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MAP法处理高氨氮废水技术的研究
MAP法处理高氨氮废水技术的研究
摘要:磷酸铵镁沉淀法(MAP法)是处理氨氮废水的一种有效方法,本文中的研究了MAP法处理氨氮废水原料的选择以及我国影响处理效率的主要实验参数。
关键词:MAP;磷酸铵镁沉淀法;氨氮;氢氧化镁
磷酸铵镁沉淀法(MAP法)是一种近年来新兴起来的工艺,是一种处理高氨氮废水的有效方法。磷酸铵镁在水中的溶解度很低,Ksp=×10-13(25℃)。向高氨氮废水中投加入磷源以及镁源,可以生成磷酸铵镁这种难溶性的沉淀[1],从而达到去除氨氮的目的,见式(1):
Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO46H2O(1)
国外已有学者将低品位氧化镁作为MAP法处理高氨氮废水的镁源。.Chimenos等[2]以低品位氧化镁为镁源研究了pH、反应时间和固液比对MAP法处理氨氮废水处理效果的影响。结果表明,虽然以低品位氧化镁为镁源需要更长的反应时间,但是有很大的经济优势。
MAP法(磷酸铵镁沉淀法)所用的药剂会影响处理效果。处理高氨氮废水常选用的磷源包括Na2HPO4、NaH2PO4、H3PO4。这三种磷源的关键区别在于,投加相同物质的量的三种磷源到氨氮废水后,对废水pH的影响不同。Na2HPO4、NaH2PO4、H3PO4的酸性逐渐增强,所以研究者一般本着降低调节废水酸碱度所需投加酸碱成本的目的,挑选适合的磷源。其中磷酸氢二钠和磷酸二氢钠为固体盐类,相比H3PO4而言具有储存方便、操作危险性低的特点。刘小燕等[3]以磷酸氢二钠为磷源进行MAP试验发现,当n(N):n(P)=:1时,高氨氮废水的氨氮去除率超过了90%。
MAP沉淀的生成反应中,氨氮、镁源、磷源的理论摩尔比值应该是1:1:1,但是由于实际反应过程中常伴随着副反应的发生,如生成Mg(OH)2和MgPO4沉淀。所以,实际反应中镁源和磷源的利用率要低于100%。李望等[4]以MgCl2和Na2HPO4分别为镁源和磷源,当m(N):m(Mg):m(P)=::,搅拌反应60min,废水中氨氮最终的去除率可以达到%。
MAP法(磷酸铵镁沉淀法)对氨氮废水的处理效果受pH值的影响非常大。如果废水的pH>,废水中的氨氮会大部分以NH3形式存在,在搅拌条件下直接挥发到空气中,造成空气污染,所较低的pH会提高氨氮的转化率,从而提高NH4+的浓度。但是pH值越低,越会促进磷酸铵镁沉淀在废水中的溶解,所以如果pH过低就会导致生成的磷酸铵镁溶解在废水中,无法形成沉淀达到去除氨氮的目的。因此,MAP沉淀反应存在一个最适的pH,既保证氨氮的存在,也能保证磷酸铵镁形成沉淀。黄稳水等[5]以n(N):n(Mg):n(P)=1:
:,分别用10%的NaOH溶液将pH调为8、、9、、10、13、14进行试验,结果得到试验的最佳pH为。
如果采用MgCl2化学试剂为MAP沉淀反应的镁源,反应时间在20min内,反应就可以完成大部分,氨氮去除率就可以达到90%以上[6]。但是如果以MgO或者轻烧镁粉作为MAP法的镁源,则需要更长的反应时间[7]。
磷酸铵镁是一种很好的缓释肥料[8],所以可以将MAP法生成的磷酸铵镁沉淀回收利用其中的氮磷元素。另外,磷酸铵镁加碱热解后可以重新将Mg2+和PO43-释放出来,同时生成NH3,这样不但可以回收NH3,还可以实现对镁源和磷源的循环利用,达到降低经济成本的目的。
MAP法(磷酸铵镁沉淀法)处理高氨氮废水相比别的方法优势更加明显,并且不会有其他不利产物的生成。如果以轻烧镁粉为镁源可以极大地降低经济成本。MAP沉淀生成试验主要受配比、pH、反应时间的影响,尤其控制好pH是提高氨氮处理效果的重要步骤。磷酸铵镁沉淀可以被用作缓释肥或者热解回收磷源、镁源,具有很高的应用价值。
参考文献:
[1].Chimenos,,-containingby-product[J].WaterResearch,2003(37):1601-1607.
[2][J].环境科学与管理,2008,33(01):118-120.
[3]刘小燕,[J].工业水处理,2008,28(08):45-49.
[4]李望,张一敏,[J].工业水处理,2010,30(09):35-38
[5]黄稳水,王继徽,[J].工业水处理,2003,23(10):34-36.
作者简介:张晶晶(1987-),女,山东烟台人,硕士,助理工程师,研究方向:水污染处理。