结晶法除磷
转炉渣诱导磷酸钙结晶法去除和回收废水中磷的研究
目前 国外 已有大量 的研 究文 献证 明转炉 渣能 够通过 诱导 磷 酸钙结 晶反应 ，用 于将残 留在废水 中的磷去去 除和 吸附干净 。但 国 内 关 于 转 炉 渣 诱 导 磷 酸 钙 结 晶 法 回收 和 去 除 废 水 磷 方 面 的 研 究还相 对较 少 ，这 与我国研 究起步 时间比较晚 ，研 究技术水平 有 限有 着一定 关系 。基 于此 ，本 文立足前 人的研 究成果 ，结 合相 关 实验 数据 ，探 究转 炉渣诱 导磷酸钙结 晶法回收废 水磷 。
１ 转 炉渣诱导磷 酸钙结晶法回 收废水磷的实验分 析 １．１ 实验准 备
有 研 究显 示 ，转炉 渣 中 的主 要化 学成 分 包括 氧 化钙 、三 氧 化 二 铁 、二 氧 化 硅 、氧 化 镁 以及 三 氧 化 二 铝 。由 研 究 人 员 通 过 选 取 某炼 钢厂 中 的转 炉渣 ，通 过对 其 化学 成分 进行 分 析 ，发 现在 粒径 为 ８Ｏ到 １００目中的转炉 渣 内 ，其氧化钙 的质 量分数 大约 为 ４０．５％，而 三氧化二铁 和二 氧化 硅的质量 分数则分别 为 ２５．９％以 及 １ １．６％，氧 化镁和 三氧 化二铝 的质 量分数 则分别 为 ８。６％以 及 ２．４％。其在 将这 一转 炉渣 作 为实验 对 象 的同时 ，选择 某养 猪场 中的废 水和某污 泥水厂 中污泥浓缩池 上清液 ，经测 定其 ｐＨ值 分 别 为 ７．４和 ７．２，在 使 用 去 离 子 水 已 经 磷 酸 氢 二 钾 将 其 配 比 成 含 磷 量为 ２５ｍｇ／Ｌ溶 液 ，为 使用 转 炉渣 诱导 磷 酸钙 结晶 法 回收废 水 磷 的 实 验 做 准 备 。 １－２ 实 验 过 程
根 据 其 给 出 的 实 验 结 果 显 示 ，经 过 处 理 后 的 养 猪 废 水 中 含 磷量 为 每 升 ２．１７ｍｇ，而污 泥 浓缩 池 的 上清 液 中 含磷 量 为每 升 １．０６ｍｇ。在使 用 转 炉 渣诱 导 磷 酸 钙结 晶 法 对 废水 中 的磷 进 行 去 除 处 理 后 ，养 猪 废 水 中 的 转 炉 渣 除 磷 量 达 到 了 ２６．３０ｍ ｇ／ｇ， 而污 泥 浓缩 池上 清 液 中转炉 渣 的除 磷量 也达 到 了 １７．３０ｍｇ／ｇ， 去 除 率 均 达 到 了 ９５．３％以 上 。在 参 考 张 蓓 蓓 、郑 红 （２００７）等 人 的研 究 可知 ，使用 牛 骨 作为 晶 种 材 料 ，其 除 磷 量 不足 ３ｍｇ／ ｇ，而将方 解石 作为晶 种材料 去除废 水中的 磷 ，也 只能获得 大约
鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术研究
鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术研究鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术研究摘要：我国水体中富营养化状况日益严重，鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术作为一种新兴的污水处理技术备受关注。
本文以该技术为研究对象，通过实验研究了鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术的工作原理、处理效果和操作参数对系统性能的影响。
结果表明，鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术可以有效地降低污水中的氮和磷含量，实现水体中富营养化的治理。
关键词：鸟粪石结晶法；流化床；脱氮；除磷；富营养化 1. 引言我国近年来的快速经济发展和人口增长，加剧了城市化和工业化进程，导致水体富营养化现象严重。
富营养化的水体给生态环境和水资源带来严重威胁，因此急需开发高效的水污染治理技术。
鸟粪石结晶法流化床技术作为一种新兴的污水处理技术，具有运行成本低、处理效果好等优点，受到了广泛关注。
2. 技术原理鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术是利用鸟粪石在流化床中的生物聚结作用，将水中的氮和磷捕集并结晶沉降，达到脱氮除磷的效果。
通过控制流化床内的工艺参数，如水温、pH值、氧化还原电位等，可以实现高效的污水处理。
3. 实验方法实验采用了人工模拟富营养化水体的污水，以鸟粪石为生物载体，建立了一套流化床脱氮除磷实验装置。
通过调节进水水质和操作参数，如鸟粪石用量、氧气供应速率等，研究了鸟粪石结晶法流化床对氮磷去除效果的影响。
4. 实验结果与讨论实验结果显示，鸟粪石结晶法流化床可以有效降低污水中的氮和磷含量。
在进水COD浓度为100 mg/L的情况下，氮磷去除率分别达到85%和95%以上。
鸟粪石用量和氧气供应速率对氮磷去除效果影响显著，适当增加鸟粪石用量和氧气供应速率可以提高去除效果。
5. 结论鸟粪石结晶法流化床脱氮除磷技术是一种高效、经济且环保的污水处理技术。
通过合理调节操作参数，可以实现对水体中氮磷的有效去除，达到水体富营养化治理的目的。
