氯碱生产工艺中废水回收利用

氯碱生产工艺中废水回收利用（共5篇）

篇1：氯碱生产工艺中废水回收利用

油漆生产废水回收利用研究

摘要：通过物理沉淀法对油漆生产过程中产生废水进行处理,使其中的颜料粒子等等快速沉淀,将经处理的上层清液和下层沉淀物又回收分别使用于油漆生产,防治了废水对生态环境的污染,实现了油漆生产污水零排放.作 者：范晓霞 陈克礼 作者单位：西安北方惠天化学工业有限公司,陕西,西安,710302期 刊：化学工程与装备 Journal：CHEMICAL ENGINEERING & EQUIPMENT年，卷(期)：2010,“”(3)分类号：X7关键词：油漆 生产废水 回收利用 物理沉淀

篇2：氯碱生产工艺中废水回收利用

摘要：自来水厂的生产废水可占整个水厂日产水量的3%～7%，对这部分废水进行回收利用，可以节约水资源、提高水厂的运营能力、减少废水的排放量。文章针对自来水厂生产废水的回用问题进行了探讨，对直接回用和处理回用两种回用过程中所产生的水质问题进行了分析，并针对不同的水质问题提出了处理方式，对于回用水系统的设计及运行提出了一些建议。

关键词：自来水厂；生产废水；废水回收；废水利用

自来水厂的生产废水主要来自沉淀池或澄清池的排泥水和滤池的反冲洗废水，可占整个水厂日产水量的3%～7%。对这部分水进行回用，不仅可以节约水资源，提高水厂的运营能力，还可减少废水的排放量，特别是对废水排放条件较差的水厂。目前国内外的大型水厂很多在设计时都考虑了生产废水的回用措施，但由于水质的问题，有相当部分的水厂没有或不常回用。这是因为这部分废水中不仅富集了原水中几乎所有的杂质，还包括了在生产工艺中投加的各种药剂。这些物质重新回到生产系统中，再加上由此产生的生物因素（如贾弟鞭毛虫和隐孢子虫），的确具有一定的风险。因此在考虑回用时，必须要仔细研究。

一、生产废水回用的卫生安全性研究

卫生安全的饮用水，需满足三个方面的水质要求：感官性状良好；防止介水传染病的发生，确保微生物学的安全性，特别是人和动物粪便的污染可引起介水传染病的爆发流行；预防化学物质的急、慢性中毒以及其他健康危害（如致畸、致突变、致癌作用）。卫生安全性研究主要根据生产废水的特点，从微生物安全性、微量有机污染物以及致突变方面进行系统研究。

不少学者对净水厂生产废水回用的微生物安全性进行了一系列的研究，有人认为回用会造成滤后水中的“两虫”数量增加的风险，生产废水必须经过预处理方能回用；也有人认为滤池反冲洗排水直接回用不会对水处理工艺系统的处理效果造成影响，而且由于滤池反冲排水回用，增加了原水中颗粒的碰撞和吸附的机会，使得隐孢子虫卵囊或贾第鞭毛虫孢囊被吸附和包卷的机会增多，反而有利于“两虫”和颗粒的去除。混凝沉淀和过滤是常规水处理工艺去除贾第虫和隐孢子虫的重要阶段，研究表明滤后水浊度与两虫的含量具有较好的相关性，混凝效果和过滤的好坏对两虫的去除率起到非常显著的作用；强化混凝和优化过滤可以得到至少2log的去除率，有时甚至高达4log的去除率，而且滤后水浊度越低，颗粒越少，贾第鞭毛虫和隐孢子虫去除率越高。

目前国内大多数水厂也逐渐重视生产废水回用的安全性，但目前的研究多基于常规水质参数的检验，由于检测方法的复杂和费用的昂贵，即使针对水域中的贾第鞭毛虫和隐孢子虫，也只有深圳和澳门地区进行了初步检测，对生产废水直接回用是否造成水处理系统中贾第鞭毛虫和隐孢子虫的累积和泄漏问题尚未见报道。

