污水中磷酸盐和氨氮吸附能力研究

近年来, 氮、磷等营养元素的过量排放所导致的水体富营养化现象日益严重, 而另一方面, 磷又是人类农业生产和生活*的元素之一, 由于其循环的特性和人类的过度消耗开发, 导致磷矿将会在100~250 a内消耗殆尽[1].因此, 如何回收污水中的“氮磷资源”具有重要的现实意义.

　　鸟粪石沉淀法被认为是回收污水中磷酸盐和氨氮行之有效的方法, 已广泛应用于尿液、禽畜废水、污泥上清液和渗滤液等废水中.该方法不仅可以实现对水中氮磷的同步固定化回收, 且其回收产物是一种性能优良的缓释肥料, 可用于农田作物生产.但是, 该方法仍在镁源投加和pH调控等方面存在成本较高问题以及回收困难的不足, 限制了其工业推广应用.目前常用的镁源有MgCl2、MgSO4、Mg(OH)2、MgOolanghao等, 其中, MgO由于其安全无毒且自碱性强等优点, 在应用中具有一定碱性自调节作用, 能满足鸟粪石的形成对pH的碱性需要, 可实现镁源和碱源投加的减量化, 从而降低成本.而选择合适的鸟粪石载体是弥补回收困难不足的有效途径之一, 天然沸石作为一种多孔性架状铝硅酸盐矿物, 无毒无害且价格低廉, 不会造成二次污染, 而且可作为晶种促使鸟粪石晶体的快速生成, 且生成的鸟粪石可以很好地固载在沸石上, 使其成为鸟粪石载体的首要选择对象.与此同时, 天然沸石具有较强的阳离子交换能力和吸附性能, 可协同鸟粪石法实现对污水中氮磷的回收. Huang等采用镁盐改性天然沸石同步去除模拟废水中的磷酸盐和氨氮, 但其去除能力不甚理想且镁盐投加量大, 成本较高.

　　针对这一缺陷, 本研究拟开发集氮磷回收性能、镁离子靶向供给、晶种作用和碱性自调控功能于一体的载镁天然沸石复合材料, 构建MgO复合沸石-鸟粪石沉淀深度耦合技术, 实现对污水中磷酸盐和氨氮的固定回收, 着重考察了不同影响因素下载镁天然沸石复合材料对污水中磷酸盐和氨氮的吸附能力, 并探讨了其回收机制, 以期为载镁天然沸石复合材料应用于废水中氮磷的同步回收提供理论支撑.