摘要 以磷酸铵镁回收废水中的磷作为优质缓释肥，既可减少环境污染，又可回收日益匮乏的磷资源，已成为当前国际环境领域的前沿与热点问题。综述了MAP结晶过程中重金属的浓度变化、重金属的迁移特性以及MAP 化学平衡模型模拟等，并展望了今后的研究方向。

　　关键词 重金属;废水MAP磷回收;迁移;研究进展

　　中图分类号 X705 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2017)07-0050-03

　　Research Process of Heavy Metal Transformation in MAP Recycling Process from Wast Water

　　TANG Ping

　　(College of Environment and Material Engineering， Hangzhou Dianzi University， Hangzhou， Zhejiang 310027)

　　Abstract Phosphorus recovery from wast water by MAP， which can reduce environmental pollution and recycle the lacking phosphorous resource as well， has become the frontier and hot issue in the field of environmental protection. The paper summarized heavy metal concentration， transformation in MAP recycling process， and chemical equilibrium model， and explored future research directions.

　　Key words Heavy metal;Phosphorus recovery from wast water by MAP;Transformation;Research process

　　磷是维持生物体正常生理机能的一种至关重要的基础元素，与此同时，磷是一种不可再生资源。全球的磷资源储备有限，以目前消耗速度，现有的磷酸盐储备量可能在100年之内被消耗殆尽[1]。我国国土资源部己将磷`矿资源列为2010年后不能满足国民经济发展要求的20种矿产之一[2]。因此，从废物流中进行磷的回收再利用成为重要手段。

　　以鸟粪石(MAP)沉淀的形式回收废水中的磷被公认为是最有希望的技术方法。回收的六水磷酸铵镁中磷(P2O5)含量可达51.8%，而目前世界上最高品位的磷矿石含量为46%，更重要的是，MAP可以直接或间接用作农业、林业优质肥料[3]。目前国内外学者对MAP结晶法回收废水中磷进行了较为广泛的研究，主要集中在MAP结晶条件的控制优化方面[4-6]。然而，该过程回收到的MAP沉淀一般含有各种高浓度的重金属和准金属，这些物质在废水中十分常见。因此，在诱导磷结晶的过程中，MAP晶体会“挟带”污水中的重金属一起沉淀下来[7]，进而直接影响产品的应用价值和使用安全。另一方面，未经除去砷和其他重金属、准金属杂质的MAP沉淀作为肥料，是一个潜在的污染源。鉴于此，笔者从MAP结晶过程中重金属的浓度变化、迁移特性、MAP 化学平衡模型等方面对重金属在废水MAP磷回收过程中的迁移行为进行了全面的分析和介绍，并在此基础上提出目前研究的不足及进一步的研究思路。

　　1 废水MAP磷回收过程中重金属的浓度变化

　　鉴于废水流基质的复杂性，国内外学者逐渐意识到污染物尤其是重金属在MAP磷结晶回收的过程中会同步发生变化。研究表明，污泥厌氧消液中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg等重金属含量可分别达11.23±0.76、4.02±0.09、2.99±0.02、0.83±0.08、51.00±5.37、8.79±0.87 mg/L，而在以污泥厌氧消化液为基质进行MAP结晶回收的过程中，消化液中重金属浓度也会随之大幅减小，As、Hg含量分别急剧减少60.05%、48.83%，原本含量较高的Zn、Cr浓度甚至降低到最低检测线以下[7]。Liu等[8]利用MAP结晶法处理实际废水时发现，Cu2+、Zn2+在MAP结晶过程中分别降低了43%和37%;Ronteltap等[9]研究發现，当以尿液为基质进行MAP结晶，尿液中Cr初始浓度为98 μg/L，结晶过程结束后，发现约有21%的Cr转移到MAP中;Suzuki等[10]研究发现在猪场废水MAP结晶反应器中，液相Zn的平均浓度为5.56 mg/L，MAP结晶回收后，反应器出水中Zn浓度降低到1.31～1.49 mg/L，Zn的平均浓度降低了76.44%。黄颖[11]研究表明，当废水中Ni、Pb、Cd浓度是国家二级排放标准的1倍时，MAP沉淀物中Ni、Pb、Cd分别超标 19倍、9倍和17倍;Ni、Pb、Cd浓度是国家二级排放标准的8倍时，则分别超标 115倍、15倍和68 倍。这说明，当液态介质中重金属浓度较高时，诱导结晶磷回收的过程也是重金属在MAP晶体中高度浓缩富集的过程。

　　通过上述研究可以得出一致结论，即无论废水中重金属初始浓度高低，在MAP诱导磷结晶的过程中，重金属并不是稳定地存在于液相环境中，而是体现出强烈的从液相向磷结晶中活跃迁移的特性，这对于磷回收产物的循环再利用存在潜在的环境风险。

　　2 重金属在诱导磷结晶过程中的结合机制研究

　　磷结晶过程中重金属表现出从液相向固相转移的活跃特性，因此有学者对重金属的反应结合机制进行了深入研究。Uysal等[7]研究表明，以污泥厌氧消化液为基质进行MAP回收过程中，重金属浓度的大幅降低是由于在磷结晶过程中重金属与MAP发生了共同沉淀。Ma等[12]采用试管合成的方法，更加细致地考察了As在合成MAP中的吸附特性，结果表明As在MAP晶体中主要以As5+的形式存在，As5+替代P5+从而导致MAP晶体结构的改变(图1)。Rouff等[13-14]研究发现，当MAP晶体存在的情况下，Zn的加入浓度小于5 μmol/L时，吸附产物主要以四面体和八面体的形式存在，当Zn浓度大于5 μmol/L时，四面体单齿配合物占据优势;即使吸附了较低浓度的Cr，仍会影响磷回收产物的矿物表面和结构特性。以上学者的研究结果表明，重金属可以通过嵌入到MAP晶格或表面吸附等不同方式贮存于MAP沉淀中[15]，进而降低磷回收产物纯度，Ronteltap[9]的研究也证明了这一点。

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