该技术具有很大的应用潜力，可以进一步推广和应用于实际工程中。
含磷废水处理的几种常用方法
含磷废水主要来源于工业原材料、各种洗涤剂、农药、化肥以及人类生活污水。
目前，国内外常用的含磷废水处理方法总体上可分为化学法、生物法、吸附法、结晶法。
下面就给大家科普一下含磷废水处理的几种常用法方法。
1 含磷废水处理之化学法化学法除磷的原理是将化学药剂投加到含磷废水中，试剂与废水中的磷酸根离子发生化学反应，生成不溶解性磷酸盐沉淀，通过过滤，去除磷酸盐沉淀，从而达到除磷的目的。
化学试剂主要是二价或者三价金属离子。
化学法操作简单、除磷效果稳定、处理效率80%以上，当废水中磷的浓度较大或有一定波动时，仍能保持较好的除磷效果，但用药量较大，导致含磷废水处理费用较高，且产生大量难以处理的高磷污泥。
2 含磷废水处理之生物法生物除磷主要由一类统称为聚磷菌的微生物完成，由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物，使得聚磷菌在生物除磷系统中具备竞争的优势。
在厌氧状态下（没有溶解氧和硝态氮存在），兼性菌将溶解性有机物转化成挥发性脂肪酸；聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐，并从中获得能量，吸收污水中易降解的COD，同化成细胞内碳能源存贮物聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等。
在好氧或缺氧条件下，聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体，氧化代谢内贮物质PHB 或PHV 等，并产生能量，过量地从污水中摄取磷酸盐，能量以高能物质ATP的形式存贮，其中一部分转化为聚磷，作为能量贮于胞内，通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的。
但是微生物对周围生活环境要求比较苛刻，对水质变化敏感。
3 含磷废水处理之吸附法吸附法除磷的原理是某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子具有吸附亲和力，通过吸附亲和力去除废水中的磷。
磷吸附剂的选择要求满足以下条件：（1）高吸附容量；（2）高选择性；（3）吸附速度快；（4）抗其他离子干扰能力强；（5）无有害物溶出；（6）吸附剂再生容易、性能稳定；（7）原料易得并造价低。
吸附法除磷不需要添加化学试剂，操作简单灵活，不产生二次污染，在稀溶液的溶质分离中效果较好，适合处理低浓度的含磷废水。
蓝铁矿结晶法用于污水处理厂回收磷的研究进展
蓝铁矿结晶法用于污水处理厂回收磷的研究进展蓝铁矿结晶法用于污水处理厂回收磷的研究进展摘要：随着人口的不断增加和经济的发展，废水中磷的浓度不断增加，给环境和人类健康带来了巨大的威胁。
目前，回收污水中的磷已成为环境保护和可持续发展的重要研究课题。
本文主要介绍了蓝铁矿结晶法在污水处理厂回收磷的研究进展，包括蓝铁矿结晶法的原理、工艺优势以及在实际应用中的效果评价。
通过对相关研究进行综述分析，可以得出结论：蓝铁矿结晶法是一种高效且可行的污水处理技术，可以实现污水中磷的回收和资源化利用。
关键词：蓝铁矿；结晶法；污水处理；磷回收一、引言随着全球人口的不断增长和人类经济的快速发展，水资源和环境问题日益突出。
废水中磷的浓度不断增加，已经严重影响到自然水体的水质和生态系统的稳定。
大量的磷排放不仅导致富营养化问题，还会引发藻华爆发、水生生物死亡等环境灾害，给人类的生活和健康带来了巨大威胁。
因此，研究如何高效回收废水中的磷成为环境科学领域的热点问题。
二、蓝铁矿结晶法的原理蓝铁矿结晶法是一种新型的污水处理技术，其基本原理是蓝铁矿对磷的高亲和力。
蓝铁矿是一种富含铁和钝化的特殊矿石，可以与磷形成稳定的结晶相，从而实现磷的回收和去除。
蓝铁矿结晶法主要通过将蓝铁矿加入废水处理系统中，利用其与磷形成结晶相的特性，使废水中的磷固定在蓝铁矿上，并通过后续处理过程将固定的磷从蓝铁矿上解离出来，从而实现磷的回收和废水的净化。
三、蓝铁矿结晶法的工艺优势与传统的化学沉淀法和生物处理法相比，蓝铁矿结晶法具有以下工艺优势：一是高效回收磷。
蓝铁矿结晶法可以将废水中的磷以高纯度的形式固定在蓝铁矿上，回收率可以达到90%以上，远高于传统方法。
二是低成本和资源可持续。
蓝铁矿是一种常见且廉价的矿石，其资源丰富且易得，可广泛应用于污水处理厂。
三是易于操作和管理。
蓝铁矿结晶法的操作过程简单，并且可以与现有的污水处理设备相配合使用，减少了对原有设备的改造。
四、蓝铁矿结晶法的实际应用效果评价近年来，蓝铁矿结晶法在实际应用中取得了显著效果。
除磷剂使用方法技术指导书
邓州市河流除磷工程目录一、水中磷的存在形式 (2)1.1、存在形式 (2)1.2、总磷的测定原理介绍 (3)1.2.1、消解原理 (3)1.2.2、分光光度计原理 (3)二、除磷方法简介 (5)2.1、除磷机理 (5)2.2、除磷方法 (5)2.2.1、化学除磷法 (5)2.2.2、生物除磷法 (6)三、除磷剂简介 (7)3.1、铝盐化学除磷药剂 (7)3.2、铁盐化学除磷药剂 (7)3.3、氢氧化钙除磷药剂 (7)3.4、复合新型除磷药剂 (8)四、除磷剂使用方法 (9)4.1、投加量的确定 (9)4.2、直接投加法 (9)4.3、稀释之后投加法 (9)五、相关水质量标准和排放标准 (10)5.1、地表水环境质量标准 (10)5.2、污水综合排放标准 (10)一、水中磷的存在形式1.1、存在形式随着工农业生产的增长、人口的急剧增加、含磷洗涤剂和农药化肥的大量使用，水体中的磷盐日益增加。
