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随着工业化进程的不断发展,环境污染问题日益严重,排入水体中的磷越来越多。当水体中磷过量时将会导致水体的富营养化,因此对含磷污水的处理成为目前急需研究的课题。本论文利用某冰箱厂家的磷化废水做为模拟对象,试验中采用牛骨头在1300℃烧结时产生的骨碳颗粒做为晶种,利用诱导结晶原理,研究在流化床结晶反应器中去除废水中磷酸盐的最佳试验条件。
文中试验分为静态试验和动态试验两部分,分别研究在烧杯和流化床结晶反应器中除磷的最佳试验条件。静态试验表明pH=10、Ca/P=5.01、晶种浓度为0.3g/L、晶种粒径为0.5~1mm、搅拌速度为150r/min时可取得最佳的除磷效果。由于生成羟基磷酸钙反应本身的活化能较低,反应速率很快,因此温度对反应过程的影响不大;由于骨碳含有天然的羟基磷酸钙成分,从微观上来说晶种具有同羟基磷酸钙相同的晶体结构,使Ca2+、PO43-和OH-三种构晶离子更易于在晶种表面结晶,骨碳相比于方解石和石英砂来说,反应过程中除磷率明显较高,因此选择骨碳做为晶种;重碳酸盐碱度在反应过程中对除磷率影响不大;通过杂质离子对除磷率的影响试验可知,Zn2+的存在对除磷效果影响不大;通过对反应后的骨碳分别进行XRD、SEM和EDS分析,XRD显示结晶在骨碳上的晶体为完整度较好的羟基磷酸钙,SEM显示晶种表面有晶体产生,EDS显示反应后骨碳中Ca、P含量增高。
动态试验表明,pH=10、Ca/P=4时取得最佳除磷效果,后续试验显示流化床床高为70cm、出水回流比为35%时取得最佳的除磷效果,残留磷浓度为2.5mg/L,为了进一步提高除磷率,采取4段式加碱方式改变过饱和度在流化床结晶反应器中的分布情况,此时出水磷浓度低于0.5mg/L,符合污水综合排放标准GB8978-1996中磷酸盐浓度一级标准。