??????? 摘? 要：合成氨廢水具有高氨氮的特點(diǎn)，高氨氮污水的治理是大家關(guān)注的焦點(diǎn).本文介紹了一種常用有效的污水治理手段：磷酸銨鎂沉淀法回收氨氮，有效地治理了高氨氮廢水，具有節(jié)能減耗、無(wú)二次污染和污染物可得到充分回收利用等特點(diǎn)，是處理高濃度氨氮廢水的可持續(xù)發(fā)展方向。
??????? 關(guān)? 鍵? 字：合成氨，廢水處理，磷酸銨鎂沉淀法。
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??????? 引? 言： 目前，含氨氮廢水的處理技術(shù)，有空氣蒸汽氣提法、吹脫法、離子交換法、生物合成硝化法、化學(xué)沉淀法等，但均有不足之處，如氣提法能耗高、容易結(jié)垢，并且必須進(jìn)行后處理，否則會(huì)產(chǎn)生二次污染。用吹脫法處理高氨氮廢水，其能量消耗高，產(chǎn)生大氣污染；吹脫法需要在pH 高于的條件下才能實(shí)現(xiàn)，用石灰調(diào)整pH 值會(huì)使吹脫塔結(jié)垢，因此吹脫法的應(yīng)用受到限制；吹脫效果還受到水溫的影響；另外，由于吹脫塔的投資很高，維護(hù)不方便，國(guó)外一些吹脫塔基本上都己停運(yùn)行。吸附法受平衡過(guò)程控制，不可能除去廢水中少量的氨氮，離子交換法樹(shù)脂用量較大，再生頻繁，廢水需預(yù)處理除去懸浮物。生物硝化反硝化法是現(xiàn)階段較為經(jīng)濟(jì)有效的方法，工藝較為成熟，并已進(jìn)人工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，但該法的缺點(diǎn)是溫度及廢水中的某些組分較易干擾進(jìn)程，且占地面積大、反應(yīng)速度慢、污泥馴化時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)高濃度氨氮廢水的處理效果不夠理想；常規(guī)的化學(xué)沉淀法采用鐵鹽、鋁鹽、石灰法，將產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥的濃縮脫水性能較差，給整個(gè)工藝增加困難。上述方法的共同不足之處是處理后的氨氮無(wú)法回收利用?；诳沙掷m(xù)發(fā)展觀(guān)念，在高濃度氨氮廢水處理方面，不僅要追求高效脫氮的環(huán)境治理目標(biāo)，還要追求節(jié)能減耗、避免二次污染、充分回收有價(jià)值的氨資源等更高層次的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)，才是治理高濃度氨氮廢水的比較理想的技術(shù)發(fā)展方向。
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??????? 磷酸銨鎂沉淀法
??????? 1.1? 概述
??????? 磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)俗稱(chēng)鳥(niǎo)糞石，英文名稱(chēng)struvite (magnesium ammonium phosphate)，簡(jiǎn)稱(chēng)MAP，白色粉末無(wú)機(jī)晶體礦物，相對(duì)密度1.71。MAP是一種高效的緩釋肥料，在沉淀過(guò)程中不吸收重金屬和有機(jī)物。此外，它可用作飼料添加劑化、學(xué)試劑、結(jié)構(gòu)制品阻火劑等。
??????? 1.2 原理
??????? 磷酸銨鎂沉淀法，又稱(chēng)化學(xué)沉淀法、MAP 法。MAP法脫除廢水中氨氮的基本原理就是通過(guò)向廢水中投加鎂鹽和磷酸鹽，使Mg2+、PO43-(或HPO42-)與廢水中的NH4+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成復(fù)鹽(MgNH4PO4·6H2O)沉淀，從而將NH4+脫除。該方法的特點(diǎn)是可以處理各種濃度的氨氮廢水，在高效脫氮的同時(shí)能充分回收氨，所得到的沉淀物MgNH4PO4可作為復(fù)合肥料，因此該法具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
??????? 1.3 影響磷酸銨鎂形成因素
??????? 1.3.1 反應(yīng)時(shí)間。研究表明[2]，鳥(niǎo)糞石結(jié)晶法反應(yīng)時(shí)間對(duì)氨氮的去除率影響很小，因此鳥(niǎo)糞石結(jié)晶沉淀法的反應(yīng)時(shí)間主要取決于鳥(niǎo)糞石晶體的成核速率和成長(zhǎng)速率。應(yīng)用MAP 法處理氨氮廢水時(shí)，使用適宜的攪拌速度和控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時(shí)間，能使藥劑充分作用，使MAP 反應(yīng)充分進(jìn)行，有利于MAP 的結(jié)晶作用和晶體的發(fā)育與沉淀析出。但反應(yīng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)破壞鳥(niǎo)糞石的結(jié)晶沉淀體系，降低結(jié)晶沉淀性能。另外，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，所需的動(dòng)力消耗越多，處理費(fèi)用越高，會(huì)影響MAP 法的經(jīng)濟(jì)效益；攪拌速度過(guò)大，形成的絮凝體會(huì)再次被打散，反而影響了混凝沉淀的效果。顯然，MAP 法的反應(yīng)時(shí)間需要結(jié)合被處理氨氮廢水的水質(zhì)特征，所用藥劑種類(lèi)、處理工藝等具體確定，一般都在1h 以?xún)?nèi)。
??????? 1.3.2 pH 值。氨氮廢水的pH 值對(duì)MAP 法去除氨氮的效果影響很大[3]。pH 條件，決定了組成鳥(niǎo)糞石的各種離子在水中達(dá)到平衡時(shí)的存在形態(tài)和活度。而只有當(dāng)鳥(niǎo)糞石沉淀所需的各種離子的活度積超過(guò)相應(yīng)的溶度積，沉淀才能發(fā)生。
??????? 在一定范圍內(nèi)，鳥(niǎo)糞石在水中的溶解度隨著pH的升高而降低；但當(dāng)pH 升高到一定值時(shí)，鳥(niǎo)糞石的溶解度會(huì)隨pH 的升高而增大。當(dāng)pH<7 時(shí)，溶液中PO43-離子濃度低，不利于生成鳥(niǎo)糞石沉淀反應(yīng)的進(jìn)行；當(dāng)pH 值8.0~9.5 時(shí)，沉淀為鳥(niǎo)糞石；當(dāng)pH 值9.5~11 時(shí)，氨氮會(huì)有一部分轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氨揮發(fā)，此時(shí)沉淀為鳥(niǎo)糞石和Mg(OH)2；當(dāng)pH 值>11 時(shí),沉淀為鳥(niǎo)糞石和Mg3(PO4)2；當(dāng)pH 值為12 時(shí)，沉淀為Mg3(PO4)。綜合文獻(xiàn)得知，鳥(niǎo)糞石沉淀法回收氨氮的最優(yōu)pH 范圍為8~10 之間，不同的研究得出的結(jié)論有所差別
??????? 1.3.3 沉淀劑投加的摩爾配比。要生成磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)沉淀，沉淀劑投加的摩爾配比n(Mg2+)： n(NH4+)： n(PO43-)理論比應(yīng)為1∶1∶1。根據(jù)同離子效應(yīng)，增大Mg2+、PO43-的配比，可促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高氨氮的去除率與去除速率。但藥劑最佳投配比受多方面因素的影響，應(yīng)綜合考慮各因素確定沉淀比的最佳配比。