吳 健,平 倩,李詠梅(同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,污染控制與資源化研究國家重點實驗室,上海 200092)

鳥糞石結(jié)晶成粒技術(shù)回收污泥液中磷的中試研究

吳 健,平 倩,李詠梅*(同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,污染控制與資源化研究國家重點實驗室,上海 200092)

為了探究鳥糞石(MAP)結(jié)晶成粒技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用條件及價值,利用鳥糞石中試反應(yīng)器處理無錫某污水處理廠污泥脫水液,確定了鳥糞石結(jié)晶成粒技術(shù)回收磷的最佳工況:pH=9.0,摩爾比 N:P:Mg=4:1:1.3,反應(yīng)周期為 4d.最佳條件下脫水液磷回收率達 85%,收獲的鳥糞石平均粒徑為0.74mm,純度可達98.23%.收獲的MAP顆粒為規(guī)則斜方晶結(jié)構(gòu),品質(zhì)較好,顆粒純度高雜質(zhì)少.經(jīng)濟分析表明,鳥糞石結(jié)晶成粒技術(shù)回收每噸污泥液中磷的藥劑成本為0.38元.

鳥糞石結(jié)晶成粒；中試；最佳工況；顆粒表征；經(jīng)濟分析

磷既是環(huán)境水體富營養(yǎng)化的控制因素,又是一種單向流動、日益匱乏的不可再生資源[1].據(jù)預(yù)測,全球可供開采的磷礦資源只能維持100年左右[2];而自然界中的磷經(jīng)使用后最終約 80%隨污水排放

[3].因此,通過技術(shù)手段從污水中回收利用磷以實現(xiàn)其再生循環(huán),是一個亟待解決的重大課題.

鳥糞石(MgNH4PO4?6H2O,MAP)結(jié)晶成粒技術(shù),不僅可以有效地去除污水中的氮磷,而且回收的MAP純度高、顆粒大(mm級)、便于收集和運輸,同時克服了鳥糞石沉淀法收獲的鳥糞石晶體細小、難以從水中分離且易堵塞管道的缺點,具有較高的環(huán)境和經(jīng)濟效益,因此得到了廣泛的關(guān)注[3-5].Elisabeth等[6]用容積為 143L的中試反應(yīng)器處理奧克斯利溪(Oxley Creek)污水處理廠的污泥脫水上清液(61±5mgPO43--P/L),磷回收率可達 94%,生成的鳥糞石顆粒平均粒徑為110μm;Battistoni等[7]處理污水處理廠厭氧上清液(30～50mgPO4-P/L),中試流化床處理規(guī)模為2m3/d,鳥糞石晶體在流化床內(nèi)成核效果良好,磷去除率可達 75%;Ping等[8]利用流化床小試反應(yīng)器處理污水處理廠TSS濃度為34mg/L的污泥脫水液(150±5mgPO4-P/L),磷去除率可達 87%, MAP平均粒徑為1.36mm.雖然鳥糞石結(jié)晶成粒技術(shù)在國外已有工程運用[9-11],但是國內(nèi)的研究仍集中在小試階段,研究多為鳥糞石沉淀法.

本研究利用流化床中試反應(yīng)器對實際污泥脫水液中的磷進行回收,通過考察不同因素的影響得出反應(yīng)的最佳工況,并進行 MAP顆粒品質(zhì)表征與經(jīng)濟分析,以期為 MAP結(jié)晶成粒技術(shù)運用到實際工程中提供技術(shù)參考.

1 試驗材料與方法

1.1 試驗水質(zhì)

試驗處理對象為無錫某污水處理廠的污泥脫水液(表1),試驗添加氯化銨(NH4Cl)、六水合氯化鎂 (MgCl2·6H2O)分別補充氮源和鎂源,并根據(jù)不同實驗條件調(diào)整氮源和鎂源投加量,采用0.25mol/L的氫氧化鈉溶液為外加堿液.

