磷酸鎂銨沉淀法處理高濃度氨氮廢水工藝探究

秦繼華 郭雅暉

（1南京大學(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 江蘇南京 210093 2湖北江駿環(huán)保科技有限公司 湖北武漢 430000）

1 概述

高濃度氨氮廢水主要來源于石油化工、有色金屬化學(xué)冶金、化肥、味精、肉類加工、養(yǎng)殖以及垃圾滲濾液等，這些高濃度氨氮廢水（＞500mg/L）若未經(jīng)處理直接排入水體，尤其是排入到流動較緩慢的湖泊、海灣等，容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，加速水體藻類以及其他微生物大量繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)下降，甚至是人們的健康。因此，探尋經(jīng)濟(jì)高效地去除廢水中的高濃度氨氮成為亟待解決的問題之一。

2 工藝簡介

磷酸鎂銨沉淀法（Mangnesium Ammonium Phosphate，MAP）,又叫化學(xué)沉淀法，國外于20世紀(jì)60年代開始研究，至20世紀(jì)90年底便作為一種新的廢水脫氮工藝而迅速興起，進(jìn)入了一個嶄新的應(yīng)用階段[1]。其原理是向含有氨氮的廢水中添加磷酸鹽和鎂鹽，通過化學(xué)反應(yīng)生成磷酸鎂銨（MgNH4PO4·6H2O），俗稱為鳥糞石。

2.1 工藝機(jī)理

磷酸鎂銨沉淀法脫氮工藝機(jī)理是向高濃度氨氮廢水中加入鎂鹽和磷酸鹽，使Mg2+、PO43-離子的藥劑與氨氮廢水中的NH4+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成磷酸鎂銨（MgNH4PO4·6H2O），再通過重力沉淀或過濾得到MAP?；瘜W(xué)反應(yīng)如下：

2.2 適用對象

近年來，隨著實(shí)踐的充分檢驗(yàn)，采取磷酸鎂銨沉淀法處理高濃度氨氮廢水被廣泛應(yīng)用于化肥廠廢水、焦化廢水、印染廢水等多個領(lǐng)域，而且也產(chǎn)生了較為顯著的效果（見表1）。

表1 MAP法處理高濃度氨氮廢水實(shí)例[2]

3 影響MAP法工藝因素

3.1 pH值

溶液pH值不同，對磷酸鹽和氨氮的存在形式有影響，進(jìn)而也進(jìn)一步影響到磷酸鎂銨的生成：pH值太低，容易生成Mg(H2PO4)2沉淀，磷酸鎂銨又溶于稀酸中；pH值太高，容易讓溶液中的氨氮生成氨水而損失使得正磷酸鹽的濃度增大，正磷酸鹽濃度便會隨之增大而使磷酸鎂沉淀和氫氧化鎂沉淀，不利用磷酸鎂銨生成。研究者們用磷酸鎂銨沉淀法對較多種廢水進(jìn)行處理研究，得到最佳pH值有一定的差別，但大概范圍都在8.0～10.0[3]。

3.2 反應(yīng)時間

MAP法反應(yīng)時間主要取決于MAP晶體的成核速率和成長速率，因此，MAP法處理氨氮廢水選擇適宜的攪拌速度和控制適當(dāng)反應(yīng)時間可以有效提升藥劑效率。磷酸鎂銨沉淀處理廢水的反應(yīng)時間一般在4min～3h，但反應(yīng)時間選擇在20min比較適宜（見表2）[4]。

表2 不同反應(yīng)時間條件下磷酸鹽去除效果和氨氮?dú)埩袅勘容^

3.3 反應(yīng)物配比

要促使磷酸鎂銨的沉淀，最佳配比應(yīng)該是在兼顧處理水中含鹽量低的情況下，選擇讓殘留氨氮和磷酸鹽量都較低。投加的摩爾配以n(Mg):n(P):n(N-)=1.0:1.0:1.0。根據(jù)同離子效應(yīng)，增大Mg2+、PO43-配比會促進(jìn)反應(yīng)，從而提升氨氮的去除率和去除速率，（見表 3）。

表3 MAP法處理氨氮廢水反應(yīng)物配比及氨氮去除率

3.4 其他

除此以外，磷酸鎂氨沉淀法處理高濃度氨氮廢水的效果還與攪拌速度、反應(yīng)溫度、陳化時間等因素有關(guān)。

4 結(jié)語

磷酸鎂銨沉淀法處理高濃度氨氮廢水具有工藝簡單，易操作，反應(yīng)穩(wěn)定，效率高，可回收再利用等優(yōu)勢。磷酸鎂銨沉淀法處理高濃度廢水的最佳pH值為9.0～9.5之間，反應(yīng)物配比根據(jù)廢水類型選擇不同的配比率，反應(yīng)時間控制在20min為宜。

[1]方建章，黃少斌.化學(xué)沉淀法去除水中氨氮的試驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2002,25（5）：34-35.

[2]張勤，楊彬彬，潘水秀.等.MAP法處理高濃度氨氮廢水技術(shù)研究進(jìn)展[J]四川環(huán)境，2010,29（5）：93-97.

[3]湯琪，羅固源.磷酸鎂銨技術(shù)的應(yīng)用研究 [J].水處理技術(shù)，2007，33（3）：1-5.

[4]湯琪，羅固源.磷酸鎂銨沉淀法處理磷酸鹽工業(yè)廢水[J]化工進(jìn)展，2008,27（4）：558-563.