磷是生物生长中重要元素之一,也是一种不可替代且不可再生的重要自然资源。随着经济的快速发展,大量富含磷的生活污水和工业废水排入水体,给人类和水环境带来了一系列的危害。目前,我国为控制污水中的磷排放,要求各城镇污水厂出水磷由1mg/L的一级B标准提高到0.5 mg/L的一级A标准。与传统的化学沉淀法和生物法相比,HAP(羟基磷酸钙,Ca5(PO4)3OH)诱导结晶在高效除磷的同时,还可有效地从污水中回收磷资源,但目前HAP诱导结晶法处理低磷污水的相关研究较少。本研究尝试采用HAP诱导结晶法处理低磷污水,考察了 HAP类介稳区的特性和HAP诱导结晶对低磷污水的去除效能,并对除磷机理进行初步探讨,为污水厂二级出水的深度除磷和提标改造提供理论基础和技术支持。主要研究结论如下:(1)本研究中通过均相结晶和诱导结晶反应绘制超溶解度曲线和溶解度曲线,构建HAP的类介稳区。类介稳区特性分析表明,溶液中的构晶离子(Ca2+、P043-和OH-)浓度越高,HAP类介稳区向稳定区偏移,HAP诱导结晶的反应条件要求降低,除磷效能提高。在较短结晶时间(1h)内,晶种粒径越小,HAP类介稳区宽度越大。随着结晶反应时间的延长,HAP类介稳区宽度变化程度逐渐减弱;时间延长至24h,不同外投晶种条件下,HAP的类介稳区重合。说明随着时间的延长,结晶外投晶种和结晶反应时间对HAP诱导结晶的影响逐渐减小。(2)提高溶液pH、沉淀剂投加量、晶种投加量,减小晶种粒径,有助于增强HAP诱导结晶对低磷污水的去除效能。适当的搅拌强度、搅拌时间和静置时间,在一定程度上可以降低HAP诱导结晶反应后上清液磷浓度。对磷浓度为1mmg/L的污水,试验条件下确定最佳结晶反应条件为:pH=9.0,沉淀剂投加量50 mg/L,投加325目方解石10 g/L,搅拌200 rpm×30 min,静置15 min,经诱导结晶后,上清液P浓度可降至0.125 mg/L,稳定达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)准Ⅳ类水标准,上清液pH满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)。(3)扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征结果显示,诱导结晶产物主要是结晶度不高的HAP及其无定形前驱物。结晶反应pH越高,晶种粒径越小,HAP结晶度越高,除磷效果越好。