二、生产废水的回用方式

生产废水回用的方式主要分为直接回用和处理回用。

（一）直接回用

直接回用是目前国内采用较多的方式，主要有滤池反冲洗废水直接回收和生产废水上清液回收。前者设置回收池，将滤池反冲洗废水加以收集，提升至原水絮凝前加以回收。后者设置污泥浓缩池，沉淀池排泥水和滤池反冲洗水经过浓缩，上清液提升至原水絮凝前加以回收，底部污泥进入污泥处理系统或直接排入河道或下水道。这种回用方式本身费用较低，可以结合厂区的污泥处理系统一起实施，但需加强水质监测措施，一旦回用水水质不能满足回用标准，必须降低回用负荷或不回用。

（二）处理回用

处理回用是对生产废水进行处理，使其水质满足原水的常规化学指标和生物指标后再回用。处理方式与生产废水的水质有较大关系，如果处理费用高于原水费用且原水水量充沛，则无法体现此方式的必要性

三、生产废水回用的水质问题及处理方式

生产废水在回用的过程中需注意铁、锰等常规指标及微生物指标（贾弟鞭毛虫和隐孢子虫）。

铁、锰过量摄入对人体是有慢性毒害的。锰的生理毒性比铁严重。自来水厂关注于铁、锰的去除，并非是考虑毒理学上的要求，而是因铁、锰的异味很大，而且污染生活器具，令人难以忍受，在远未达到慢性毒害的程度前早已不能饮用了。目前我国的地表水环境质量标准和生活饮用水标准中对铁和锰的标准分别为0.3mg/l和0.1mg/l。一般地下水含铁锰较高，但有些地表水中铁、锰离子的含量也超出了水质标准，虽然尚在常规处理的能力内，但如果对生产废水不加处理就进行回用，其富集作用将会影响到出厂水的水质。如上海某以黄浦江上游原水为水源的水厂，在设计中考虑了滤池反冲洗水的回用，2001年原水中铁、锰离子最高达10.0mg/l和0.32mg/l，平均值达3.2mg/l和0.12mg/l，这是其对生产废水不回用的主要原因。

在水处理方面，膜分离技术脱离了传统的化学处理范畴，转入到物理固液处理领域。与常规饮用水处理工艺相比，膜技术具有少投甚至不投加化学药剂、占地面积小、便于实现自动化等优点，并已应用于城镇自来水的深度处理上。常用的以压力为推动力的膜分离技术有微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）以及反渗透（RO）等。其特点是能够提供稳定可靠的水质，这是由于膜分离水中杂质的主要机理是机械筛滤作用，因而出水水质在很大程度上取决于膜孔径的大小。

四、回用水系统的设计及运行

在设计回收池时，应结合实际的废水排放规律，尽量做到均匀回收。减小进水的冲击负荷，但这必然造成回收池的体积放大，对厂平面布置造成一定的困难，因此必须统一考虑。例如在进行某40万m3/d水厂的设计方案时，由于其污泥脱水系统将沉淀池排泥水和滤池反冲洗水均纳入其处理范围中，因此只需考虑其上清液的收集与回用。

针对其工艺流程进行分析，排泥水浓缩池为24小时连续工作，上清液流量为165m3/h；反冲洗废水浓缩池每日工作9.5小时，上清液流量为391m3/h。

因此其最大排出流量为391＋165＝556m3/h（9.5hr），其余为165m3/h（14.5hr）。如果考虑均匀回收，则其平均流量为（556×9.5+165×14.5）/24=320m3/h。

若按平均流量回收，需增设1只上清液回收调蓄池，其容积为（556-320）×9.5=2242m3。由于场地限制，该厂无法满足如此大容积回收池，只能利用浓缩池附近的区域设置调节容量为150m3的回收池，其回收流量基本与浓缩池上清液的排放量相同。

回用水系统的处理方式根据生产废水的水质和回用要求确定，应充分考虑

其经济性和可靠性，应针对具体情况选择合适的处理流程，并以试验加以验证。

在运行时首先要制定一个回用水标准，并根据此标准配置在线的水质监测自控仪表，纳入水厂的PLC控制，以便根据其反馈值对回用水系统的运行进行控制。在水质仪表的选择时，考虑到低浊度并不能代表隐虫安全，建议用颗粒计数器检测水中颗粒数来代替浊度。