虽然氮磷同为水体生物的重要营养物质，但是藻类等水生生物对磷更敏感，而且当水体中的氮浓度较低时，水体中的蓝藻、绿藻可通过固氮作用来补充氮浓度不足，可见磷是水体富营养化的最主要的控制因子。
因此，有效降低排放废水中的磷含量已成为防治水体富营养化的重要途径之一。
天然水和废水中含有的磷绝大多数以各种形式的磷酸盐存在,也有有机磷的化合物。
从化学形式上看,水中的磷化合物可分以下几类。
它们存再于水溶液中，腐殖质粒子中和水生生物中。
(1) 正磷酸盐,即PO43-、HPO42-、H2PO4-。
(2) 缩合磷酸盐,包括焦磷酸盐、偏磷酸盐、聚合磷酸盐等,如P2O74-、P3O105-、HP3O92-等。
(3) 有机磷化合物（如磷脂等）。
一般天然水体中磷酸盐的含量不高。
化肥、冶炼、合成洗涤剂等行业的工业废水及生活污水中含有较多的磷存在。
磷是生物生长必须的元素之一。
但水中含磷量过高时（如超过0.2mg/L），则可能造成藻类过度的繁殖，甚至数量上达到有害的程度（称为富营氧化或优氧化），此时则会造成湖泊、河流等水体的透明度降低，水质变坏。
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究1. 引言1.1 研究背景酸性含磷废水是一种常见的工业废水，其中含有高浓度的磷元素。
磷是生物体生长和繁殖所必需的营养元素，但过量的磷排放会导致水体富营养化问题，造成水质污染，影响水生生物生存环境，危害人类健康。
高效处理含磷废水具有重要的环境意义和社会价值。
目前，传统的磷污染治理方法主要是通过化学沉淀、生物吸附等方式进行磷的去除和回收。
这些方法存在着操作复杂、设备成本高、废水处理不彻底等问题。
寻找一种简单、经济、高效的磷回收方法迫在眉睫。
1.2 研究目的研究目的是通过利用鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中的磷元素，达到减少环境污染、资源利用和循环利用的目的。
具体包括：一是探究鸟粪石结晶法在高浓度酸性含磷废水中磷元素回收的可行性和效率；二是分析鸟粪石结晶法对酸性含磷废水中磷元素的去除效果和影响因素；三是优化鸟粪石结晶法的操作参数与工艺条件，提高磷元素回收率和产出品质；四是研究鸟粪石结晶法工艺对环境的影响和可持续性，为高浓度酸性含磷废水处理提供科学依据和技术支持。
通过以上研究，旨在为环境保护与资源循环利用提供技术支持和理论指导，推动高浓度酸性含磷废水处理技术的创新与升级，为建设资源节约型社会和生态文明贡献力量。
1.3 研究意义矿床。
鸟粪石结晶法在磷回收领域的研究具有重要的意义，可以有效解决高浓度酸性含磷废水处理过程中磷资源的浪费问题，实现磷的有效利用和回收。
通过深入研究鸟粪石结晶法在磷回收中的应用，可以为环境保护和资源利用提供新的解决方案，推动环境领域的可持续发展。
本研究对于提高废水处理效率、减少资源浪费、改善环境质量具有重要的意义。
通过对鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究，可以为相关行业提供技术支持和参考，促进磷资源的循环利用，推动资源节约型社会建设，有助于促进我国磷资源的可持续利用。
2. 正文2.1 鸟粪石结晶法介绍鸟粪石结晶法是一种有效的废水处理技术，通过利用鸟粪石（也称为羟基磷灰石）在溶液中沉淀结晶的特性，将废水中的磷含量有效地回收和去除。
石灰沉淀-结晶法处理高浓度含磷废水
张林生 鞠宇平 周 瑜 王 鑫
提要 关键词 采用石灰沉淀与脱磷固定床结晶法技术处理高浓度含磷废水的试验结果与工程实践表 含磷废水 石灰沉淀法 结晶法 ［Ca 10 （O~ ） （ ）］ 沉积， 因此晶粒起到催 化 反 应 2 PO4 6 的作用， 加速结晶反应速度。使用石英砂作滤料时 起始 阶 段 除 磷 效 果 较 差， 当表面形成沉淀即 ［Ca 10 （O~ ） （ ）］ 时， 砂粒进入 “成 熟” 阶段也能 2 PO4 6 ［ 3］ 取得一定的除磷效果 。 # 石灰沉淀法及脱磷固定床除磷试验 2. 1 石灰投量对石灰沉淀法除磷率的影响 烧杯 试 验 中， 反 应 时 间 15 m 沉 淀 0. 5 1 。 in ， （以 P 计， 下同） 化验采用磷钼酸铵分光光度 PO4 3 法。除磷效果见图1 ， 图2 。可见对于不同含磷浓度 的原水， 当 Ca （O~ ） 投量达 10 000 mg／ 可得 p ~ L， 2 大于11 ， 此时除磷率大于95 % 。但出水 PO4 3 - 大于 当 Ca （O~ ） 投量大时， 可形成 5 mg／ L 。由此可见， 2 速度较快的共聚沉淀且其上清液澄清。 明， 该方法处理含磷废水除磷效率高， 出水水质稳定， 且可回用。
图3
脱磷固定床的除磷率与 p H 的关系
