鸟粪石在水和碱中溶解度很低,采用形成鸟粪石的方法来去除废水中的氨氮和磷酸盐,具有高效简便的特点。象电镀工业废水、畜禽养殖废水、垃圾填埋场渗滤液等均含有高浓度的氨氮,难以直接进行生物处理,通常需要预先采用物化法(如吹脱法)进行处理。吹脱法要求pH高达10以上,且效率不高(不超过50%),易造成二次污染。若用鸟粪石沉淀法处理,对pH条件的要求可比吹脱法降低,效率也更高。据Tünay等人对制革废水所作的试验,在pH为8~9的条件下,采用鸟粪石除磷法可使NH4+去除率高达75%以上。Li等人采用鸟粪石沉淀法,初始氨氮浓度在5618 mg·L-1的渗滤液在15分钟内降至210 mg·L-1,去除率超过96%。而pH则只需控制在8·5至9之间。Chimenos等人对NH4+-N初始浓度为2320 mg·L-1的染料废水的实验中,NH4+-N去除率也达到了90%以上。磷一方面作为引起富营养化的关键因素,一方面又是十分宝贵的矿产资源。在现有的技术水平和经济水平下,世界上已探明的磷储备量仅够人类使用100年。由于鸟粪石可以直接作为肥料,因此被认为是最有前景的磷回收途径之一,第二届磷回收国际学术会议还为此特设专题,开展有关从污水中回收磷的研究。厌氧消化污泥上清液中含有较高浓度的NH+4-N和PO43--P,适合运用鸟粪石沉淀法进行处理。只要添加少量的Mg2+,即可以使废水中的各种离子的溶度积达到过饱和状态,形成鸟粪石沉淀。而且由于其SS较低,生产的鸟粪石纯度较高。Münch等人将厌氧消化污泥上清液引入一个带沉淀区的流化床反应器内,添加浓度为60%的Mg(OH)2泥浆,以获得足够的Mg2+和碱度。在进水PO43-浓度61 mg·L-1、pH调节8·5左右的条件下,PO43-去除率达94%,水力停留时间只需1h。对沉淀所作的分析发现,沉淀中的镉、铅、汞含量远远低于法定标准,P,Mg,N之比例分别为12·4%,9·1%和39%。日本岛根(Shimane)县污水处理厂,安装有3套已运行的处理来自于该厂污泥消化液的鸟粪石回收装置。Mg(OH)2与NaOH以1∶1摩尔比例关系投入污泥消化液,以增加pH,使鸟粪石以小颗粒状在流化床内沉淀。磷回收装置目前能实现90%的溶解性磷酸盐回收,保证生物除磷达标运行。在实际废水处理中,鸟粪石沉淀法存在着种种限制因素。首先,许多废水中的氮磷浓度很高,但彼此之间的比例不能满足鸟粪石沉淀法的要求。在这种情况下,添加某些离子可以提高沉淀效率,但会增加处理成本。而且氮磷本身是废水处理的控制目标,添加过量会造成二次污染。过量的Mg2+的添加对鸟粪石沉淀法来说是必要的,因此,廉价的添加剂是鸟粪石沉淀法能否实际应用的关键。Mg(OH)2是比较理想的Mg2+添加剂,既增加Mg2+含量,又可提高pH。Mg(OH)2泥浆已在实际生产中运用。初沉池污泥和粪水中都有较高的钙镁含量,将它们和磷含量高的污泥混合也不失为一种调控Mg2+浓度的方法。Hwang等人采用这种方法,将初沉池污泥或粪水与过量摄磷后的污泥以0·67∶1的体积比混合,再加入100 mg·L-1的Mg2+后进行厌氧消化,总磷去除率可达40%~45%,总氮去除率可达35%~39%。若用海水或制盐工业中的废盐卤作为Mg2+添加剂,价格更为低廉。其次,废水的pH一般在6~8之间,而鸟粪石沉淀法所需的pH在8·5~9之间,需要采取一定的手段来提高废水的pH。但相对于其他的沉淀法,鸟粪石沉淀法所要求的pH条件要低,所需的化学试剂较少。

    Battistoni通过实验证明,厌氧消化污泥上清液的CO2含量为35%~40%,仅仅通过曝气就可使pH提高到8·5以上。不但节约了添加药剂的费用,还可避免出现处理后废水盐度过高的情况。日本北九洲Hiagari污水处理厂,安装有1个中试流化床鸟粪石沉淀反应器,处理污泥脱水上清液,使用海水作为鸟粪石沉淀的镁源。大约70%的溶解性磷酸盐通过曝气可以在反应器内完成沉淀,而不需投加化学药剂。意大利Triviso污水处理厂,在污泥脱水上清液线路上安装了生产性鸟粪石结晶装置,采用吹脱方法沉淀磷酸盐。初步试验结果表明:55%~64%的进水磷酸盐能够沉淀到回收颗粒上。