五、结论

篇3：氯碱生产工艺中废水回收利用

一、水质情况以及处理现状

1、有关水质状况的调查

1.1废水的产生和排放状况

对氯碱化工进行调研后了解到, 该企业目前的生产线包括已经建成的生产线 (已建项目) 、正在建设之中的生产线 (正建项目) , 还有在规划设计之中的生产线 (拟建项目) 。己建项目包括:年产10万吨的离子膜烧碱项目、年产10万吨的PVC项目、年产2.5万吨的三氯氢硅项目、年产5千吨的水合胼项目, 这些生产项目每天都将产生大量废水, 此外的废水来源是:为项目提供辅助生产的两台15吨锅炉产生的除尘脱硫水, 以及大量生活污水等。

正建项目包括:年产2.5万吨三氯氧硅生产项目、年产1万吨三氯乙稀项目、年产500吨2-甲基环乙醇项目, 以及年产800吨三氯丙酸生产项目。这些项目投产后也将产生大量废水。

拟建项目包括:年产7万吨的离子膜烧碱项目、年产1千吨4-二氨基苯醚生产线、设计年产量5千吨水合胼生活线、设计年产量5百吨甲基环乙焼醋酸酷项目、年产2万吨的ADC发泡剂项目, 这些拟建项目除生产线将排放大量废水外, 其辅助设施的1台75吨锅炉将产生大量除尘脱硫水。

1.2废水水质的类别

1.2.1一般性废水:此类废水指的是含有较低尝试的酸碱性和含盐量, 以及氨氮等废水。这种废水的排放源包括:氯碱项目、2-甲基环乙醇项目, 、3-氯丙酸项目、三氯乙稀项目、三氯氢硅项目在检修中所排废水、纯水站排出的浓缩水、还有生活污水。

1.2.2碱性废水:此类废水排放源主要包括PVC生产线排放的废水, 其中含有电石渣和乙块。

1.2.3高氨氮和高碱性类废水:此类废水排放源主要是水合胼生产线排放的废水。

1.2.4循环用水:循环用水产生于三氯氧硅的尾气吸收循环使用的废水, 这种废水的循环量达到7200m3/d, 除此之外, 15t吨的两台锅炉脱硫除尘过程中所用的循环水, 这种水的循环量达到2400 m3/d。

2、废水处理的现状

2.1原有污水处理系统运行状况

企业原先设置的污水处理系统主要处理以下废水源产生的废水:年产10万吨离子膜烧碱项目排放的废水、年产10万吨PVC项目排放的废水、年产2.5万吨三氯氢硅项目排放的废水、年产5千吨水合胼项目排放的废水, 两台15吨锅炉排放的除尘脱硫水, 以及生活污水。该套污水处理系统的处理工序是由简单中和与曝气沉淀所构成。PVC生产线是采用乙炔法进行生产的, 生产过程产生大量电石渣清液与电石渔, 生产水合肼过程所排放的碱性废水。该套处理系统有包括6座中间池处理设施, 可接收乙炔发生器当中的电石渣, 在平时的运转中, 一座正常使用, 另外五座处于备用状态。水合肼项目排出的碱性废水同除尘水和三氯氧硅排出的尾气吸收废水, 以及检修产生的废水也排放至中间池之内加以中和。中和后再排入污水处理站中的中和池、然后进入曙气沉降池做进一步处理, 处理后外排。通常中间池待装满电石渣后即停止运行, 此时将运行另外的中间池。停运的中间池内所装电石渣在沉降一段时间之后, 送入电石渣处理车间进行板框压滤, 处理后的滤液被输送进锅炉房, 在水膜除尘时被再利用。化盐项目的盐泥被送入特定生产线进行压滤, 所排出的滤液再排进污水处理系统中的中和池和曝气沉降池, 经处理后排入排污管。生活污水经化类池作处理, 处理之后排入排污管。

二、废水的处理和回收的总体构想。

1、生产废水的处理

氯碱项目、2-甲基环乙醇项目、3-氯丙酸项目、三氯乙稀项目所排出的废水, 加上生活污水的排放量相对较小, 废水中的酸碱性浓度不高, 所以不必做单独预处理, 再进行回收利用, 一般可收集起来直接送进废水最终处理系统。

水合胼项目所排废水在经过锅炉脱硫除尘后, 进入到最终处理系统。针对浓水站排出的废水, 可通过三氯氢硅的合成炉和空冷器检修, 再排入最终处理系进行最终处理。

PVC生产线和三氯氧硅尾气吸收的废水, 加上锅炉脱硫除尘的废水应设置各自独立的预处理系统, 并于系统之中做各自循环, 然后再排放至最终处理系统。鉴于PVC项目排放的电石渣废水、和三氯氧硅的尾气吸收用废水, 还有锅炉脱硫除尘废水均含SS浓度较高, 应于各自循环系统内釆用沉淀方法做预处理再回收利用。