余 PO4 3 - 浓度及除磷率 ! 关系， 见图3 。 由图3 可知， 当 p H 升高， 磷的去除率也随之提 高， 这是因为 Ca （OH ） 的加入使 ［OH - ］ 、 ［Ca 2 + ］ 增 2 大， 易造成 ［Ca 10 （OH ） （PO4 ） 晶体析出， 除磷率随 2 6］ 之增加。当 p H 在9. 5 左右时， 磷的去除率随 p H 增 加较缓慢， 其原因可能是原水中碱度未完全消除， 当 而影响整 9. 5 ， Ca 与 CO3 反应生成 CaCO3 ， p H! 体的去除率。固定床除磷 p H 控制在 9. 5 左 右 即
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究
鸟粪石结晶法是一种较为常见的回收高浓度酸性含磷废水中磷的方法。
这种方法利用鸟粪石作为吸附剂，通过化学反应将废水中的磷沉淀下来，实现磷的回收利用。
废水中的磷主要以磷酸根离子（PO43-）的形式存在。
而鸟粪石中富含钙、镁等金属离子，这些金属离子可以与磷酸根离子发生化学反应，形成难溶性的磷酸钙或磷酸镁沉淀。
具体操作上，首先将鸟粪石研磨成粉末状，以增加其表面积。
然后将废水与鸟粪石混合搅拌，使废水中的磷酸根离子与鸟粪石中的金属离子反应生成沉淀。
搅拌可以增加废水与鸟粪石的接触面积，提高反应效率。
接下来，通过过滤或离心的方法将废水中的固体沉淀分离出来。
分离后的固体沉淀可以进行简单的干燥处理，然后作为磷肥或其他农业用途进行利用。
而废水中的清液可以进一步处理，以达到环境排放标准。
鸟粪石结晶法的优点是操作简单，成本较低，能够有效地回收高浓度酸性含磷废水中的磷。
鸟粪石本身是一种天然资源，不会对环境造成额外的污染。
这种方法也存在一些局限性。
鸟粪石的特性可能因其来源和制备方法的不同而有所差异，因此在具体应用过程中需要对不同种类的鸟粪石进行适应性调整。
鸟粪石在反应过程中可能存在与废水中其他成分的竞争吸附，这可能影响磷的回收效果。
废水中的其他污染物也需要考虑在内，以综合处理。
含磷废水的处理方法
含磷废水的处理方法目前,国内外污水除磷技术主要有生物法、化学法两大类。
生物法如A/O、A2/O、UCT工艺,主要适合处理低浓度及有机态含磷废水。
化学法主要有混凝沉淀法、结晶法、离子交换吸附法、电渗析、反渗透等工艺,主要适合处理无机态含磷废水,其中混凝沉淀与结晶综合处理技术可以处理高浓度含磷废水,除磷率较高,是一种可靠的高含磷废水处理方法。
1. 生物法20世纪70年代美国的Spector发现,微生物在好氧状态下能摄取磷,而在有机物存在的厌氧状态下放出磷。
含磷废水的生物处理方法便是在此基础上逐步形成和完善起来的。
目前,国外常用的生物脱磷技术主要有3种:第一,向曝气贮水池中添加混凝剂脱磷;第二,利用土壤处理,正磷酸根离子会与土壤中的Fe和Al的氧化物反应或与粘土中的OH-或SiO22-进行置换,生成难溶性磷酸化合物;第三种方法是活性污泥法,这是目前国内外应用最为广泛的一类生物脱磷技术。
生物除磷法具有良好的处理效果,没有化学沉淀法污泥难处理的缺点,且不需投加沉淀剂。
对于二级活性污泥法工艺,不需增加大量设备,只需改变运转流程即可达到生物除磷的效果。
但要求管理较严格,为了形成VFA,要保证厌氧阶段的厌氧条件。
张林生等采用石灰沉淀结晶法处理高浓度含磷废水取得成功,该法结合了沉淀法与结晶法的优点,克服了两者的缺点,具有很好的发展前1/ 4景。
实验结果与工程实践表明,该法处理含磷废水除磷效率高,出水水质稳定,且可回用。
2. 化学沉淀法通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物,可把磷分离出去,同时形成的絮凝体对磷也有吸附去除作用。
常用的混凝沉淀剂有石灰、明矾、氯化铁,石灰与氯化铁的混合物等。
影响此类反应的主要因素是pH、浓度比、反应时间等。
为了降低废水的处理成本,提高处理效果,学者们在研制开发新型廉价高效化学沉淀剂方面做了大量工作。
王光辉发现,原水含磷10mg/L时,投加300mg/L的Al2(SO4)3或90mg/L的FeCl3,可除磷70%左右,而在初沉时加入过量石灰,一般总磷可去除80%左右。
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究随着工业化的进程，环境污染问题日益严重。
废水排放是造成环境污染的主要原因之一。
酸性含磷废水是工业生产中常见的一种废水，其中含有大量的磷污染物，对环境造成严重影响。
寻找一种高效、经济的废水处理方法显得尤为重要。
鸟粪石，又称羟基磷灰石，是一种常见的磷资源，其结构稳定，具有吸附和结晶的特性。
利用鸟粪石对酸性含磷废水中的磷进行回收成为研究的热点之一。
本文旨在探讨鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中磷的研究进展和应用前景。
鸟粪石结晶法的原理是基于鸟粪石对磷酸根离子（PO43-）的吸附和结晶作用。
研究表明，鸟粪石可以有效地吸附酸性含磷废水中的磷污染物，并形成稳定的磷酸盐结晶。
这种结晶形式可以方便地进行固液分离，从而实现磷的回收和废水的净化。
利用鸟粪石结晶法进行高浓度酸性含磷废水处理具有显著的技术优势。
鸟粪石结晶法对高浓度酸性含磷废水中的磷进行回收的过程中，需要考虑多种因素的影响。
