当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

磷酸铵镁除磷脱氮技术


磷酸铵镁除磷脱氮技术

摘要:目前,生物脱氮除磷常采用 A2O 工艺,但其流程长且成本高,对进水氨氮浓度变化 的适应性及抗负荷冲击的能力较差。本文介绍一种化学沉淀法,即 MAP(Magnesium Ammonium Phosphate)脱氮除磷法。 关键词:磷酸铵镁 除磷脱氮 MAP 化学沉淀法 目前,生物脱氮除磷常采用 A2O 工艺,但其流程长且成本高,对进

水氨氮浓度变化的适 应性及抗负荷冲击的能力较差。 本文介绍一种化学沉淀法, MAP 即 (Magnesium Ammonium Phosphate)脱氮除磷法。 1 MAP 除磷脱氮的基本原理 向含 NH4+和 PO43-的废水中添加镁盐,发生的主要化学反应如下: Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+ (1) Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓
2+ +

(2)

Mg +H2PO4-+NH4 +6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+2H+(3) 再经重力沉淀或过滤,就得到 MAP。其化学分子式是 MgNH4PO4·6H2O,俗称鸟粪石; 它的溶度积为 2.5×10-13。 因为它的养分比其它可溶肥的释放速率慢, 可以作缓释肥 (SRFs) ; 肥效利用率高,施肥次数少;同时不会出现化肥灼烧的情况。 2 MAP 除磷脱氮的影响因素和沉淀物组成分析 除磷脱氮的影响因素和沉淀物组成分析 影响因素和沉淀物组成 2.1 Mg2+,NH4+,PO43-三者在反应过程中的比例 在处理氨氮废水方面,将 H3PO4 加入到含有 MgO 的固体粉末中制成一种乳状液,对 2.47×10-3mol/L 氨氮废水进行处理, 得出 H3PO4 与 MgO 的物质的量之比大于 1.5 时, 氨氮去 除率最高(90%以上),当进水氨氮质量浓度为 42mg/L,在最佳条件下,氨氮质量浓度可 降到 0.5mg/L 以下[1]。赵庆良[2]等人对 5618mg/L 氨氮的垃圾渗滤液进行处理,按 n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1:1:1 投加氯化镁和磷酸氢二钠,废水中氨氮质量浓度降为 172mg/L,过量投加 10%的镁盐或磷酸盐,氨氮质量浓度可分别降为 112mg/L 和 158mg/L, 继续提高镁盐或磷酸盐的量,废水中剩余氨氮质量浓度处在 100mg/L 左右,很难进一步降 低。笔者对某一合金厂的质量浓度为 1600mg/L 的氨氮废水进行处理,按最佳配比 n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1.3:1:1,加入硫酸镁和磷酸氢二钠,氨氮质量浓度可降到 60mg/L, 对某炼油厂的氨氮含量高 (1231mg/L) 的废水用此方法处理, 氨氮质量浓度可降到 112mg/L。 在除磷方面,国外有人证明,晶体纯度与初始氨氮质量浓度有关,最佳比例 n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1:1.6:1,磷、镁去除率达 95%以上[3]。Katsuura[4]认为 n(Mg):n(P) 为 1.3:1 时,除磷效果最好。 2.2 反应的 pH 值 MAP 溶于酸不溶于碱,笔者对模拟氨氮废水进行重复验证,证明废水在 pH 值为 7.0 以 上,才会出现小颗粒沉淀物,当用 NaOH 将 pH 值调至 8.0 以上时,会出现大量沉淀。pH 值在 7.0~10.5 之间,主要的反应过程如式(1),(2),(3),当 pH 值上升到 10.5~12

之间,固定氨会从 MgNH4PO4 中游离出来,生成更难溶的 Mg3(PO4)2(ksp=9.8×10-25)。 笔者在对无杂质氨氮废水与含杂质氨氮废水进行比较,发现前者 pH 值必须达到 7.0 以 上,才会生成沉淀,而后者在 pH 值为 6.3 左右时,水中不断出现白色沉淀物,表明氨氮废 水有比较大的悬浮颗粒时,沉淀物 MAP 可提前生成。 国内外的研究人员对 MAP 除磷脱氮最佳 pH 值进行了研究,结果见表 1。

表 1 不同废水 MAP 除磷脱氮的最佳 pH 值
废水类型 最佳 pH 值 垃圾渗滤液 厌氧污泥上清液 城市污水 氮肥厂 制革废水 8.5~9.0 9.0~9.5 9~10 9.5 9.0