2、生产废水回用

2.1 PVC生产中用水量大的工序为乙炔发生工序, 该工序的用水对于酸碱度及有机物浓度没有要求, 因此, 乙炔发生工序产生的电石渣废水经过预处理澄清后可以在该工序循环使用。

2.2三氯氢桂合成炉、空冷器检修用水一般使用新鲜水, 用水量大。这部分用水对于盐度没有要求, 而浓水站的浓水除了盐度高以外, 并不含其他污染物, 因此可以使用浓水站的浓水来代替新鲜水对三氯氧硅合成炉、空冷器检修。既可以将直接排放的浓水回收, 又可以减少三氯氧桂合成炉、空冷器检修部分的新鲜水的量。

2.3三氯氧硅尾气呈酸性, 需要用碱性水来吸收, 该部分的用水量也很大。可以釆用外排处理系统的达标废水和PVC生产废水中的强碱性废水综合来吸收三氯氧桂尾气, 若碱性不足可以通过投加电石渣的方式来增加三氯氧硅尾气吸收用水的碱性。这样, 既减少了三氯氧硅尾气吸收部分的新鲜水量, 又减少了外排废水量。

2.4锅炉烟气呈酸性, 需要碱性水来吸收。水合肼废水碱性和氨氮浓度高有机污染物浓度低, 该部分水量小, 可与PVC工序的电石渣废水混合用来锅炉脱硫除尘。

摘要：废水排放的大户之一是各类企业, 企业若通过有效措施可将大量废水进行回收利用, 既减少污染排放, 又降低了企业成本。在对企业排放的废水种类, 排放量和排水特性进行充分调查研究后, 本文提出了对废水进行处理的新思路, 即运用不同措施对废水做预处理和回用, 然后做综合处理。

篇4：氯碱生产工艺中废水回收利用

【关键词】电极箔；废水；处理；回收

前言

电子产业飞速发展，电极箔的产量也随之急剧增加，在生产电极箔的过程中会产生大量的含酸废水，这些废水如果直接排放会对环境造成极大的破坏，因此电极箔公司应严格把控对废水排放的处理，这也是国家对企业排污的硬性规定。目前含酸废水处理工艺中化学中和法比较常用，但是存在一定弊端，膜技术的发展创新使得含酸废水的处理具有更好的效果。

1.含酸废水的产生

生产电极箔主要以高纯铝（纯度99.95%以上）为主要原材料，通过腐蚀和化成两道工序来完成，腐蚀工艺的主要目的是在光箔的表面形成有序的坑洞来增加电极的表面积，用以增加成品箔的电容量。在制作工艺中所使用的酸液主要以硫酸和盐酸以一定的配比混合而成，光箔作为正极引入腐蚀槽，槽内有固定的钛板作为负极，在电化学加速下铝箔表面部分溶解进而形成腐蚀坑洞。在腐蚀过程中腐蚀槽中游离的H+不断被消耗掉，取而代之的是 Al3 +离子，在整个过程中需要不断向腐蚀槽中添加新鲜的游离酸，置换出部分旧槽液用以维持腐蚀槽槽液化学组成的稳定性，但是因此也会消耗大量的酸，产生出更多废酸液。酸的大量消耗无疑给企业生产成本增加了负担，对企业处理废水也造成了很大的压力。

化成是紧接着腐蚀的下一步工序，这一步骤是在有机酸铵盐（如己二酸铵、壬二酸铵等）或者无机弱酸中来完成的。将腐蚀箔作为正极引入化成槽并施加一个直流高压，在腐蚀箔的表面会形成一层稳定而致密的氧化层，对于提高电容器稳定性，减少漏电，是至关重要的。目前我国的生产工艺主要以己二酸铵化成为主，化成液含量很高。化成完成后的铝箔需要利用纯水清洗除去表面附着的己二酸铵液，会消耗大量的纯水资源，同时产生了大量的清洗废水。己二酸铵价格较高，随废水流失掉很可惜，而且还会大大增加企业COD及氨氮的排放总量，需要进行处理达标后方可排放，这进一步增加了企业成本并产生了额外的环境风险。

