摘要 以磷酸銨鎂回收廢水中的磷作為優(yōu)質(zhì)緩釋肥，既可減少環(huán)境污染，又可回收日益匱乏的磷資源，已成為當前國際環(huán)境領(lǐng)域的前沿與熱點(diǎn)問(wèn)題。綜述了MAP結晶過(guò)程中重金屬的濃度變化、重金屬的遷移特性以及MAP 化學(xué)平衡模型模擬等，并展望了今后的研究方向。

　　關(guān)鍵詞 重金屬;廢水MAP磷回收;遷移;研究進(jìn)展

　　中圖分類(lèi)號 X705 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611(2017)07-0050-03

　　Research Process of Heavy Metal Transformation in MAP Recycling Process from Wast Water

　　TANG Ping

　　(College of Environment and Material Engineering， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou， Zhejiang 310027)

　　Abstract Phosphorus recovery from wast water by MAP， which can reduce environmental pollution and recycle the lacking phosphorous resource as well， has become the frontier and hot issue in the field of environmental protection. The paper summarized heavy metal concentration， transformation in MAP recycling process， and chemical equilibrium model， and explored future research directions.

　　Key words Heavy metal;Phosphorus recovery from wast water by MAP;Transformation;Research process

　　磷是維持生物體正常生理機能的一種至關(guān)重要的基礎元素，與此同時(shí)，磷是一種不可再生資源。全球的磷資源儲備有限，以目前消耗速度，現有的磷酸鹽儲備量可能在100年之內被消耗殆盡[1]。我國國土資源部己將磷`礦資源列為2010年后不能滿(mǎn)足國民經(jīng)濟發(fā)展要求的20種礦產(chǎn)之一[2]。因此，從廢物流中進(jìn)行磷的回收再利用成為重要手段。

　　以鳥(niǎo)糞石(MAP)沉淀的形式回收廢水中的磷被公認為是最有希望的技術(shù)方法?；厥盏牧姿徜@鎂中磷(P2O5)含量可達51.8%，而目前世界上最高品位的磷礦石含量為46%，更重要的是，MAP可以直接或間接用作農業(yè)、林業(yè)優(yōu)質(zhì)肥料[3]。目前國內外學(xué)者對MAP結晶法回收廢水中磷進(jìn)行了較為廣泛的研究，主要集中在MAP結晶條件的控制優(yōu)化方面[4-6]。然而，該過(guò)程回收到的MAP沉淀一般含有各種高濃度的重金屬和準金屬，這些物質(zhì)在廢水中十分常見(jiàn)。因此，在誘導磷結晶的過(guò)程中，MAP晶體會(huì )“挾帶”污水中的重金屬一起沉淀下來(lái)[7]，進(jìn)而直接影響產(chǎn)品的應用價(jià)值和使用安全。另一方面，未經(jīng)除去砷和其他重金屬、準金屬雜質(zhì)的MAP沉淀作為肥料，是一個(gè)潛在的污染源。鑒于此，筆者從MAP結晶過(guò)程中重金屬的濃度變化、遷移特性、MAP 化學(xué)平衡模型等方面對重金屬在廢水MAP磷回收過(guò)程中的遷移行為進(jìn)行了全面的分析和介紹，并在此基礎上提出目前研究的不足及進(jìn)一步的研究思路。