表1 中試處理污泥液水質(zhì)Table 1 Characteristics of the sludge dewatering liquor

1.2 試驗裝置與運行

試驗裝置為有機玻璃制成的流化床反應(yīng)器(圖1),裝置主要包括流化床反應(yīng)器、沉淀池、pH在線監(jiān)測系統(tǒng)和自動加藥系統(tǒng)4部分.其中,流化床反應(yīng)器總體積54L,總高3m,處理規(guī)模為2m3/d,從下至上分為進水區(qū)、晶體收集區(qū)、晶體生長區(qū)和沉淀區(qū).脫水液在進水區(qū)與外加氯化鎂溶液迅速混合;當(dāng)晶體尺寸逐漸增大時,可以克服上升水流的作用落入反應(yīng)器底部;反應(yīng)器每周期連續(xù)運行4～8d,每天測定進水、流化床出水和沉淀池出水中PO4

3--P等指標(biāo)的濃度,并在一個反應(yīng)周期結(jié)束后,從收集區(qū)取出MAP顆粒,室溫自然干燥后進行顆粒品質(zhì)分析[3].

探究不同pH值、離子濃度、反應(yīng)時間及溫度對鳥糞石結(jié)晶成粒的影響,并結(jié)合經(jīng)濟分析,尋求處理實際污泥脫水液時鳥糞石成粒的最佳條件.試驗初始運行工況為前期小試研究得出的最佳運行工況[3,12]:水力停留時間(HRT)41min,收集區(qū)上升流速 400cm/min,反應(yīng)器連續(xù)運行8d,pH=8.2,離子摩爾比PO43-:NH4+: Mg2+=1:6:1.1,在每周期運行前均投加 150g鳥糞石晶種[平均粒徑(220±30)μm]以提高MAP結(jié)晶速率[13].

圖1 鳥糞石結(jié)晶成粒中試裝置示意Fig.1 Schematic diagram of the pilot-scale struvite pellet crystallization system

1.3 水質(zhì)分析方法

PO43--P采用鉬銻抗分光光度法(UV-754)測定,金屬離子采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(Agilent-ICP-720ES)測定[14].

1.4 MAP品質(zhì)表征方法

鳥糞石純度計算公式[15]為:

式中:CN為顆粒溶解后測得的NH4+-N濃度,mg/L; V為過濾液定容的體積,L;MN為 N的摩爾質(zhì)量,g/mol;MMAP為鳥糞石的摩爾質(zhì)量,g/mol;mp為溶解鳥糞石顆粒的質(zhì)量,g.

鳥糞石平均粒徑計算如下:采用不同目數(shù)的篩子逐級篩取鳥糞石顆粒,稱量不同粒徑區(qū)間的MAP質(zhì)量,計算公式[3]為:

式中:ai、bi分別為粒徑區(qū)間邊界值;wi為此區(qū)間顆粒質(zhì)量百分比.

pH值在線監(jiān)測系統(tǒng)采用DP 5000型pH控制器(Milton Roy,美國),控制器由控制面板和外接pH探頭兩部分組成,將pH探頭裝入中試反應(yīng)器上以實時監(jiān)測流化床內(nèi)部pH值.

利用水溫計(LM61-WQG-17)測量污泥脫水液及沉淀池出水溫度,取兩者平均值為反應(yīng)溫度.

利用掃描電子顯微鏡(SEM,型號 PHLIPSXL30),X射線衍射(XRD,型號D8-Advance)及X射線能量散射譜分析儀(EDX,型號 PHLIPSFD-1C-80)對收獲的 MAP顆粒進行組分與形態(tài)分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳工況的確定

2.1.1 反應(yīng)時間的影響 如圖2所示,反應(yīng)器處理前4d,磷的去除率、鳥糞石純度、鳥糞石體積增長率均呈上升趨勢;且隨著反應(yīng)時間的增加,鳥糞石顆粒的平均粒徑逐漸增大,從反應(yīng)第 1d的0.45mm增至第8d的0.63mm,最大粒徑都在0.8～1.0mm之間.然而當(dāng)培養(yǎng)時間大于 4d時,由于生成的顆粒體積逐漸增大,在生長區(qū)出現(xiàn)了部分顆粒結(jié)塊的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致流化過程不暢,使得磷去除率與鳥糞石生長速率逐漸降低.因此,選擇反應(yīng)周期4d為最佳條件.