溶液pH值、鸟粪石用量、反应时间等因素对磷回收效果具有重要影响。
在工程应用中需要对这些因素进行合理控制，从而实现高效的废水处理和磷回收。
与传统的化学沉淀法相比，鸟粪石结晶法具有诸多优势。
鸟粪石是一种天然矿物资源，资源丰富、成本低廉。
鸟粪石结晶过程无需添加化学药剂，避免了化学品对环境的二次污染。
鸟粪石结晶法产生的磷酸盐结晶可作为肥料利用，实现了废物资源化。
鸟粪石结晶法在高浓度酸性含磷废水处理领域具有广阔的应用前景。
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中的磷，是一种环保、高效的废水处理技术。
在未来的研究和工程应用中，需要进一步优化鸟粪石结晶法的工艺参数，提高磷回收率和废水处理效果。
还需要探索鸟粪石结晶法与其它废水处理技术的结合，形成多元化的废水处理系统，提升整体处理效率。
相信随着技术的不断进步和实践经验的积累，鸟粪石结晶法将在高浓度酸性含磷废水处理领域发挥重要作用。
鸟粪石结晶法回收高浓度酸性含磷废水中的磷具有巨大的潜力和应用前景。
除磷
污水处理中的化学除磷的工艺和方法磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺，生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l出水标准的要求，所以要达到稳定的出水标准，常需要采取化学除磷措施来满足要求。
化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程举例如式1。
实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应，所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。
FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1 污水沉析反应可以简单的理解为：水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程，所以絮凝不是相转移过程。
在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。
如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。
另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。
最后通过固—液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥)，达到化学除磷的目的。
根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。
许多高价金属离子药剂投加到污水中后，都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。
出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。
这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。
二价铁盐仅当污水中含有氧，能被氧化成三价铁盐时才能使用。
白云石石灰流化结晶污水除磷工艺
白云石石灰流化结晶污水除磷工艺1 引言磷是任何生物必需的元素，作为一种不可再生资源，磷从矿石开采、加工，产品使用，到最终进入粪便、污水，具有单向社会循环的特点，近年来随着磷在化工、轻工等行业的广泛应用，全球磷资源的储备量逐年减少;此外，磷所造成的水体富营养化等环境污染问题也亟待解决.结合磷资源匮乏的现状及水体污染问题，从污水中去除和回收磷成为磷资源可持续利用和水环境保护必由之路.目前，磷回收的途径主要有磷酸钙(CP)沉淀法和磷酸铵镁(MAP)结晶法，反应所需的Ca2+、Mg2+如若不足则需要额外投加.同时，国内外学者利用以上反应机理研究了多种磷回收反应器，如搅拌式反应器、流化床式反应器、诱导结晶反应器等，在美国、日本、荷兰等地已经得到不同规模示范、应用.在城市污水处理过程中，初沉污泥、活性污泥中磷的含量(以P2O5计，质量分数)分别为1%~3%、0.78%~4.3%，经生物处理产生的污泥待常温厌氧消化后，其厌氧消化液中PO3-4浓度可达40~290 mg · L-1，为磷回收提供了丰富的资源.本研究选用的某水厂厌氧消化上清液磷浓度较低，主要是因前段设置化学除磷工艺，约60%的磷酸根已被彻底除去.污水处理的化学除磷，通常采用投加铝盐、铁盐、镁盐或石灰的方式引发化学沉淀或结晶反应，但存在投加化学药剂成本普遍偏高的问题.本研究以处理低磷浓度的模拟厌氧消化液为目的，将一种新型药剂白云石石灰与流化床工艺相结合，笔者考察了药剂投加量、停留时间(HRT)及曝气量3方面影响因素，并对产物进行扫描电镜和X射线能谱分析(SEM-EDX)、X射线衍射分析(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)，旨在获得运行工艺参数，为白云石石灰结晶流化床工艺的设计及优化提供参考.2 工艺设计和实验2.1 工艺设计流化床结晶技术是将诱导结晶原理与流化床工艺相结合，与传统的化学沉淀法相比，诱导结晶法通过投加粒状固体物质加速晶核的出现，使参加反应的离子在其表面富集，导致局部离子浓度升高至过饱和状态，从而引发结晶反应发生.