鸟粪石结晶法处理猪场污水的研究现状及发展趋势_董滨

鸟粪石结晶法处理猪场污水的研究现状及发展趋势_董滨磷是引起水体富营养化的重要因素，随着氮、磷排放标准的提高和可持续发展战略的实施，污水处理和资源回收的结合已越来越受重视。与此同时，磷又是一种不可再生资源，是举足轻重的工业原料和缓释肥料。据美国地质调查局(USGS)的资料估计[1]，地球上的磷矿资源储量只能维持90年。鸟粪石即磷酸铵镁（MgNH4PO4·6H2O），通过向高氮磷含量污水中投加镁剂并控制反应条件，可生成鸟粪石结晶并降低水中氮磷含量。用鸟粪石结晶法去除和回收污水中的氮磷自20世纪60年代逐渐开展起来。猪场污水属于高浓度有机污水，根据清粪工艺的不同，总磷含量100～200mg·L-1，氨氮含量200～2000mg·L-1，采用鸟粪石结晶法对污水中的磷进行回收，可实现猪场污水氮磷的去除及资源的回收，有利于畜牧业及磷资源的可持续发展。1鸟粪石结晶法处理猪场污水的研究现状1.1鸟粪石结晶法的基本原理鸟粪石为白色菱形或斜方形晶体，难溶于水，其溶度积常数为5.05×10-14～4.36×10-10[2]，当溶液中含有Mg2+、NH4+以及PO43-，且离子浓度积大于溶度积常数，即溶液处于过饱和状态时时，会自发结晶生成鸟粪石，反应式为：Mg2++NH4++PO43-+6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓。溶液的过饱和度是形成结晶的关键参数，它与溶液pH和参加反应的离子浓度有关[3-4]。另外，大量研究表明，鸟粪石结晶的pH为7～10，最佳pH为9～9.5。鸟粪石结晶形成可分为晶核形成和晶体生长两阶段。其中，晶核形成所需时间即诱导时间与溶液过饱和度、pH、溶液混合能和是否投加晶种有关，晶体生长同样受以上因素影响。经过国内外学者近30年的探讨，其结晶反应及晶体生长模型也将新的影响因素纳入其中[5-7]，并已有研究针对猪场污水水质提出更有实际价值的模型[8]，新模型的完善程度有待得到后续研究者的全面验证。针对影响鸟粪石结晶规律的各种条件和猪场污水的水质特点，国内外学者进行了一系列小试、中试实验研究，并陆续将其推至实际应用之中，目前应用的反应器主要是流化床和结晶反应器，其作用的发挥跟以下因素有关。1.2反应物组成对鸟粪石结晶法处理猪场污水的影响对于特定的养猪场，其污水中氮、磷、镁浓度是相对稳定的，这就决定了参与鸟粪石结晶反应的各离子浓度和摩尔比。该方面的众多研究采用人工配鸟粪