    鸟粪石的溶解度很低,形成鸟粪石可使废水中的氮磷得到有效去除。鸟粪石含有氮磷两种营养元素,是一种很好的缓释肥。调控pH和各离子浓度可显著影响鸟粪石沉淀法的脱氮除磷效果。获得廉价的Mg2+添加剂,是鸟粪石沉淀法实际应用的关键。鸟粪石沉淀法对于高浓度氮磷废水的处理具有很好的应用前景。

    随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,我国氮磷污染物的排放量急剧增加。在“一控双达标”过程中,对有机污水特别是工业有机废水进行了有效治理,但对氮磷污染基本上未加控制。氮磷污染所致的水体富营养化十分严重,湖泊“水华”及近海“赤潮”时有发生,越演越烈。水体富营养化已危害农业、渔业、旅游业等诸多行业,也对饮水卫生和食品安全构成了巨大的威胁。经济有效的控制氮磷污染已成为当前急待解决的重大环保课题。鸟粪石,分子式为MgNH4PO4·6H2O,是一种难溶于水的白色晶体,常温下,在水中的溶解度积为2·5×10-13。通过投加化学试剂,可使废水中的氨和磷酸盐形成鸟粪石,实现对氮磷污染物的同时去除。此外,鸟粪石含有氮磷两种营养元素,是一种很好的缓释肥。日本已有公司成功的将鸟粪石推向化肥市场。

    鸟粪石在水和碱中溶解度很低,采用形成鸟粪石的方法来去除废水中的氨氮和磷酸盐,具有高效简便的特点。象电镀工业废水、畜禽养殖废水、垃圾填埋场渗滤液等均含有高浓度的氨氮,难以直接进行生物处理,通常需要预先采用物化法(如吹脱法)进行处理。吹脱法要求pH高达10以上,且效率不高(不超过50%),易造成二次污染。若用鸟粪石沉淀法处理,对pH条件的要求可比吹脱法降低,效率也更高。据Tünay等人对制革废水所作的试验,在pH为8~9的条件下,采用鸟粪石除磷法可使NH4+去除率高达75%以上。Li等人采用鸟粪石沉淀法,初始氨氮浓度在5618 mg·L-1的渗滤液在15分钟内降至210 mg·L-1,去除率超过96%。而pH则只需控制在8·5至9之间。Chimenos等人对NH4+-N初始浓度为2320 mg·L-1的染料废水的实验中,NH4+-N去除率也达到了90%以上。磷一方面作为引起富营养化的关键因素,一方面又是十分宝贵的矿产资源。在现有的技术水平和经济水平下,世界上已探明的磷储备量仅够人类使用100年。由于鸟粪石可以直接作为肥料,因此被认为是最有前景的磷回收途径之一,第二届磷回收国际学术会议还为此特设专题,开展有关从污水中回收磷的研究。厌氧消化污泥上清液中含有较高浓度的NH+4-N和PO43--P,适合运用鸟粪石沉淀法进行处理。只要添加少量的Mg2+,即可以使废水中的各种离子的溶度积达到过饱和状态,形成鸟粪石沉淀。而且由于其SS较低,生产的鸟粪石纯度较高。Münch等人将厌氧消化污泥上清液引入一个带沉淀区的流化床反应器内,添加浓度为60%的Mg(OH)2泥浆,以获得足够的Mg2+和碱度。在进水PO43-浓度61 mg·L-1、pH调节8·5左右的条件下,PO43-去除率达94%,水力停留时间只需1h。对沉淀所作的分析发现,沉淀中的镉、铅、汞含量远远低于法定标准,P,Mg,N之比例分别为12·4%,9·1%和39%。日本岛根(Shimane)县污水处理厂,安装有3套已运行的处理来自于该厂污泥消化液的鸟粪石回收装置。Mg(OH)2与NaOH以1∶1摩尔比例关系投入污泥消化液,以增加pH,使鸟粪石以小颗粒状在流化床内沉淀。磷回收装置目前能实现90%的溶解性磷酸盐回收,保证生物除磷达标运行。在实际废水处理中,鸟粪石沉淀法存在着种种限制因素。首先,许多废水中的氮磷浓度很高,但彼此之间的比例不能满足鸟粪石沉淀法的要求。在这种情况下,添加某些离子可以提高沉淀效率,但会增加处理成本。而且氮磷本身是废水处理的控制目标,添加过量会造成二次污染。过量的Mg2+的添加对鸟粪石沉淀法来说是必要的,因此,廉价的添加剂是鸟粪石沉淀法能否实际应用的关键。Mg(OH)2是比较理想的Mg2+添加剂,既增加Mg2+含量,又可提高pH。Mg(OH)2泥浆已在实际生产中运用。初沉池污泥和粪水中都有较高的钙镁含量,将它们和磷含量高的污泥混合也不失为一种调控Mg2+浓度的方法。Hwang等人采用这种方法,将初沉池污泥或粪水与过量摄磷后的污泥以0·67∶1的体积比混合,再加入100 mg·L-1的Mg2+后进行厌氧消化,总磷去除率可达40%~45%,总氮去除率可达35%~39%。若用海水或制盐工业中的废盐卤作为Mg2+添加剂,价格更为低廉。其次,废水的pH一般在6~8之间,而鸟粪石沉淀法所需的pH在8·5~9之间,需要采取一定的手段来提高废水的pH。但相对于其他的沉淀法,鸟粪石沉淀法所要求的pH条件要低,所需的化学试剂较少。

