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

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1 概述

高濃度氨氮廢水主要來源于石油化工、有色金屬化學冶金、化肥、味精、肉類加工、養殖以及垃圾滲濾液等，這些高濃度氨氮廢水（＞500mg/L）若未經處理直接排入水體，尤其是排入到流動較緩慢的湖泊、海灣等，容易導致水體富營養化，加速水體藻類以及其他微生物大量繁殖，導致水質下降，甚至是人們的健康。因此，探尋經濟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）,又叫化學沉淀法，國外于20世紀60年代開始研究，至20世紀90年底便作為一種新的廢水脫氮工藝而迅速興起，進入了一個嶄新的應用階段[1]。其原理是向含有氨氮的廢水中添加磷酸鹽和鎂鹽，通過化學反應生成磷酸鎂銨（MgNH4PO4·6H2O），俗稱為鳥糞石。

2.1 工藝機理

磷酸鎂銨沉淀法脫氮工藝機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+發生化學反應生成磷酸鎂銨（MgNH4PO4·6H2O），再通過重力沉淀或過濾得到MAP。化學反應如下：

2.2 適用對象

近年來，隨著實踐的充分檢驗，采取磷酸鎂銨沉淀法處理高濃度氨氮廢水被廣泛應用于化肥廠廢水、焦化廢水、印染廢水等多個領域，而且也產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，進而也進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 反應時間

MAP法反應時間主要取決于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反應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時間一般在4min～3h，但反應時間選擇在20min比較適宜（見表2）[4]。

表2 不同反應時間條件下磷酸鹽去除效果和氨氮殘留量比較

3.3 反應物配比

要促使磷酸鎂銨的沉淀，最佳配比應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。根據同離子效應，增大Mg2+、PO43-配比會促進反應，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、反應溫度、陳化時間等因素有關。

4 結語

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，反應穩定，效率高，可回收再利用等優勢。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，反應物配比根據廢水類型選擇不同的配比率，反應時間控制在20min為宜。

[1]方建章，黃少斌.化學沉淀法去除水中氨氮的試驗研究[J].環境科學與技術，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研究進展[J]四川環境，2010,29（5）：93-97.

[3]湯琪，羅固源.磷酸鎂銨技術的應用研究 [J].水處理技術，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廢水[J]化工進展，2008,27（4）：558-563.