Ca/P摩尔比为2.0，过高的Ca盐投加量对提高反应效率作用不明显；在除磷方面，镁盐和钙盐有类似的性质，都能促进除磷。有铵盐存在的条件下，当Mg2+浓度增至一定时，模拟溶液中将有磷酸铵镁（MAP）晶体产生；CO32-通过结合钙离子而减少CP晶体的生成量，使P的去除率大大降低，但不会影响CP的晶形与纯度。
　　以厌氧养猪废水为处理对象，进行了CP结晶小试实验，考察了pH值、Ca、Mg盐投加量及有机物浓度对CP结晶反应效率、磷去除率的影响。研究表明，除了增加的反应物在剂量上有所增加之外，其他的情况与模拟废水大体相当。并且在高pH值条件下增幅较大，但Ca盐浓度的变化不改变反应的最佳pH值；CP结晶反应对废水的色度以及CODCr都有一定的去除作用；有机物浓度的降低，有利于CP结晶反应的进行；XRD、SEM—EDX分析显示，在最佳结晶反应条件下从养猪废水中得到的CP纯度很高。
　　应用空气曝气方式提高养猪废水的pH值，进行CP结晶是完全可行的；pH值随着曝气时间线性升高，最高可达9.21；开始反应后，即有白色絮状沉淀出现，随后逐渐增多。扩大试验仍以曝气为基础，结果符合以钙盐为主的除磷规律，借助扫描电镜—能谱分析仪（SEM—EDX）和X射线衍射仪（XRD）验证磷酸盐结晶法除磷效果非常好。

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Contents

1 绪 论

1.1 课题的提出

1.2 国内外研究现状、发展动态

1.3 结晶法回收磷研究的目的及可行性

1.4 研究内容、方法

2 烧杯批次模拟实验

2.1 不同条件钙离子单独对磷元素的去除

2.2 不同条件镁离子单独对磷元素的去除

2.3 柠檬酸对磷酸盐沉淀的影响

2.4 无水醋酸钠对磷酸钙沉淀的影响

2.5 比较沸石晶种对磷酸钙沉淀的影响

2.6 碱度（HCO3-)对磷酸盐沉淀的影响

2.7 铵盐对磷酸盐沉淀的影响

2.8 腐植酸对磷酸盐沉淀的影响

2.9 适宜钙磷比与石灰除磷分析

2.10 不同条件钙、镁离子共同对磷元素的去除

3真实废水试验

3.1 曝气吹脱法除磷

3.2 小结

3.2 石灰作为钙源单独除磷

3.3 MgCl2.6H2O作为镁源单独除磷

3.4 钙镁共同除磷

4扩大试验

4.1 反应釜除磷

4.2 附着材料的选取

5磷酸盐沉淀的形成机理研究

5.1 晶体的形成原理

5.2 羟基磷酸钙形成机理研究

6 主要结论及建议

6.1 主要结论

6.2 存在的问题及建议

参考文献

在学科研简历

致谢