[发明专利]MAP(鸟粪石)结晶沉淀填料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能改善MAP(鸟粪石)结晶沉淀性能的预膜MAP填料及制备方法。

背景技术

鸟粪石(MAP)，分子式MgNH₄PO₄·6H₂O，是一种难溶于水的白色晶体，常温下在水中的溶解度积为25×10^-13。通过投加化学试剂例如氯化镁、氧化镁、氢氧化镁等镁源，可使废水中的氨磷形成鸟粪石结晶沉淀，实现对氮磷污染物的去除，回收的鸟粪石可以作为缓释肥料。MAP结晶沉淀法存在一个重要问题是MAP晶体生长缓慢，晶体成核时间长，使得用于污水处理处理效率低下，处理水停留时间长，截留氮磷效率低，并且回收效果差。现有技术采取改变pH值，氮、磷、镁的配比，以及调整沉淀反应条件、连续投加如砂粒、石灰石等粒物，提高晶体生长速度。但是从整体上看，改变pH值，氮、磷、镁的配比，以及调整沉淀反应条件需要较大的过饱和度，且副产物增大，对提高MAP沉淀效果不明显。因此现有技术中一般采用投加非MAP晶体，这种非母晶种成核选择性较差，不仅晶体生长的空间较小，而且晶体生长的粒径、均匀度难以控制。其次，由于废水中含有各种颗粒物质，成核过程所需的过饱和度较均相条件下低，若存在其他颗粒物质，则MAP还没有形成时，可能就形成大量的氢氧化镁或者磷酸镁沉淀，脱氮效果降低，母晶体不易获得，成核速率及成核晶核数难以控制。上述导致形成大量细小的MAP颗粒，结晶颗粒不均匀，不仅难以回收，而且回收的MAP品质较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种成本低、能加速鸟粪石结晶沉淀性能，所得鸟粪石结晶品质好的MAP(鸟粪石)结晶沉淀填料。

本发明的另一目的在于提供一种上述填料的制备方法。

本发明第一目的实现，采取的措施是采用废沸石、废活性炭、焦炭、粉煤灰等多孔性颗粒为载体，以镁、磷酸盐、氨氮为原料，在载体表面形成一层鸟粪石膜，从而形成预膜MAP颗粒载体，克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明MAP(鸟粪石)结晶沉淀填料，其特征是在废沸石、废活性炭、焦炭、粉煤灰等多孔性颗粒载体，以镁、磷酸盐、氨氮为原料，以N∶P∶Mg摩尔比为1∶1∶1.0-2.0，在载体表面形成一层MAP膜。

本发明中载体颗粒的多孔性，一是有利于提高预膜MAP与载体的结合牢度，二也有利于形成预膜MAP的多孔性。为使填料具有足够的比表面积，以及兼顾结晶物的回收，本发明载体较好采用粒径在1-30mm的球状结构载体。

本发明MAP(鸟粪石)结晶沉淀填料的制备，其特征是将废沸石、废活性炭、焦炭、粉煤灰等多孔性颗粒载体，置于光滑壁流化罐中，先用镁源涂覆或浸泡载体，得到载有镁源的载体，分离载体与剩余镁源，烘干；向流化床中加水、氨氮、磷酸盐至可流化状态，控制pH9-10，并通入空气加压，投加镁源，使N∶P∶Mg摩尔比为1∶1∶1.0-2.0，通过外循环流化，使流化强度达到载体膨胀率10％，结束循环，脱水并通入空气自然干燥。

本发明所述光滑壁流化罐，可以是玻璃或搪瓷或不锈钢流化罐，光滑的壁面可以防止结晶在壁面沉积。

本发明中加压使镁源、磷源、氨氮循环流化，一有利于形成的MAP渗入载体孔隙中，可以提高MAP与载体的结合牢度，二在释压时有利于形成的MAP成为多孔结构。本发明加压，试验表明压力范围较好为3-4个大气压，压力过低或过高，均会影响预膜质量，但本发明压力范围并非数学精确值，适当偏离同样可以实现，或略对膜质量有影响。

本发明载体表面MAP膜厚度，可以通过控制载体粒径、密度、反应时间和氮磷镁投加量来实现，其中预膜层厚度较好为0.5-5mm。此外，还可以通过非同步搅拌速度来控制晶体的成核速率和成长速率，改善MAP(鸟粪石)在填料表面结晶沉淀性能。

本发明方法中，磷酸盐的加入，一种较好为采用磷酸盐与镁的混合物，有利于较好的维持反应体系pH的稳定性，且能明显降低副反应速度。

本发明MAP(鸟粪石)结晶沉淀填料，由于通过在非母晶填料表面包覆有MAP晶种，从而使普通废料成为预膜载体，放入含氨磷废水中，能明显提高MAP(鸟粪石)在预膜填料表面结晶沉淀性能，提高结晶沉淀速度和水

大气压，用加料泵投加磷酸二氢钠和氯化镁混合溶液，使氮镁磷摩尔比为1∶1∶1.2，采用外循环泵循环流化，反应时间30-180min，使流化强度达到载体膨胀率10％，停止循环流化，排除流化罐中溶液，通入空气自然干燥，得到预膜MAP填料，测得预膜层厚度3.5mm。

具体实施方式