合成氨工业废水处理

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1、合成氨工业废水处理尹巧珍安徽建筑工业学院摘要：合成氨废水具有高氨氮的特点，高氨氮污水的治理是大家关注的焦点.本文介绍了一种常用有效的污水治理手段：磷酸铵镁沉淀法回收氨氮，有效地治理了高氨氮废水，具有节能减耗、无二次污染和污染物可得到充分回收利用等特点，是处理高浓度氨氮废水的可持续发展方向。关键字：合成氨，废水处理，磷酸铵镁沉淀法。引言：目前，含氨氮废水的处理技术，有空气蒸汽气提法、吹脱法、离子交换法、生物合成硝化法、化学沉淀法等，但均有不足之处，如气提法能耗高、容易结垢，并且必须进行后处理，否则会产生二次污染。用吹脱法处理高氨氮废水，其能量消耗高，产

2、生大气污染；吹脱法需要在pH高于的条件下才能实现，用石灰调整pH值会使吹脱塔结垢，因此吹脱法的应用受到限制；吹脱效果还受到水温的影响；另外，由于吹脱塔的投资很高，维护不方便，国外一些吹脱塔基本上都己停运行。吸附法受平衡过程控制，不可能除去废水中少量的氨氮，离子交换法树脂用量较大，再生频繁，废水需预处理除去悬浮物。生物硝化反硝化法是现阶段较为经济有效的方法，工艺较为成熟，并已进人工业应用领域，但该法的缺点是温度及废水中的某些组分较易干扰进程，且占地面积大、反应速度慢、污泥驯化时间长，对高浓度氨氮废水的处理效果不够理想；常规的化学沉淀法采用铁盐、铝盐、石

3、灰法，将产生大量的污泥，这些污泥的浓缩脱水性能较差，给整个工艺增加困难。上述方法的共同不足之处是处理后的氨氮无法回收利用。基于可持续发展观念，在高浓度氨氮废水处理方面，不仅要追求高效脱氮的环境治理目标，还要追求节能减耗、避免二次污染、充分回收有价值的氨资源等更高层次的环境经济效益目标，才是治理高浓度氨氮废水的比较理想的技术发展方向。磷酸铵镁沉淀法1.1概述磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)俗称鸟粪石，英文名称struvite(magnesiumammoniumphosphate)，简称MAP，白色粉末无机晶体矿物，相对密度1.71。MAP是一种高

4、效的缓释肥料，在沉淀过程中不吸收重金属和有机物。此外，它可用作饲料添加剂化、学试剂、结构制品阻火剂等。1.2原理磷酸铵镁沉淀法，又称化学沉淀法、MAP法。MAP法脱除废水中氨氮的基本原理就是通过向废水中投加镁盐和磷酸盐，使Mg2+、PO43-(或HPO42-)与废水中的NH4+发生化学反应，生成复盐(MgNH4PO4·6H2O)沉淀，从而将NH4+脱除。该方法的特点是可以处理各种浓度的氨氮废水，在高效脱氮的同时能充分回收氨，所得到的沉淀物MgNH4PO4可作为复合肥料，因此该法具有较高的经济价值。1.3影响磷酸铵镁形成因素1.3.1反应时间。研究表明

5、[2]，鸟粪石结晶法反应时间对氨氮的去除率影响很小，因此鸟粪石结晶沉淀法的反应时间主要取决于鸟粪石晶体的成核速率和成长速率。应用MAP法处理氨氮废水时，使用适宜的搅拌速度和控制适当的反应时间，能使药剂充分作用，使MAP反应充分进行，有利于MAP的结晶作用和晶体的发育与沉淀析出。但反应时间不宜过长，否则会破坏鸟粪石的结晶沉淀体系，降低结晶沉淀性能。另外，反应时间越长，所需的动力消耗越多，处理费用越高，会影响MAP法的经济效益；搅拌速度过大，形成的絮凝体会再次被打散，反而影响了混凝沉淀的效果。显然，MAP法的反应时间需要结合被处理氨氮废水的水质特征，所用

6、药剂种类、处理工艺等具体确定，一般都在1h以内。1.3.2pH值。氨氮废水的pH值对MAP法去除氨氮的效果影响很大[3]。pH条件，决定了组成鸟粪石的各种离子在水中达到平衡时的存在形态和活度。而只有当鸟粪石沉淀所需的各种离子的活度积超过相应的溶度积，沉淀才能发生。在一定范围内，鸟粪石在水中的溶解度随着pH的升高而降低；但当pH升高到一定值时，鸟粪石的溶解度会随pH的升高而增大。当pH<7时，溶液中PO43-离子浓度低，不利于生成鸟粪石沉淀反应的进行；当pH值8.0~9.5时，沉淀为鸟粪石；当pH值9.5~11时，氨氮会有一部分转化成气态氨挥发，此时沉

7、淀为鸟粪石和Mg(OH)2；当pH值>11时,沉淀为鸟粪石和Mg3(PO4)2；当pH值为12时，沉淀为Mg3(PO4)。综合文献得知，鸟粪石沉淀法回收氨氮的最优pH范围为8~10之间，不同的研究得出的结论有所差别1.3.3沉淀剂投加的摩尔配比。要生成磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)沉淀，沉淀剂投加的摩尔配比n(Mg2+)：n(NH4+)：n(PO43-)理论比应为1∶1∶1。根据同离子效应，增大Mg2+、PO43-的配比，可促进反应的进行，从而提高氨氮的去除率与去除速率。但药剂最佳投配比受多方面因素的影响，应综合考虑各因素确定沉淀比的最佳配比

8、。1.3.4沉淀剂的选择。MAP法可选用多种含Mg2+的镁盐和含PO43-的磷酸盐作为化学沉淀药剂[4]。但