初始pH 值对正渗透浓缩城市污水和回收磷的影响

王美玲,王 策,李咏梅 (同济大学环境科学与工程学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海 200092)

正渗透(Forward osmosis, FO)技术作为一项具备资源回收潜力的膜过滤技术,在处理废水时具有独特优势,相比于其他膜处理技术具有低能耗、低污染倾向的显著优点[1-5].目前正渗透主要应用于水资源回收方面[6-9],除此之外,已有一些研究采用正渗透技术成功回收了含磷废水中的磷.Qiu 等[10]采用三醋酸纤维膜MF-FOMBR (Microfiltration-Forward Osmosis Membrane Bio-Reactor)的模式,直接对市政污水进行磷回收,利用海水作为汲取液,成功生成了无定形磷酸钙,在98d 内磷的总回收率为71.7%.Xie等[11]采用MgCl2作为汲取液溶质,通过FO-MD(Forward Osmosis-Membrane Distillation)装置同时从消化污泥浓缩液中回收磷和水资源,并成功生成鸟粪石结晶. Volpin 等[12]采用商业混合肥料作为汲取液溶质,正渗透浓缩人类尿液至原体积的50%,在不外加Mg2+的条件下,实现了93%的磷回收,并生成鸟粪石.

pH 值对于难溶磷酸盐的生成有很大的影响,从而对磷资源的回收至关重要.许多研究表明,当pH值为8.5～9.5 时,形成的鸟粪石纯度最高,反应速率最大[13-14].当pH 值增大时,Ca2+的活度不断降低,但PO43-的活度不断增强,溶液的pH值影响溶液的过饱和度,从而会影响磷酸钙沉淀反应的进行[15].

Volpin 等[12]研究了尿液的pH 值(6～7.5)对于正渗透膜结垢的影响,得出当尿液的pH 值在6.5 以下时可有效避免结垢现象发生.Xie 等[11]研究发现消化液pH 值(9.5～8.2)在浓缩过程中的2h 内不断降低,鸟粪石的形成只发生在初始的2min 内.目前的研究多关注于正渗透浓缩过程中原料液(FS)的pH 值分别对磷回收……