2.含酸废水处理工艺

2.1化学中和法

化学中和法是最为常见的处理含酸废水的方法，这是一种基本的化学反应，反应式为：

H++OH-→H2O，最直接的中和法就是将酸性废水与碱性废水直接混合搅拌，这是最经济简单的办法；对于浓度较高、成分简单的酸应当回收利用，比如回收再生酸、硫酸亚铁等。现在经常用的是加碱中和的办法，使酸、碱溶液充分混合，调节废水PH值达到中性。但是这种常规的中和沉淀、过滤工艺只是将酸性废水处理至可达标排放，其中的可回收利用的成分都浪费掉了，并且中和后会产生大量的固体废物形成二次污染，不仅破坏环境，更不利于企业长足发展。

2.2膜处理技术

膜技术主要是依靠离子交换膜的选择透过性，将溶液中的多种不同成分进行分离、富集、回收再利用的工艺方法，膜技术应用于含酸废液的处理能取得更好的效果，随着膜技术行业的迅速发展，工艺越来越成熟，处理工艺简便，更加高效、实用、无污染，可以将资源充分回收利用，降低了企业成本，也为环境保护贡献一份力。

（1）微滤和超滤法。微滤（MF）可除去大小约0.1～1μm的颗粒杂质，主要用于去除细菌、悬浮固体、胶体物质等，可透过溶解固体和大分子。超滤（UF）可以去除0.002～0.1μm大小的颗粒杂质，主要用于去除悬浮固体、微生物等，可以除去分子量大于1000～100000的物质，能透过溶解固体和小分子。其基本原理是被分离的溶液在借助外界压力的作用下，以一定的速度沿着具有一定孔径的滤膜面上流动，通过膜的渗透性来实现分离和浓缩的目的。微滤和超滤法对于天然水中低浓度的污染物处理及各种金属盐类的去除具有较好的效果，但是对硫酸盐的去除效率却不高。

（2）反渗透法。是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透的截留对象是所有的离子，仅让水透过膜，出水为无离子水。反渗透装置利用 RO 膜元件除去大部分（约99%）的无机离子和有机物，反渗透其实是渗透的逆过程，它的除盐机理是：半透膜的表皮上布满了许多极细的膜孔，膜的表面选择性的吸附了一层水分子，盐类溶质则被膜排斥，化合价态越高的离子被排斥越远，膜孔周围的水分子在反渗透压力的推动下，通过膜的毛细血管作用流出纯水而达到除盐目的。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，水中被截留的物质包括无机物、糖类、氨基酸、BOD、COD等，通过的物质只有水和溶剂，对高价离子及复杂单价离子的脱除率可以超过99%，对单价离子如：钠离子、钾离子、氯离子的脱除率稍低，也超过了 98%；对分子量大于 100 的有机物脱除率也可达到 98%。反渗透法与其他处理方法相比具有设备简单、运行稳定、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、适应范围广、自动化程度高和出水质量好等优点。

（3）扩散渗析法。利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子（如离子）的方法称为渗析。其工作原理是利用半透膜或选择透过性离子交换膜使溶液中的溶质由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧迁移的过程。这种过程是以浓度差为动力，所以也称为浓差渗析或自然渗析。它主要用于有机和无机电解质的分离和纯化。在酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等方面应用十分广泛。工作原理是由一定数量的膜组成不同数量的结构单元，其中每个单元由一张阴离子均相膜隔开成扩散室（A室）和渗析室（B室），在阴离子均相膜的两侧分别通入废酸液及接受液（自来水）时，废酸液（A室）侧的硫酸及其盐的浓度远高于水的一侧，因此由于浓度梯度的存在，废酸及其盐类有向B室渗透的趋势，但膜是有选择透过性的，它不会让每种离子以均等的机会通过，首先阴离子膜骨架本身带正电荷，在溶液中具有吸引带负电水化离子而排斥带正电荷水化离子的特性，故在浓度差的作用下，废酸侧的阴离子被吸引而顺利地透过膜孔道进入水的一侧。同时根据电中性要求，也会夹带带正电荷的离子，由于H+的水化半径比较小，电荷较少。而金属盐的水化离子半径较大，又是高价的，因此H+会优先通过膜，这样废液中的酸就会被分离出来。由于采用逆流操作，在废液出口处，酸室中的酸虽因扩散而大大降低浓度，仍比进口水中酸的浓度高，加上实际做膜时，可以通过侧基取代控制膜的含水量和孔径，所以扩散渗析对酸的回收率一般均能达到80%以上。扩散渗析法以浓度差作为动力，不需要额外提供能耗，是一种低功耗、省劳力、高效率、低成本、成本回收周期短的分离方法。扩散渗析系统在离子分离的过程中不引入新的组分，得到的回收酸纯度较高，用于处理铝箔腐蚀废酸，回收酸可以回收再利用，再次用于铝箔腐蚀工艺，既缓解了环境压力，又能节约成本，被广泛应用于工业酸洗废水的处理。