从表 1 可以看出,生成 MAP 沉淀的最佳 pH 值范围 8~10,由于废水水质不同,造成 最佳 pH 值范围有一定的差别。 反应 pH 值的调节一般采用以下方法: ①投加 NaOH 一般人们常用 NaOH 来调 pH 值, 此方法操作过程简便, 但需要耐腐蚀罐装 NaOH 溶液。 ②投加 Mg(OH)2 氢氧化镁具有缓冲能力, 值最高不超过 9.5, pH 即使氢氧化镁过量也不会严重影响沉淀 效果,而且氢氧化镁无毒、无腐蚀,无须专门防腐设备。不足之处,pH 值与投加 n(Mg):n(P) 的比例不能互相独立控制。 ③脱气法 对厌氧消化污泥上清液生物厌氧反应产生的高浓度 CO2, 可用脱气法将 CO2 吹出[3]以提 高 pH 值。Battisioni[6]用连续通气方法,将上清液中的 CO2 从 35%~40%降到 0.035%,pH 值也从 7.9 上升到 8.3~8.6。不过这种方法只能局限于厌氧消化上清液这类含高浓度 CO2 的 废水。 2.3 反应时间与晶种 Zdybiewska[7]对氮肥厂废水进行实验,发现当反应时间为 25min 时,氨氮去除率最高 (80%)。同时反应时间也是形成 MAP 晶粒大小的因素之一。Straful 在实验中发现反应时 间 1min 时,晶粒长度只有 0.1mm,当反应时间为 60min 时,晶粒长度达 0.8mm,3h 后晶粒 可达 3mm,虽然氮磷去除率变化不大,但是晶粒越大,沉淀效果越好。Battisioni 在中试试 验中,将 0.21~0.35mm 的石英砂填到 φ58mm×0.42m 的流化床,为 MAP 提供晶种,除磷效 率为 80%。 3 沉淀物组成分析 沉淀物组成分析 表 2 是处理社区废水得到的沉淀物[8],可以看出沉淀物中营养元素含量比较高,镁和磷 元素均高于理论值,这是因为沉淀物中还有 Ca5(PO4)3OH,Mg(OH)2,Mg3(PO4)2 等物质。 表 2 还可以看出 CODcr 的含量比较小,说明沉淀物 MAP 很少吸收有机物。

表 2 某生活污水生成的 MAP 的组成 %
组分 理论值 实测值 ω(MgO) 16.4 18.1 ω(P2O5) 28.5 30.6 ω(N) 5.7 4.9 1.6 0.3 0.2 ω(Ca) ω(K) ω(CODcr)

澳大利亚 Elisabeth[5]用这种方法回收厌氧消化污泥上清液中的磷,生成的 MAP 淤泥干 燥快,最终产物呈白色细粉末(见表 3)。

表 3 厌氧污泥生成的 MAP 的组成 %
组分 理论值 实测值 ω(Mg) 9.9 9.1 ω(P) 12.6 12.4 ω(N) 5.7 5.1 ω(H2O) 44 39

对厌氧消化上清液生成的 MAP 中的重金属的分析结果见表 4,由表 4 可以看出沉淀物 MAP 几乎不吸收重金属。用于农家化肥,不会对庄稼产生危害。 周娟贞[9]对某催化剂厂提供的转鼓滤液(氨氮质量浓度为 7472mg/L)用 MAP 沉淀法处 理,对 MAP 沉淀物分析表明,Mg 的质量分数(以 MgO 计)为 18.18%,磷的质量分数(以 P2O5 计)为 28%左右,氮的质量分数(以 N 计)为 4.5%。

表 4 MAP 中的重金属污染物成分分析 mg/kg
组分 1 ω(Cd) ω(Pb) ω(Hg) <4 <5 0.2 不同 MAP 试样的分析结果 2 5.5 <5 <0.1 3 <4 6.9 <0.1 4 <4 5.2 <0.1

4 MAP 处理成本分析 沉淀 MAP 需要镁盐和磷酸盐, 沉淀 1kg 氨氮需要 1.90kg 镁和 2.0kg 磷以及少量 NaOH, 如果采用 MAP 沉淀法将社区废水中的氨氮从 55mg/L 处理到 20mg/L,总运行费用与硝化反 硝化法相当。如果沉淀产物 MAP 作为肥料出售,就可进一步降低成本。 5 存在的困难和发展前景 存在的困难和发展前景 发展 尽管有很多文章报道用此方法对不同废水所做的研究, 并对沉淀物组分进行了分析, 表 明沉淀物的纯度接近 MAP 的理论值,而且几乎不吸收重金属,但在实际应用上仍有许多问 题需要进一步解决: ①研究显示,当 n(PO43-)/n(NH4+)<1 时,可以大幅度提高除磷效率,当 n(PO43-)/n(NH4+)