圖2 不同反應(yīng)時間下磷去除率與MAP顆粒變化趨勢Fig.2 The removal efficiency of PO43--P and the growth of MAP at different reaction time pH=8.2, N/P/Mg=6/1/1.1

2.1.2 pH值的影響 pH值對離子去除率的影響:隨著pH值的升高,PO43--P去除率逐漸提高(圖3),這是因為pH值會影響MAP中3種構(gòu)晶離子(NH4+、PO43-和Mg2+)在溶液體系中達到平衡時的活度和存在形式,進而影響溶液過飽和度;一般而言,溶液的過飽和度越高,生成沉淀的推動力越大[16].當(dāng) pH＜8時,雖然溶液中的氨氮主要以NH4+形式存在,但是溶液中的H+的濃度較高,這會阻礙鳥糞石的形成,導(dǎo)致 PO43--P去除率較低

[17];當(dāng)pH值從8上升到9時,溶液過飽和度逐漸提高,這有利于鳥糞石沉淀產(chǎn)生,從而導(dǎo)致磷去除率的上升[18].當(dāng) pH＞9時,溶液屬于極度過飽和狀態(tài),pH值的增加對各離子去除率無明顯提高作用,但鳥糞石純度開始下降,這可能是由于 pH值增加導(dǎo)致溶液中水鎂石(Mg(OH)2)等雜質(zhì)生成潛力增大,且過高的 pH值會導(dǎo)致溶液中的NH4+-N轉(zhuǎn)換為NH3,使得鳥糞石不易形成[15].此外,當(dāng)pH=9.0時,磷去除率、鳥糞石純度及周期鳥糞石生成量(經(jīng)濟性)均較高,因此,選擇pH=9.0為MAP結(jié)晶成粒的最佳條件.

圖3 不同pH值條件下磷去除率、MAP純度及生成量Fig.3 The removal efficiency of PO43--P, the purity and generation of MAP at different pH N/P/Mg=6/1/1.1,反應(yīng)周期4d

如圖4所示,pH值在9.0以下時,鳥糞石顆粒內(nèi)部以短柱狀晶體為主,為鳥糞石晶體的斜方晶結(jié)構(gòu),與文獻[19]報道一致;當(dāng) pH值升至 9.4時,晶體內(nèi)部附著更多雜質(zhì),且排列雜亂無章,這與鳥糞石純度降低而生成其他雜質(zhì)有關(guān).可見,升高pH值,雖然有利于PO43--P的去除,但是并不利于鳥糞石顆粒以晶體定向排列機理生長,隨著系統(tǒng)pH值升高至9.0以上時,由于更多雜質(zhì)離子附著于鳥糞石晶體表面,鳥糞石顆粒更傾向于以微小 沉淀團聚凝結(jié)機理生長.

圖4 不同pH條件下鳥糞石顆粒的SEM圖Fig.4 SEM images of the MAP at different pH

表2 不同pH值條件下鳥糞石EDX分析比較Table 2 Quantitative analysis of MAP by EDX at different pH

為了確定鳥糞石顆粒的主要雜質(zhì)成分,對pH=8.2和pH=9.0條件下生成的鳥糞石顆粒進行了EDX元素分析(表2).從表2可以看出,顆粒中的主要元素為C、O、Mg、P、Ca,且pH值的改變會使得顆粒中元素比例發(fā)生變化.當(dāng)pH=8.2時,顆粒中Mg/P原子比為0.90(純凈鳥糞石Mg/P=1),說明有部分磷形成了除鳥糞石外的其他沉淀,如無定形磷酸鈣(Ca5(PO4)2·xH2O, ACP)等[19];此外Ca原子的存在也說明了進水中的Ca2+會在鳥糞石反應(yīng)過程中競爭磷酸根,生成如ACP等的鈣沉淀[16].當(dāng)pH=9.4時,Mg/P原子比為1.16,即鎂原子過量,表明了顆粒中存在鎂鹽雜質(zhì),如水鎂石等.Zhou等[17]研究表明,Mg(OH)2在pH＞9.0后逐漸開始形成,且生成量隨著pH提高而逐漸增多,這也是pH=9.4時鳥糞石純度急劇下降的原因.

2.1.3 鎂磷摩爾比的影響 當(dāng)鎂磷摩爾比為1.1～1.7時,PO43--P的去除率、周期鳥糞石生成量隨摩爾比的增長而增長,MAP純度在M/P=1.3達到最高后逐漸下降(圖5).溶度積規(guī)則和同離子效應(yīng)共同作用導(dǎo)致了磷的這種趨勢變化,鎂磷摩爾比升高時,溶液中 Mg2+濃度增大,有利于化學(xué)平衡向生成鳥糞石的方向進行[20].此外,Katsuura[21]的研究表明:pH=9.0時,磷的去除率在鎂/磷摩爾比大于 1.3時不再增長;Siegrist[22]與 Jaffer等[11]研究認為:為避免 Ca2+與 Mg2+競爭磷酸鹽,鎂磷摩爾比應(yīng)為1.3.因此,綜合考慮離子去除效果、鳥糞石純度及相對經(jīng)濟性,選擇Mg/P摩爾比為1.3為最佳條件.