采用流化床工艺处理高磷浓度废水的关键在于使固液体系处于较好的流态化状态，合理地控制水流流速，以防止过大的摩擦力阻碍晶体的附着和生长;而处理低磷浓度废水时，在流化床中投加晶种可以降低磷酸铵镁所需的饱和度，缩短成核时间，提高处理效果.白云石石灰经白云石煅烧而制成，是一种廉价易得的新型材料，化学式为CaO · MgO，其中CaO含量在40%以上，MgO含量在35%以上(以上所指含量均为质量分数)，此外还含有少量的氧化硅、氧化铝、三氧化二铁等杂质，可作为一种新型的钙镁源和晶种进行磷去除和回收.在水中溶解不仅可以提高pH值，同时可释放出Ca2+、Mg2+，因其在水溶液中未能完全溶解而呈悬浮状态，其悬浮颗粒又可作为晶种，加速结晶反应，降低处理成本.本工艺以去除和回收厌氧消化上清液中的磷为目标，将厌氧消化液和白云石石灰悬浮液连续输入流化床反应器内后，水中的磷酸根与石灰相互反应生成固体沉淀.此工艺结构紧凑、反应速度快、易实现固液分离，并降低处理成本，如若投入到工程实践中是非常有意义的，回收所得的固体产物有望作为缓释肥，进行二次利用，是一种实际应用性较强的工艺技术.2.2 实验用水实验采用自来水溶解KH2PO4、NH4Cl、NaHCO3、CH3COOH模拟某污水处理厂厌氧消化上清液，其中CH3COOH用以模拟消化液中的有机物，NaOH用以调节模拟水pH值在7.8左右，自来水中的Ca2+、Mg2+用以模拟原消化液中的Ca2+、Mg2+浓度，NaNO3则控制溶液离子强度在0.01左右，各物质配制浓度见表 1.实验中所使用药剂均为分析纯.表1 模拟厌氧消化上清液配制浓度2.3 实验装置结合流化床和MAP结晶反应器的特点，设计了容积为6 L的气体搅动式流化床结晶反应器，其结构见图 1.图 1 流化床结晶反应器示意图该反应器主要由反应区和沉淀区两部分组成，含磷废水和白云石石灰悬浮液从反应器底部进入，同时底部还设有曝气装置，使得废水与药剂能够完全混合，而反应生成的固体产物呈悬浮状态，达到一定的粒度便会沉淀在底部.沉淀区具有较大的直径，可使流速降低.反应器的上方设置溢流堰，溢流堰外围的出水槽为出水提供了一个短暂的二次沉淀时间，以减少固体外流.待反应结束后停止曝气，使生成的固体产物在静置条件下沉降，再从底部放液口排出.2.4 实验方法2.4.1 白云石石灰除磷可行性实验白云石石灰由石家庄东方矿业提供，其中CaO含量为40%~50%，MgO含量为35%~40%.实验中称取1 g和3 g粒径为100目的白云石石灰各两份，分别投加到含1 L纯水与自来水的烧杯中，于六联搅拌机150 r · min-1的转速下搅拌溶解3.0 h.为了考察不同溶剂体系中白云石石灰释放Ca2+、Mg2+的能力，在溶解开始0、15、30、45、60、80、100、120、140、160、180 min时间点取样，每次取样5 mL，用于测定Ca2+、Mg2+浓度，取样的同时记录反应体系的pH值和碱度变化.2.4.2 白云石石灰流化结晶除磷采用单因子考察法，选用的白云石石灰颗粒粒径为100目.首先，考察药剂投加量影响，实验中固定水力停留时间(HRT)为5.0 h，曝气量为200 mL · min-1，设计了9个药剂浓度：0、100、200、300、400、500、600、650、700 mg · L-1，通过对比磷去除率选出适宜的药剂投加量;其次，考察停留时间影响，设定HRT分别为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 h，对比选出较佳HRT;最后，考察曝气量为50、100、200、300、400 mL · min-1下磷的去除效果，以确定较佳曝气量.进药流量设定为进水流量的10%.实验水温为室温.反应器运行周期为105.0~139.0 h，即5~6d，在反应过程中不同时间点取样，每次取样体积均为10 mL，用以检测PO3-4、NH+4、Mg2+、Ca2+浓度变化.2.5 水样与固体样品预处理实验中所取水样迅速用0.45 μm滤膜过滤，并立即加入20 μL(12 mol · L-1)的HCl，终止沉淀或结晶反应，水样待测.反应生成的固体产物经0.45 μm混合纤维滤膜进行固液分离，在室温下自然风干待测.2.6 分析方法和仪器水质分析：均按照进行.Ca2+、Mg2+的测定采用火焰原子吸收法(日立Z2000);正磷酸盐的测定采用钼锑抗分光光度法;氨氮的测定采用钠氏试剂分光光度法.固体产物形态和成分分析：利用XRD(德国Bruker，D8 AdvanceDMAX2RB)、SEM-EDX(德国Zeiss，EVO18)和FTIR(美国NICOLET，NEXUS870)对得到的系列产物进行分析.3 结果与讨论3.1 白云石石灰除磷可行性分析自来水与纯水的初始pH值分别为8.5和9.5，白云石石灰作为一种碱性物质，微溶于水，投加到水体中CaO、MgO即与H2O发生反应，反应式如公式(1)所示，可使水体pH值瞬间升高，随后基本保持不变.