磷酸銨鎂結(jié)晶法去除和回收尿液中的磷和氮.pdf

1、氮和磷既是引起水體富營養(yǎng)化的主要因子，同時也是重要的工農(nóng)業(yè)資源。從廢水中回收磷和氮，尤其是磷，既可以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，又可以滿足資源的回收利用，實現(xiàn)資源的可持續(xù)性發(fā)展，因此相關(guān)的回收技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點和重點。尿液中同時含有較高濃度的氮和磷，是城市生活污水中氮磷的主要來源，分別占到其負(fù)荷的80％和50%，因此對尿液進(jìn)行分離并單獨處理或回收其中的氮和磷，可以減少城市污水處理廠的投資、規(guī)模和運行費用，并可以獲得氮磷資源，具有較好的經(jīng)濟(jì)效

2、益和環(huán)境效益。通過對當(dāng)前尿液處理現(xiàn)狀的分析，根據(jù)這些方法的特點和尿液的特點，選擇磷酸銨鎂（Magnesium Ammonium Phosphate,MAP）結(jié)晶法去除和回收尿液中的磷和氮，并利用實際尿液和人工配水分別對尿液中氨氮和磷濃度變化特性、MAP去除和回收尿液中氮磷影響因素、主要的回收對象、晶種投加的作用和效果、新型氣提式內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)器（AirLiftInternal Recirculation Fluidized Bed R

3、eactor,ALIRFBR）運行特性和應(yīng)用進(jìn)行了小試實驗研究和比較。
　　結(jié)果表明，高pH值不能加快尿液中氨氮和磷濃度穩(wěn)定需要的時間，初始pH越高，需要的時間越長；增加分解尿液體積比和提高溫度，都可以加快尿液中氨氮和磷濃度的變化，比例越大，溫度越高，尿液中氨氮和磷濃度穩(wěn)定所需時間越短；根據(jù)實驗結(jié)果，提出了加快尿液中氨氮和磷濃度變化穩(wěn)定的方法，為MAP工藝用于尿液中氮和磷的去除和回收提供了一種經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)處理方法。
　　MA

4、P結(jié)晶法用于去除和回收新鮮尿液和分解10d的尿液中的氮時，其去除和回收率僅達(dá)到8.8%和20%左右；在Mg2+:NH4+-N:PO43--P摩爾比為(1.2～1.3):1:1，操作pH為8.5，沉淀時間為3.0h，攪拌轉(zhuǎn)速為120r/min，攪拌反應(yīng)時間為15min時的優(yōu)化操作條件下，MAP工藝可以分別去除和回收超過95%和85%的尿液中的氨氮和磷；利用MAP結(jié)晶法單獨去除和回收尿液中的磷時，Mg2+:PO43--P摩爾比是重要的運行參

5、數(shù)。當(dāng)其摩爾比大于1.3:1時，磷的回收率超過95%，剩余PO43--P濃度小于10mg/L。其優(yōu)化的運行條件為：反應(yīng)時間為15～20min，沉淀時間為2.0h，攪拌速度為120r/min，Mg2+:PO43--P摩爾比為(1.3:1～1.5):1，pH不需要控制。
　　盡管投加鎂鹽和磷酸鹽可以獲得比較完全的氮磷去除和回收效果，但存在難以操作、運行費用高、操作條件差等缺點，投入實際應(yīng)用難度大，而從尿液中單獨去除和回收磷則具有操作簡

6、單、經(jīng)濟(jì)效益高（產(chǎn)生效益>2.30元/m3）等優(yōu)點，而且產(chǎn)物更加純凈，因此提出了MAP結(jié)晶更適于去除和回收尿液中磷的觀點。
　　得到了晶種投加條件下MAP結(jié)晶法去除和回收廢水中磷的運行條件：Mg2+:PO43--P摩爾比為(1.3～1.5):1，反應(yīng)時間9～15min，晶種投加量0.4～1.0g/L，沉淀時間1.5～2.5h，pH為9.0左右。根據(jù)此結(jié)果設(shè)計的新型ALIRFBR反應(yīng)器可以有效去除和回收低濃度含磷廢水(PO43--P

7、=21.7mg/L)中的磷，回收率可以達(dá)到78%，較不循環(huán)晶種操作提高了19%。對其它濃度的含磷廢水也較其它傳統(tǒng)MAP反應(yīng)器有更好的磷回收效果。ALIRFBR的最佳運行條件為：Mg2+:PO43--P摩爾比為(1.3～1.5):1，THRT>1.14h，晶種量0.4～1.0g/L。利用ALIRFBR去除和回收尿液中的磷，在同樣的出水剩余磷濃度條件下，可以減少Mg2+投加量的35%左右。
　　投加晶種可以大大縮短MAP反應(yīng)時間。當(dāng)晶

8、種投加量為0.442g/L時，低飽和度廢水和中等飽和度廢水中的MAP反應(yīng)平衡時間可分別由90min和35min縮短為15～20min和9min。在不投加晶種的條件下，兩種廢水中發(fā)生MAP反應(yīng)時反應(yīng)物的濃度隨反應(yīng)時間的變化呈二階冪函數(shù)關(guān)系，而投加晶種后則呈指數(shù)關(guān)系。
　　MAP結(jié)晶法去除和回收尿液中的磷和氮具有操作簡單、效果高等優(yōu)點，因此研究成果的應(yīng)用可以推動尿液分離技術(shù)的推廣應(yīng)用，為環(huán)境保護(hù)和氮磷資源的回收利用提供了一種理想的技術(shù)