圖5 不同Mg/P摩爾比條件下磷去除率、MAP純度及生成量Fig.5 The removal efficiency of PO43--P, the purity and generation of MAP at different Mg/P molar ratios pH=9.0, N/P=6/1,反應(yīng)周期4d

圖6 不同N/P摩爾比條件下磷去除率、MAP純度及生成量Fig.6 The removal efficiency of PO43--P, the purity and generation of MAP at different N/P molar ratios pH=9.0, Mg/P=1.3/1,反應(yīng)周期4d

2.1.4 氮磷摩爾比的影響 氮磷摩爾比從2增加到8時,磷的去除率逐漸提高,鳥糞石純度顯著升高后趨于穩(wěn)定(圖6).PO43--P的去除率隨氮磷摩爾比的增大而增大,這是因為過量的 NH4+將提高離子活度積,促使反應(yīng)向生成鳥糞石的方向進行,從而提高磷的去除率.Korchef等[23]研究結(jié)果也表明:NH4+離子的過量有利于PO43--P離子的去除,也有利于鳥糞石晶體的形成;也有研究表明:NH4+-N的過量不僅可以提高PO43--P離子的去除率,而且剩余的氨離子還可起到提高鳥糞石純度的作用[24],這可能是由于過量的 NH4+-N可以穩(wěn)定溶液的 pH,從而有利于鳥糞石的生成

[25-26].此外,當(dāng) N/P=4時,鳥糞石的平均粒徑達到最大為 0.74mm,周期鳥糞石生成量顯著升高,綜合考慮離子去除率、MAP品質(zhì)特征及相對經(jīng)濟性,選擇P/N 摩爾比為1:4 為最佳條件.

2.1.5 溫度的影響 試驗對比了初始工況和最佳工況在不同實際溫度(冬季5℃和夏季25℃)條件下的P去除率、鳥糞石純度及粒徑的變化(表3).在低溫條件下,磷去除率與鳥糞石純度均有較小程度的提升,但是并不明顯.這可能是由于溫度降低時,鳥糞石的溶解度降低,當(dāng)溫度從 25℃降低至5℃時,Ksp(鳥糞石溶度積)從14.6×10-14降低至 5.42×10-14,而溶液的過飽和度與 Ksp呈負相關(guān),Ksp減小,過飽和度上升,從而導(dǎo)致鳥糞石結(jié)晶推動力增大[27].污水處理廠實際廢水的溫度相對穩(wěn)定,因此,在實際運行狀態(tài)下,溫度對MAP結(jié)晶反應(yīng)的影響很微弱,可以忽略不計.

表3 不同溫度下磷去除率與MAP顆粒生長情況Table 3 The removal efficiencies of PO43--P and the growth of MAP at different temperature

2.2 最佳工況下MAP顆粒品質(zhì)表征

中試最佳工況(pH=9.0,N/P/Mg =4/1/1.3,反應(yīng)周期4d)下收獲的鳥糞石XRD譜圖及鳥糞石標(biāo)準(zhǔn)譜圖如圖 7所示.中試運行中形成顆粒的XRD圖譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜的特征峰吻合較好,通過Jade軟件分析的匹配產(chǎn)物也為鳥糞石,F值為1.8,從而證明了收獲的顆粒確實為鳥糞石晶體.

如圖8所示,將顆粒放大50倍時,可觀察到顆粒形狀為圓球狀,晶體聚集部分比較緊密,但存在空隙,表面比較粗糙且存在附著物;將顆粒放大500倍可以看到構(gòu)成鳥糞石的晶型為斜方晶結(jié)構(gòu),與文獻[23]的研究相符,且棒狀晶體的形狀較規(guī)則.

圖7 最佳工況下收獲的鳥糞石顆粒XRD圖Fig.7 The XRD images of harvested struvite particles under optimal condition

圖8 最佳工況下收獲的鳥糞石顆粒SEM圖Fig.8 The SEM images of harvested struvite particles under optimal condition

EDX元素定量分析結(jié)果如表 4所示:Ca的原子百分比僅為 1.73,即雜質(zhì)鈣沉淀如 Ca3(PO4)2·xH2O或 CaCO3的量較少,這也與前面的純度結(jié)果匹配;Mg/P摩爾比為 1.09,說明除鳥糞石外,還生成了少量其他鎂鹽雜質(zhì).