双极膜电渗析（EDBM）技术是近年发展起来的一种特殊的电渗析技术。它以双极膜中水直接解离变为H+及OH-为基础，可以直接将金属盐溶液转变为对应的酸和碱，不引入其它任何杂质。如果利用双极膜电渗析技术对渗析残液进行处理，就可以得到对应的游离盐酸，同时还可得到对应的碱（可以是纯净铝盐，或者部分碱化的铝盐即聚合铝盐）。纯净铝盐是重要的基础化学原料，聚合铝盐更是一种有效絮凝剂，市场需求量很大。这样一来就可实现废物利用，变废为宝。

3.结束语

目前我国的废水处理技术取得了一定的成效，也为企业创造了一些价值，基于今后的环境保护的要求与必要，企业更需致力于开发新技术应用新方法来处理废水，不仅做到资源的有效回收利用，更应当注重减少对环境的污染，相信随着膜技术的不断创新与完善，我们的废水回收处理能取得更好的成效，使得社会、环境、资源和谐发展。

参考文献：

[1]陈庆，张伟明.基于膜分离的电极箔行业减排降耗过程研究[J].水处理技术，2014.3.

篇5：氯碱生产工艺中废水回收利用

1 MAP法回收利用氮磷的基本原理及反应物的选择

1.1 基本原理

鸟粪石 (Mg NH4PO4·6H2O, 即MAP) 晶体具有独特的正交结构[1], 0℃时的溶解度仅为0.023g/L。

常温下, 在水中的溶度积为2.5×10-13, 其P2O5含量约为58%, 自然界中储量极少。当溶液中含有Mg2+、NH4+能及PO43-, 且离子浓度积大于溶度积常数时, 会自发沉淀生成鸟粪石, 反应式, 反应式如下:

反应过程的关键控制参数是PH值、溶液过饱和度和反应物浓度。MAP沉淀分为晶核形成和晶体生长两个阶段。当离子复合形成晶体胚的时候, 晶核开始形成, 晶体继续生长直到达到平衡状态[2]。

1.2 反应物的选择

在实验室研究中, 一般是向氨氮废水或模拟废水中加镁盐和添加磷酸根。主要有以下几种组合: (1) Mg Cl2+Na2HPO4; (2) Mg O+H3PO4 (85%) ;

(3) Mg Cl2+Na2HPO4; (4) Mg SO4+Na3PO4; (5) Mg SO4+Na HPO4。

赵庆良等[3]对不同沉淀剂进行了对比, 结果表明Mg Cl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O组合沉淀剂优于Mg O和H3PO4组合。Lee等[4]乘胜盐卤水作为Mg源处理养猪场厌氧化塘废水, 除磷效果与采用Mg Cl2、海水差不多, 分别为76%、75%、81%;除氮效果与之相比则略差, 分别为39%、53%、54%。

2 MAP法回收利用氮磷的主要影响因素

2.1 pH值

MAP在酸性条件下能够完全溶解, 碱性条件有利于MAP的生成和沉淀。一般而言, MAP的溶解度随着p H值的增加而降低, 但当p H值升高到9以上时, MAP的溶解度开始增加, 因为氨离子的浓度开始降低, 磷酸盐浓度将增加。p H值高于10, 沉淀的的主要成分为更难溶的Mg3 (PO4) 2;p H值高于11, 沉淀的主要成分为Mg (OH) 2[5]。大多数文献在研究鸟粪石法除氮磷时采用的p H值范围为8.0~10.7。最佳p H因污水水质和处理工艺而异。常见的p H值调节方法有吹脱CO2法和投碱法。一般采用投加Na OH调节p H值, 也有人采用Mg (OH) 2[5]。Battistoni等[6]以流化床工艺处理厌氧上清液, 采用吹脱CO2法提高p H值时, 发现p H值<8.0时, 鸟粪石形成十分缓慢。而持续曝气 (150min) 不但可以提高p H值, 还可以减少晶体形成所需时间。

