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饮料污水处理工艺技术中的吸附法和沉淀法

作者:漓源环保来源:漓源环保 浏览次数: 日期:2019.11.08

        吸附法是采用吸附剂吸附食品污水处理工程中氮磷的方法,可被吸附的主要是氮磷污染物的离子形态。常用的吸附剂有改性沸石、粉煤灰等,目前已有许多关于采用改性或未改性吸附剂进行饮料污水脱氮除磷的研究。其优点是去除速度快、操作简单、空间需求小。

        吸附剂对饮料污水中氮磷的去除主要是利用其离子交换性能进行化学吸附或通过发生静电吸引进行物理吸附。吸附过程主要受pH、共存离子以及吸附剂投加量等因素的影响。pH与共存离子的影响主要来自于与目标离子的竞争吸附。比如当pH过高时,饮料污水中的OH-浓度较高,会与PO43-在吸附剂表面竞争吸附位点;而其他与PO43-或NH4+有相似结构的离子也会与它们竞争吸附位点,甚至替代它们与吸附剂进行吸附。在不同类型的饮料污水水体中,吸附剂的投加量也不尽相同,需要通过优化实验来进行选择。

        吸附法中可开发的吸附剂种类众多,并且可以处理饮料污水中的多种污染物。但吸附法主要适用于处理低浓度的氮磷污水,并需要考虑吸附剂的回收问题;同时吸附剂可重复利用的次数不多,也使该法成本较大,在实际应用中有局限性。

        利用化学沉淀进行同步脱氮除磷的常见技术为磷酸铵镁(MAP,俗称为鸟粪石)法,其原理是利用饮料污水体中的NH4+、PO43-和Mg2+生成磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)沉淀,达到同时除去饮料污水中氨氮和磷酸盐的目的。磷酸铵镁法的反应速度快、设备简单、操作方便,对高浓度的氮磷污水去除效果好,得的鸟粪石可以作为肥料使用。

磷酸铵镁法同步脱氮除磷效果主要受以下因素的影响:

       (1)pH。随着pH的升高,MAP溶解度降低,有利于结晶的形成;但pH过高,会使大量NH4+转化成NH3而挥发,Mg2+也会形成Mg(OH)2沉淀,使得沉淀中的MAP结晶含量减少,MAP的纯度降低。

       (2)Mg/P配比。不同的Mg/P配比会影响反应的进行,增大Mg的投加量,可以促进反应往结晶方向进行。Yonghui Song等在处理饮料污水的实验中发现,随着n(Mg)/n(P)的增加,磷的去除率增加,n(Mg)/n(P)=1.4;但过量的Mg对MAP结晶效率的提高没有显著影响。

       (3)搅拌时间与搅拌强度。晶体的形成可分为晶核生成和晶体生长2个阶段。所需的搅拌时间取决于MAP晶体的成核速率和生长速率,但搅拌时间也不宜过长,过长容易破坏形成的结晶沉淀体系,降低其沉降性能。搅拌强度影响结晶的粒度分布,合理的搅拌强度有利于形成颗粒大而均匀的晶体。

        关于采用磷酸铵镁法回收氮磷的研究已有一定的进展。Yang Yu等采用水热处理和磷酸铵镁法结合技术处理回收厌氧消化污泥中的磷酸盐和氨氮,终实现54.88%和91.6%的氮、磷回收率,制得的MAP符合肥料的相关标准。但由于实际污水中氮磷比不等,难以同时获得较高的氮磷去除率,并且投加镁盐沉淀剂成本高,还会造成处理后的饮料污水盐度过高等问题。因此,未来进行寻找替代沉淀剂,提高MAP结晶品质,以及将MAP结晶产物推广应用到市场,能够大大提高磷酸铵镁法在饮料污水处理中的应用。

 

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