表4 EDX定量分析結(jié)果Table 4 Quantitative analysis of MAP by EDX

2.3 經(jīng)濟分析

在最佳條件下,鳥糞石中試系統(tǒng)運行一個周期(4d)可收獲2.1kg鳥糞石,結(jié)合目前工業(yè)級藥劑價格以及鳥糞石的市場價格(表5),如果只計算藥劑費用,處理1t污泥脫水液的成本為0.38元.由于本課題處理的污泥液氨氮濃度很低,所以投加了大量氨鹽,如果處理氨氮過量的溶液,如污泥發(fā)酵液、畜禽養(yǎng)殖廢水等,則可提高鳥糞石產(chǎn)量并大幅降低氨鹽成本,從而提高鳥糞石結(jié)晶成粒法的經(jīng)濟效益.

表5 中試藥劑費用分析Table 5 Reagent costs in pilot scale test

3 結(jié)論

3.1 采用流化床結(jié)晶成粒反應(yīng)器處理磷濃度為50mg/L左右的污泥脫水液的最佳條件為:pH= 9.0,摩爾比 N:P:Mg=4:1:1.3,反應(yīng)周期為 4d,溫度(5～25℃)的影響可忽略不計,此工況下脫水液磷去除率可達 85%,生成的鳥糞石平均粒徑可達毫米級(0.74mm),純度可達98.23%.

3.2 pH＞9.0時,鳥糞石純度急劇降低,SEX與EDX分析表明生成了Mg(OH)2、ACP等雜質(zhì).

3.3 形成MAP顆粒的晶型為規(guī)則斜方晶結(jié)構(gòu),品質(zhì)較好,純度高,證明此中試系統(tǒng)可有效進行污泥液磷回收的工程應(yīng)用.

3.4 經(jīng)濟分析結(jié)果表明,處理 1t污泥脫水液的成本為0.38元,鎂鹽與氨鹽是減少藥劑成本的重點,若處理氮磷比更高的廢水,則可以實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益.

[1] Burns R T, Moody L B, Celen I, et al. Optimization of phosphorus precipitation from swine manure slurries to enhance recovery [J]. Water Science and Technology, 2003,48(1):139-146.

[2] Shu L, Schneider P, Jegatheesan V, et al. An economic evaluation of phosphorus recovery as struvite from digester supernatant [J]. Bioresource Technology, 2006,97(17):2211-2216.

[3] 李詠梅,平 倩,馬璐艷.鳥糞石成粒法回收污泥液中的磷及顆粒品質(zhì)表征 [J]. 同濟大學(xué)學(xué)報, 2014,42(6):912-917.

[4] Moussa S B, Tlili M M, Batis N, et al. Influence of temperature on struvite precipitation by CO2-degassing method [J]. Crystal Research and Technology, 2011,46(3):255-160.

[5] De-Bashan L E, Bashan Y. Recent advances in removing phosphorus from waste water and its future use as fertilizer (1997～2003) [J]. Water Research, 2004,38(19):4222-4246.

[6] Münch E V, Barr K. Controlled struvite crystallisation for removing phosphorus from anaerobic digester sidestreams [J]. Water Research, 2001,35(1):151-159.

[7] Battistoni P, Paci B, Fatone F, et al. Phosphorus Removal from Supernatants at Low Concentration Using Packed and Fluidized—Bed Reactors [J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2005,44(17):6701-6707.

[8] Ping Q, Li Y M, Y L, et al. Characterization of morphology and component of struvite pelletscrystallized from sludge dewatering liquor: Effects of total suspendedsolid and phosphate concentrations [J]. Journal of Hazardous Materials, 2016,310(5):261-269.

[9] Battistoni P, Paci B, Fatone F, et al. Phosphorus removal from anaerobic supernatants: start-up and steady-state conditions of a fluidized bed reactor full-scale plant [J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2006,45(2):663-669.

[10] Ueno Y, Fujii M. Three years operating experience selling recovered struvite from full-scale plants [J]. Environmental Technology, 2001,22(11):1373-81.

[11] Jaffer Y, Clark T A, Pearce P, et al. Potential phosphorus recovery by struvite formation [J]. Water Research, 2002,36(7): 1834-1842.