>1 时,氨氮去除率较高,如何确定两者最佳比例可以最大限度除磷脱氮,是今后研究的重 点; ②寻找更好的反应条件和反应药剂,提高 MAP 除磷脱氮的效率,使出水 NH4+和 PO43降到排放标准以下; ③有机物以及其它杂质对 MAP 除磷脱氮过程的影响机理尚不清楚; ④MAP 除磷脱氮的经济效益主要取决于沉淀设备的投资和运行费用,当产物在市场上 转化为产品,取得一定利润时,该工艺才能推广应用。 由于此方法用药剂量大,运行费用高,为了降低费用,可用卤水代替镁盐。由于传统除 磷脱氮工艺造成氨的浪费,尤其是磷的流失,而目前,磷矿储存量不够人们开采 100a,所 以我们要积极利用 MAP 除磷脱氮方法来达到 N,P 元素的回收利用。


相关文章:
MPA脱氮除磷法
M​P​A​脱​​除​​法 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档探讨磷酸铵镁对生产废水的处理效果 一、实验目的 2、掌握污水生化处理中对主要...
磷酸铵镁法处理含氮磷废水研究进展
2. 3 磷酸铵镁脱氮除磷 磷酸铵镁(MAP)沉淀法对于高浓度的氨氮废水具有很好的处理效果,向该废水 中加入镁盐和磷酸盐可迅速去除废水中的氨氮。Zdybiewska 等...
磷酸铵镁法处理含氮废水
磷酸铵镁法处理含废水_化学_自然科学_专业资料。磷酸铵镁沉淀法去除 NH3-N ...磷酸铵镁法处理高浓度氨... 5页 免费 磷酸铵镁法处理含氮磷废... 3页 ...
磷酸铵镁
不同水质中磷酸铵镁的结晶形态及回收研究 邹安华 博士 磷酸铵镁;结晶形态;X 射线衍射;污水处理;浮选药剂; 安全技术 及工程 北京科技大学; 利用生物法脱氮除磷...
磷酸镁铵处理高氨氮废水的技术经济核算
磷酸镁铵处理高氨氮废水的技术经济核算_其它_工作范文_应用文书。采用磷酸镁铵结晶...磷酸铵镁除磷脱氮技术 3页 2下载券 氨氮废水处理技术进展 8页 免费 鸟粪石...
除磷
(4)生物脱氮除磷工艺,A/O 法、A/A/O 工艺、...在污水中不同的 存在方式,应采用不同的除磷技术。...鸟粪石(磷酸铵镁) 含有氮、磷元素,所以其回收必然...
污水处理中的化学除磷的工艺和方法
(4)生物脱氮除磷工艺,A/O 法、A/A/O 工艺、...磷在污水中不同的存在方式,应采用不同的除磷技术...溶性晶体物质析出,主要是磷酸铵镁晶体 与羟基磷酸钙...
磷去除方法
这使得摄磷和反硝化脱氮这两个不同的生物过程能够...鸟粪石(磷酸铵镁) 含有氮、磷元素,所以其回收必然...3 结语 随着时代的发展,污水除磷技术也在不断地...
含磷废水处理与资源化技术研究
生物除磷技术研究 的热点和难点,如何妥善处置富磷...磷系统应用最多的是磷酸钙沉淀系统和磷酸铵镁沉淀...3 结语 磷酸铵镁脱氮除磷工艺是近年来倍受关注的...
脱氮除磷新工艺论文SBR
关键词现状 新技术 脱氮除磷 SBR 引言社会经济的...铵 (NH4Cl) 、 碳酸氢钠 (NaHCO3) 、 磷酸二...· 7H2O ) 、硫酸镁 (MgSO4·7H2O)等微量元素,...
更多相关标签:
脱氮除磷工艺 | 脱氮除磷原理 | 生物脱氮除磷工艺 | 生物脱氮除磷 | 生物脱氮除磷原理 | a2o脱氮除磷工艺 | 氧化沟脱氮除磷原理 | 污水脱氮除磷 |