    Battistoni通过实验证明,厌氧消化污泥上清液的CO2含量为35%~40%,仅仅通过曝气就可使pH提高到8·5以上。不但节约了添加药剂的费用,还可避免出现处理后废水盐度过高的情况。日本北九洲Hiagari污水处理厂,安装有1个中试流化床鸟粪石沉淀反应器,处理污泥脱水上清液,使用海水作为鸟粪石沉淀的镁源。大约70%的溶解性磷酸盐通过曝气可以在反应器内完成沉淀,而不需投加化学药剂。意大利Triviso污水处理厂,在污泥脱水上清液线路上安装了生产性鸟粪石结晶装置,采用吹脱方法沉淀磷酸盐。初步试验结果表明:55%~64%的进水磷酸盐能够沉淀到回收颗粒上。

    鸟粪石的溶解度很低,形成鸟粪石可使废水中的氮磷得到有效去除。鸟粪石含有氮磷两种营养元素,是一种很好的缓释肥。调控pH和各离子浓度可显著影响鸟粪石沉淀法的脱氮除磷效果。获得廉价的Mg2+添加剂,是鸟粪石沉淀法实际应用的关键。鸟粪石沉淀法对于高浓度氮磷废水的处理具有很好的应用前景。

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外文文献:

1.Landfill leachate treatment: Review and opportunity,S. Renou, J.G. Givaudan, S. Poulain, F. Dirassouyan and P. Moulin.Journal of Hazardous Materials, In Press, Corrected Proof, Available online 26 September 2007

2.Nutrients removal and recovery by crystallization of magnesium ammonium phosphate from synthetic swine wastewater.Yonghui Song, Peng Yuan, Binghui Zheng, Jianfeng Peng, Fang Yuan and Ying Gao.Chemosphere, Volume 69, Issue 2, September 2007, Pages 319-324

3.Recovery of ammonia nitrogen from industrial wastewater treatment as struvite slow releasing fertilizer.G. El Diwani, Sh. El Rafie, N.N. El Ibiari and H.I. El-Aila.Desalination, Volume 214, Issues 1-3, 15 August 2007, Pages 200-214

4.Repeated use of MAP decomposition residues for the removal of high ammonium concentration from landfill leachate.Shilong He, Yu Zhang, Min Yang, Wenli Du and Hiroyuki Harada.Chemosphere, Volume 66, Issue 11, February 2007, Pages 2233-2238

5.Modeling the crystallization of magnesium ammonium phosphate for phosphorus recovery.Jiansen Wang, Yonghui Song, Peng Yuan, Jianfeng Peng and Maohong Fan.Chemosphere, Volume 65, Issue 7, November 2006, Pages 1182-1187


中文文献:

1.鸟粪石结晶沉淀法处理氨氮废水的应用研究,徐远; 蒋京东; 马三剑; 刘锋.污染防治技术,2006年 06期 

2.鸟粪石除磷工艺研究进展,佟娟; 陈银广; 顾国维,化工进展, 2007年 04期

3.鸟粪石沉淀过程中的影响因素实验研究,邹雪; 赵宗升,山西建筑,2007年 16期  

4.以鸟粪石的形式在污水处理厂回收磷的研究,王绍贵; 张兵; 汪慧贞;环境工程, 2005年 03期 

5.鸟粪石沉淀法在废水除磷脱氮中的应用,李金页; 郑平;中国沼气,2004年 01期

6.鸟粪石沉淀法回收废水中磷的研究,周峰,华侨大学(硕士论文)

7.以鸟粪石形式从污水处理厂同时回收氨氮和磷的研究,陈瑶;湖南大学(硕士论文)

8.MAP法处理焦化废水中氨氮的研究,王香平,崔节虎,刘军坛,郑宾国,内江科技,2006年9期

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