[12] 楊 露,平 倩,李詠梅.低磷濃度下鳥糞石結(jié)晶成粒及反應(yīng)器流態(tài)模擬 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016,36(4):1017-1026.

[13] Huang H M, Xiao X M, Yang L P, et al. Recovery of nitrogen from saponificati on wastewater by struvite precipitation [J]. Water Science and Technology, 2010,61(11):2741-2748.

[14] 國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法(第4版).北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2006.

[15] Hao X D, Wang C C, Lan L, et al. Struvite formation, analytical methods and effects of pH and Ca2+[J]. Water Science and technology, 2008,58(8):1687-1692.

[16] Song Y H, Qiu G L, Yuan P. Nutrients removal and recovery from anaerobically digested swine wastewater by struvite crystallization without chemical additions [J]. Journal of Hazardous Materials. 2011,190(1-3):140-149.

[17] Zhou S, Wu Y. Improving the prediction of ammonium nitrogen removal through struvite precipitation [J]. Environmental Science & Pollution Research. 2012,19(9):347-360.

[18] Li W, Ding X, Liu M, et al. Optimization of process parameters for mature landfill leachate pretreatment using MAP precipitation [J]. Frontiers of Environmental Science & Engineering. 2012,6(6):892—900.

[19] Wang C C, Hao X D, Guo G S. Formation of pure struvite at neutral pH by electrochemical deposition [J]. Chemical Engineering Journal. 2010,159(1-3):280-283.

[20] 雷 蕾.鳥糞石結(jié)晶法去除沼液中氮磷的研究 [D]. 重慶:西南大學(xué), 2013.

[21] Katsuura H. Phosphate recovery from sewage by granule forming process (full scale struvite recovery from a sewage works at Shimane Prefecture, Japan) [C]. In International conference on phosphorus recovery from sewage and animal waste, Warwick University, UK, 1998.

[22] Siegrist H. Nitrogen elimination from digester supernatant with magnesium ammonium phosphate [A]. Proceeding of the 5th Gothenburg Symposium on Chemical Water and Wastewater Treatment [C]. Berlin: Springer, 1992:457.

[23] Korchef A, Saidou H. Phosphate recovery through struvite precipitation by CO2removal: Effect of magnesium, phosphate and ammonium concentrations [J]. Journal Of Hazardous Materials, 2011,186(1):602-613.

[24] Stratful I, Scrimshaw M D, Lester J N. Conditions influencing the precipitation of magnesium ammonium phosphate [J]. Water Research, 2001,35(17):4191-4199.

[25] 郝曉地,衣蘭凱,王崇臣,等.磷回收技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2010,30(5):897-907.

[26] 姚 濤,蔡偉民,李龍海.磷酸銨鎂法處理含氮磷廢水的研究進展 [J]. 中國給水排水, 2005,21(2):31-33.

[27] Aage, H K, Andersen, B L, Blom, A, et al. The solubility of struvite [J]. Nuclear Chemistry, 1997,223(1/2):213-215.

A pilot-scale study on struvite pellet crystallization for phosphorus recovery from sludge liquor.

WU Jian, PING Qian, LI Yong-mei*(State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse, College of Environmental Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China). China Environmental Science, 2017,37(3)：941～947

In order to investigate the application conditions and product quality of struvite (MAP) pellet crystallization technology in actual engineering, a pilot-scale MAP reactor was used to recover phosphorus from sludge liquor derived from a sewage treatment plant in Wuxi. The optimal conditions for the struvite pellet formation were confirmed as follows: pH = 9.0, N:P:Mg molar ratio =4:1: 1.3, reaction time=4d. Under the above optimal conditions, the recovery efficiency of PO43--P reached 85%, the average size of the harvested struvite particles was 0.74mm, and the struvite purity reached 98.23%. The harvested struvite particles have rhombic structure and with high purity. Economic analysis indicates that the total pharmaceutical cost of struvite pellet crystallization for phosphorus recovery is 0.38yuan/t sludge liquor.

struvite pellet crystallization；pilot scale study；optimal conditions；characterization of particle；economic analysis

X703

A

1000-6923(2017)03-0941-07

吳 健(1992-),男,江蘇揚州人,同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生,主要從事污水處理與資源化方面的研究.

2016-07-10

國家“863”計劃項目(2011AA060902);水體污染控制與治理科技重大專項(2015ZX07306001-03)

* 責(zé)任作者, 教授, liyongmei@#edu.cn