　　1 廢水MAP磷回收過(guò)程中重金屬的濃度變化

　　鑒于廢水流基質(zhì)的復雜性，國內外學(xué)者逐漸意識到污染物尤其是重金屬在MAP磷結晶回收的過(guò)程中會(huì )同步發(fā)生變化。研究表明，污泥厭氧消液中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg等重金屬含量可分別達11.23±0.76、4.02±0.09、2.99±0.02、0.83±0.08、51.00±5.37、8.79±0.87 mg/L，而在以污泥厭氧消化液為基質(zhì)進(jìn)行MAP結晶回收的過(guò)程中，消化液中重金屬濃度也會(huì )隨之大幅減小，As、Hg含量分別急劇減少60.05%、48.83%，原本含量較高的Zn、Cr濃度甚至降低到最低檢測線(xiàn)以下[7]。Liu等[8]利用MAP結晶法處理實(shí)際廢水時(shí)發(fā)現，Cu2+、Zn2+在MAP結晶過(guò)程中分別降低了43%和37%;Ronteltap等[9]研究發(fā)現，當以尿液為基質(zhì)進(jìn)行MAP結晶，尿液中Cr初始濃度為98 μg/L，結晶過(guò)程結束后，發(fā)現約有21%的Cr轉移到MAP中;Suzuki等[10]研究發(fā)現在豬場(chǎng)廢水MAP結晶反應器中，液相Zn的平均濃度為5.56 mg/L，MAP結晶回收后，反應器出水中Zn濃度降低到1.31～1.49 mg/L，Zn的平均濃度降低了76.44%。黃穎[11]研究表明，當廢水中Ni、Pb、Cd濃度是國家二級排放標準的1倍時(shí)，MAP沉淀物中Ni、Pb、Cd分別超標 19倍、9倍和17倍;Ni、Pb、Cd濃度是國家二級排放標準的8倍時(shí)，則分別超標 115倍、15倍和68 倍。這說(shuō)明，當液態(tài)介質(zhì)中重金屬濃度較高時(shí)，誘導結晶磷回收的過(guò)程也是重金屬在MAP晶體中高度濃縮富集的過(guò)程。

　　通過(guò)上述研究可以得出一致結論，即無(wú)論廢水中重金屬初始濃度高低，在MAP誘導磷結晶的過(guò)程中，重金屬并不是穩定地存在于液相環(huán)境中，而是體現出強烈的從液相向磷結晶中活躍遷移的特性，這對于磷回收產(chǎn)物的循環(huán)再利用存在潛在的環(huán)境風(fēng)險。

　　2 重金屬在誘導磷結晶過(guò)程中的結合機制研究

　　磷結晶過(guò)程中重金屬表現出從液相向固相轉移的活躍特性，因此有學(xué)者對重金屬的反應結合機制進(jìn)行了深入研究。Uysal等[7]研究表明，以污泥厭氧消化液為基質(zhì)進(jìn)行MAP回收過(guò)程中，重金屬濃度的大幅降低是由于在磷結晶過(guò)程中重金屬與MAP發(fā)生了共同沉淀。Ma等[12]采用試管合成的方法，更加細致地考察了As在合成MAP中的吸附特性，結果表明As在MAP晶體中主要以As5+的形式存在，As5+替代P5+從而導致MAP晶體結構的改變(圖1)。Rouff等[13-14]研究發(fā)現，當MAP晶體存在的情況下，Zn的加入濃度小于5 μmol/L時(shí)，吸附產(chǎn)物主要以四面體和八面體的形式存在，當Zn濃度大于5 μmol/L時(shí)，四面體單齒配合物占據優(yōu)勢;即使吸附了較低濃度的Cr，仍會(huì )影響磷回收產(chǎn)物的礦物表面和結構特性。以上學(xué)者的研究結果表明，重金屬可以通過(guò)嵌入到MAP晶格或表面吸附等不同方式貯存于MAP沉淀中[15]，進(jìn)而降低磷回收產(chǎn)物純度，Ronteltap[9]的研究也證明了這一點(diǎn)。

　　————————————————————————————————————

　　本文是由華南地區大型污水處理設備生產(chǎn)廠(chǎng)家——廣東春雷環(huán)境工程有限公司編輯。部分文字內容和圖片采集于互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權請告知，我們將會(huì )在24小時(shí)內刪除。

　　如果你需要性?xún)r(jià)比高的污水處理設備，敬請來(lái)電免費索取設備的相關(guān)資料!

聯(lián)系人：余小姐

手機：136-6276-2314

座機：0769-22015798

微信號：gdchunlei888

QQ: 2193644019

郵箱：2193644019@qq.com

地址：廣東省東莞市東城街道勿松路7號