投加量为1 g · L-1的石灰在纯水和自来水体系中，能使体系的pH值最终稳定在12.2和12.4;投加量3 g · L-1的石灰使上述两个体系的pH值分别稳定在12.7和12.8.将此石灰悬浮液加入到pH值为7.8的模拟厌氧消化液中一方面可以提高混合体系的pH值，另一方面为结晶反应提供晶种，有利于MAP结晶和磷酸钙盐沉淀反应的进行.此外，在pH值升高的同时，由于CaO与MgO的溶解反应，也使得Ca2+、Mg2+迅速释放出来，释放量如图 2所示.图 2 Ca2+释放量(a)与Mg2+释放量(b)从图 2b可以看出体系中游离的Mg2+浓度极低，约为2~5 mg · L-1.同时，在进行自来水溶解实验时，初始的5 min内有大量絮状物产生，随着搅拌时间的延长絮状物消失，而纯水体系中并无此现象.为解释以上现象，对自来水的初始碱度进行了测定，显示自来水中约含有32.58 mg · L-1(以C计)的碱度.并通过Visual MINTEQ软件进行了不同pH值下的离子形态及化学平衡模拟，模拟计算时假设石灰中的Ca2+、Mg2+充分释放，取1 g · L-1石灰为模拟浓度，并按照CaO 40%、MgO 35%的百分比计算Ca2+、Mg2+摩尔浓度，其中Mg2+浓度为8.75 mmol · L-1，Ca2+浓度为7.20 mmol · L-1，Ca2+、Mg2+沉淀平衡模拟结果如图 3所示.在无CO2-3存在的情况下，当pH>9时，Mg2+开始沉淀，主要沉淀形式为Mg(OH)2;当pH>12时，Ca2+开始沉淀，沉淀物主要为Ca(OH)2.而在有CO2-3存在的情况下，即使在中性条件下，仍有沉淀产生，且随pH值的升高，沉淀产物形式增加(图 4b)，主要有碳酸钙镁(Dolomite)、碳酸钙(Calcite)、氢氧化镁(Brucite)和氢氧化钙(Portl and ite).因此认为，溶解开始阶段的絮状物为Ca2+与自来水中的CO2-3反应生成CaCO3沉淀及Mg(OH)2，随着搅拌的不断进行，沉淀在剪切力的作用下粒径逐渐减小;Mg(OH)2沉淀的生成也导致体系中Mg2+大量缺失.图 3 不同pH值下，无CO2-3(a)与有CO2-3(b)的沉淀情况对比图 4 不同pH值下，无CO2-3(a)与有CO2-3(b)的沉淀形态对比3.2 药剂投加量对除磷效果的影响无论是MAP结晶反应还是磷酸钙盐沉淀反应，Mg/P、Ca/P是影响反应速率的重要因素之一，是内在热力学驱动力的外在表现，提高体系中Ca2+、Mg2+浓度可以有效提高磷去除率.发生沉淀或结晶反应的前提是各组分的离子活度积要大于相应的溶度积，即饱和度指数SI值大于0.采用PHREEQC程序对磷酸铵镁结晶法污水处理工艺进行模型化研究，研究表明：在低pH值条件下，Mg2+浓度对MAP的SI值影响较大;而在Mg2+浓度较低时，一定pH值下MAP的SI值随Mg2+浓度变化的幅度较大，但增大到一定值时，SI值不再增大反而略降.对于磷酸钙盐沉淀反应，指出，随着Ca/P的增加，磷酸钙的SI值升高，沉淀反应容易发生.因pH值影响离子存在的形态和活度，且两种反应在低pH值下都很难获得理想的去除效果，此外，也有研究表明在结晶诱导期，控制pH值可有效控制成核诱导时间，故pH值是影响反应速率的另一重要因素.而向水体投加白云石石灰可以有效提高游离Ca2+、Mg2+浓度，同时提高水体pH值.图 5为不同药剂投加量下磷的去除率及过程pH值变化趋势.图 5 药剂投加量对磷去除效果的影响(a)及pH值变化(b)从图 5b可以看出，随着药剂投加量的增大，反应体系的pH值出现小幅升高的现象，在最大投药量700 mg · L-1的条件下，体系pH值可达8.80左右.与此同时，体系中的Ca2+、Mg2+的浓度也将随着投药量的增加而不断增大，使得MAP及CP的SI值增大，沉淀反应更容易进行，从反应动力学的角度分析，也相应提高了反应速率，缩短达到平衡的时间.最终结合磷的去除率(图 5a)，确定较佳药剂投加量范围是600~650 mg · L-1，磷去除率可达86%.对白云石石灰和较佳药剂投加量下的固体产物进行了SEM-EDX分析.从图 6可知，沉淀晶形为斜方型或棍状，且形态粗大，表面还附着有少量无定形沉淀颗粒，通过相应的EDX分析，产物中Mg/P/O的摩尔比约为1 ∶ 1.05 ∶ 3.77，与MAP中的Mg/P/O=1 ∶ 1 ∶ 4极为接近，因此初步判断所得晶体为MAP晶体，但由于Ca2+及CO2-3等杂质的存在，改变了MAP晶体的形态并降低了晶体的纯度(Cao et al., 2008;袁鹏等，2007).图 6 白云石石灰(a，b)与投加量650 mg · L-1固体产物(c，d)的SEM照片(×1000倍)及其相应的EDX图对产物同时进行X射线衍射测定分析和傅里叶红外谱图分析，结果如图 7所示.通过XRD 分析并与PDF标准卡片对比可知，沉淀产物中CaCO3含量较大，这主要是因为处理水体碱度较高，而磷浓度仅为20 mg · L-1，PO3-4在与CO2-3竞争Ca2+反应时失去优势.因而反应中去除的磷酸盐主要以MAP的形式结晶，少量以HAP的形式沉淀，这与EDX的分析结果相一致.