2.2 n (Mg) :n (N) :n (P)

根据反应机理, 理论上讲, n (Mg) :n (N) :n (P) 应为1:1:1, 但实际实验中, 研究者发现最好的配比并非是1:1:1。提高Mg2+和PO4+浓度可以提高水中NH4+的去除率, 且当镁磷的物质的量比大于1时, 鸟粪石形成迅速, 磷的去除率随物质的量比增长而增长。但投加的镁达到一定浓度后, 磷的去除率不再变化。镁磷的物质的量比与反应的p H值有一定的关系。Katsuura[7]加入PO43-的浓度过高会使处理后的水中磷元素超标。而添加Mg2+会造成处理后的水盐度太高。因此, 大多数研究者采用的n (Mg) :n (N) :n (P) 为1.3~1.4:1.0:0.8~1.1。

2.3 反应时间

鸟粪石的形成是一个化学反应过程, 一般在在较短的时间内就能完成。通常认为反应时间对氨氮和磷的去除没有影响。但是I.Stratfal[8]认为反应时间会影响反应的粒径。当反应时间从1min增加到180min, MAP晶体大小从0.1mm增加到3mm。若要从废水中回收磷酸按镁, 就需要得到比较大的晶体颗粒, 到少需要3h的结晶时间。

2.4 MAP的纯度

MAP的纯度受初始NH4+浓度的影响, 纯度随反应后沉沦中剩余NH4+浓度增大而提高[9], 因此, 若要回收鸟粪石, 必须保持溶液中NH4+在一定范围内。NH4+的影响机理目前还不清楚, 可以是溶液中过量的NH4+能使溶液中的p H值稳定在一定范围内, 因而有利于MAP的生成[9]。

3 MAP的回收利用

3.1 MAP的用途

MAP是一种用途广泛的化工原料, 提纯后可用作化学试剂, 同时还可用在医药、建材行业以及饲料添加剂。此外, MAP因含有N、P两种元素, 可被加工成性能优良的缓释肥。这种肥料溶解和释放速度低、作物利用率高、对环境污染程度小, 且与普通肥料相比重金属含量较低, 无毒害作用。

3.2 MAP回收氮磷的经济分析

100m3污水中可以结晶出1kg的鸟粪石。如果各国都进行污水鸟粪石回收, 则每年可得63kt磷 (以P2O5计) , 从而节约开采1.6%的磷矿[10]。还有研究表明, 污泥回收磷后, 可显著减少污泥干固体质量和焚烧后灰分的产量[11]。目前国外鸟粪石回收有很好的市场前景, 每吨鸟粪石的生产成本与市场价之间的差价约为58~190美元。

我国对磷回收的研究尚处于起步阶段。目前经济因素还不可能成为氮磷回收的主要动力, 减少污泥产量、磷矿石的不可再生性、改进污泥管理等因素才是促使我国进行氮磷回收的主要因素。

4 存在问题及发展趋势

虽然MAP法已经在国内外进行了几十年的研究, 但是在实际应用中, 仍然存在很多急需解决的问题。一般废水中氨和磷酸盐的比例不平衡, 造成不能同时获得高的氮磷去除率。且目前投加的沉淀药剂成本太高, 需要寻求一些替代药剂, 比如用盐卤、海水、镁矿工业副产品代替镁盐等。尽管MAP做为肥料理论上是可行的, 但是仍缺少实际的和大范围的实验来证明其可靠性。针对MAP工艺发展所面临的问题, 今后的研究重点将是降低生产运行成本、提高鸟粪石产量和纯度、简化回收鸟粪石程序及其作为肥料在农业生产中的实用性等。

摘要：介绍了国内外鸟粪石法回收利用废水中氮磷的工艺的研究现状、工艺控制因素及经济实用性, 表明了该工艺可以在高效去除污水中氮磷的同时生成鸟粪石 (磷酸氨镁、MAP) , 一种优质肥料, 同时对该工艺的研究方向和发展前景提出展望。

关键词：鸟粪石 (磷酸氨镁, MAP) ,回收氮磷,影响因素

参考文献

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