红外分析图谱中，在1002.928 cm-1处检测到较小的PO3-4特征吸收峰，说明产物中含有相对较少的磷酸盐组分;在874.268 cm-1与1406.734 cm-1处检测到CO2-3的中等和很强吸收峰，表明产物中含有碳酸盐组分且含量较多，进一步证实了XRD分析所得结果.图 7 投加量650 mg · L-1产物与白云石石灰的XRD图(a)及FTIR图(b)3.3 水力停留时间对除磷效果的影响流化床停留时间的不同，使得反应物接触的时间不同，反应程度也随之不同，同时直接影响着工艺能耗和成本.在药剂投加量为650 mg · L-1、曝气量为200 mL · min-1的条件下，本研究考察了停留时间对磷去除的影响.不同HRT条件下，出水磷浓度较稳定，去除效果差距不大.从图 8a得知，当HRT为8.0 h时，磷酸盐去除率为91.10%，与HRT 3.0 h时磷酸盐去除率84.39%相比，仅提高了6.71%，并且5.0 h、6.0 h、7.0 h去除效果差异不大;图 8b则显示当HRT较小时，去除效果极易受进水水质变化(组分浓度偏高)的影响，去除率出现先降低后上升的趋势，实际工程应用中进水水质也是不稳定水体，综合此特点及工艺能耗和处理效果，最终选择较佳HRT为5.0 h.图 8 不同停留时间(HRT)下磷的去除率在实验过程中，每天对溢流堰中的沉淀产物进行收集，并进行XRD测试分析，结果见图9b.通过与PDF标准卡片的对比可知，MgO的峰逐渐消失，CaCO3的峰逐渐升高，反应第3天MAP的特征峰出现并逐渐增强，与磷剩余浓度的变化一致.因而体系需要3 d的时间才能够达到稳定状态，主要是因为反应过程中的pH值比较低，维持在8.8左右.图 9 HRT 5.0 h不同运行时间段的去除率(a)及沉淀产物的XRD图谱(b)3.4 曝气量对除磷效果的影响实验时，采用砂头从反应器底部进行曝气，产生的气流推动固体颗粒流化.曝气量的大小直接影响颗粒的摩擦强度和晶体的生长形态.此外，曝气所产生的剪切力也会影响晶体的附着能力.曝气同时可以吹脱出一部分CO2，模拟厌氧消化液中含有20 mmol · L-1的碱度，因此采用曝气的方式也可以提高药剂的利用率.本研究在较佳药剂投加量650 mg · L-1及较佳停留时间5.0 h，考察曝气量对磷去除效果的影响，结果如表 2所示.实验所使用的药剂颗粒粒径为100目，因而并未考察过高的曝气量，以避免气流过大，反应器内液体湍流剧烈，将药剂和部分产物带出反应体系.由表 2可以看出曝气量降低至50 mL · min-1时对磷去除效果影响不大，但是如果曝气量继续增加，大部分石灰颗粒将被吹出反应体系，从而影响磷的去除;对比不同曝气量下曝气管壁上的产物形态(图 10)，气量50 mL · min-1晶体长度大约为150 μm，而400 mL · min-1晶体则较为短小，长度约为40 μm，故曝气量过大易造成晶体破碎，不利于晶体生长.此外，从经济角度考虑，曝气量越小能耗越少，最终选择50~100 mL · min-1为较佳曝气量.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
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图4
目前已开发的 结晶反应器主要有：
DHV Crysta -lactorTM系统
Kurita fixed bed 结晶反应器
phos –nix process
晶体的回收利用可将其作为缓释肥的优点：
与溶解性肥料相比在整个季节内慢速率释放，植 物吸收利用率高，不会因流失而造成水体的污染； 可减少施肥频率； 不会因施肥量大而烧伤植物，可施用于蔬菜、观 赏植物、 花圃、 草皮、 树木等。
xiaoknow 121
结晶法除磷技术原理
在碱性条件下，溶液 中的 PO43-和Ca2+反应可以 生成羟基磷酸钙沉淀。结 晶法除磷是使呈碱性并含 有适量Ca2+的含磷废水以 一定流态通过填料床。该 填料结构和表面性质与羟 基磷酸钙相似，它破坏溶 液离子的亚稳定态，形成 羟基磷酸钙在填料颗粒表 面结晶，从而达到除磷的 目的。
结 晶 法 除 磷 的 应 用 情 况
建成的二级生物处理厂，增加结 晶法除磷，组成二级强化工艺
处理高浓度含磷废水
可作为尚不成熟 废水的有机物的存在是不可避免的，但目前的研究中尚 未考虑有机物浓度对结晶反应的影响 目前研究中没有考虑废水中离子强度对结晶反应的影响， 而不同的废水具有的离子强度不同，在工程应用中可能会造 成结晶除磷效率的降低 结晶反应的药剂成本较高，一定程度上限制了工艺的应用 目前结晶除磷只用于回收高浓度的磷，尚未对磷浓度相对较 低的生活污水进行研究 目前大部分结晶法除磷是作为旁流工艺，增 加了水处理工艺的复杂性及基建和设备费用
今后结晶法除磷的研究重 点还是深入研究结晶机理，逐 渐形成结晶反应完整的理论体 系，克服目前结晶法应用的局 限性，通过深入研究反应的各 影响因素，找出适合不同水质 特点的结晶最佳反应条件，从 而达到较高的磷的去除和回收 效率。
图1
结晶法除磷的影响因素
pH值： 最佳pH值为8.0-9.0 Ca/P： 溶液中钙的 投加量越多，磷的去 除效率越高 碳酸盐碱度： 当碳 酸盐碱度较高时，需 加酸调节pH，吹脱CO2 降低碱度，消除不利 影响。
图2
图3
结晶法除磷的特点
除磷效率高，出水水质好 无二次污染 操作简单，运行费用相对低 适用范围广