MAP法处理中浓度氨氮废水的探讨.pdf

第 4 1卷第 5期 2 0 1 2年 5月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e mica l I n d u s t r y V o 1 41 N O 5 M a y 2 0 1 2 MAP法处理中浓度氨氮废水的探讨 李 宏 沈 虹 中国寰球工程公司 辽宁分公司 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 6 摘 要 氮在水中主要是以有机氮和氨氮的形式存在的 污染受纳水体 影响水环境质量 高浓度氨氮废 水可采用吹脱 汽提法去除 中 低浓度氨氮废水可采用 MA P法沉氨预处理 除去大部分氨氮后 再经生物 处理去除剩余的氨氮 M A P法去除中 低浓度的氨氮处理效果良好 并无二次污染 关键词 氨氮废水 污染环境 M A P法 中 低浓度氨氮废水 经济实用 中图分类号 X 7 0 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 2 0 5 0 5 0 1 0 4 Tr e a t m e nt o f M e d ium CO nce nt r a t iO n Am mo nia Nit r o g e n W a s t e wa t e r b y M AP M e t ho d IHo n g S HEN H o n g Hu a n q i u Co n t r a ct i n g E n g in e e r in g Co r p Li a o n in g Br a n ch Co mp a n y Li a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 0 6 C h i n a Ab s t r a ct Nit r o g e n in wa t e r ma in l y is in t h e f o r m o f a mmo n ia n it r o g e n a n d o r g a n ic n it r o g e n wh ich ca n p o l l u t e t h e r e ce iv in g wa t e r b o d y a n d a ffe ct wa t e r e n v ir o n me n t q u a l it y Hig h co n ce n t r a t io n a mmo n ia n it r o g e n wa s t e wa t e r ca n b e t r e a t e d b y s t r ip p in g me t h o d m e d iu m o r l o w co n ce n t r a t io n a mmo n ia n it r o g e n wa s t e wa t e r ca n b e p r e t r e a t e d b y M AP me t h o d t h e n t h e b io l o g ica l t r e a t me n t ca n b e u s e d t o r e mo v e r e s id u a l a mm o n ia n it r o g e n M AP m e t h o d h a s g o o d e ffe ct t o t r e a t me d iu m o r l o w co n ce n t r a t io n a mm o n ia n it r o g e n wa s t e wa t e r a n d t h e r e is n t s e co n d p o l l u t io n Ke y wo r d s Ammo n ia n it r o g e n W a s t e wa t e r E n v ir o n m e n t a l p o l l u t io n MAP me t h o d 保护环境是我国的一项基本国策 但随着T 农业生产迅速发展 由其带来 的污染也 日趋严重 因此 减少污染 治理污染应本着 谁污染 谁治 理 采用源头治理的原则 深入贯彻清洁生产标准 将污染控制在最小化 石油化工行业生产中产生的 氨氮废水对水体的污染必须分类 分质进行有效处 理 使氨氮及总氮指标达标排放 减少对受纳水体 的影响 l 氮在水中的存在形态及其危害 氮在污水 中主要 以分子态氮 有机氮 氨态氮 亚硝酸氮和硝态氮以及硫氢化物和氰化物等形式存 在 而在未处理的原废水中 有机氮和氨氮是氮的 主要存在形式 经二级生化处理后 污水中氨氮和 硝态氮是氮的主要存在形式 在一定条件下 各种 形式的氮可以相互转化 废水的氨氮对水体会造成许多不利影响 例如 水中的氨氮和有机氮会消耗受纳水体中的溶解氧 氮化合物是营养物质 因而会引起藻类的过度增殖 造成水体的富营养化现象 大量藻类死亡时会耗去 水中的氧 使水体恶化 而一些藻类的蛋白类毒素 可富集在水生生物体内 并通过食物链使人 中毒 N H 对鱼类和其它水生物有较大的毒性 N H 对某 些金属有腐蚀作用 并会消耗水 中的余氯 会使消 毒 杀菌的加氯量成倍增加 从而增加给水处理成 本 另一方面 为保证水质达标 需要对废水脱色 除嗅 除味而使化学药剂投加量增加 滤池 的反冲 洗次数亦增加 NO 和 N O 对人体健康有害 水 中 亚硝酸氮超过 1 mg L时 即会使水生生物的血液结 合氧能力降低 超 3 m g L时 可在 2 4 9 6 h内使金 鱼 鳊鱼死亡 亚硝酸氮与胺作用生成的亚硝胺有 致癌 致畸作用 饮水 中 N O 一 N含量超过 1 0 m g L 时可引起婴儿高铁血红蛋 白症 亚硝酸可使血红素 中的 F e 成为 F e 而推动结合氧能力 因此 向自然水体中排放的废水 中有效去除氨氮 是提高水体环境质量 造福人类的重要环保措施之一 2 高 中浓度氨氮废水处理技术 对于高 中浓度的氨氮污水 目前通常成熟的 物化方法主要有 汽提法 吹脱法 MA P法 折点 加氯法等 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 2 5 作者简介 李宏 1 9 6 9 一 女 辽宁抚顺人 高级工程师 1 9 9 1年毕业于沈阳师范学院生物专业 研究方向 石油化工污水处理 E m a il l ih o n g 0 1 8 0 h q ce c co m 电话 0 2 4 5 7 5 9 3 9 3 5 当 代 化 工 2 0 1 2 年 5 月 2 1 吹脱 汽提法 吹脱 汽提法原理是将气体通入水中 使气水 相互充分接触 使水中溶解气体和挥发性溶质穿过 气液界面 向气相转移 从而达到脱除污染物的 目 的 常用空气或水蒸气作载气 前者称为吹脱 后 者称为汽提蒸氨吹脱 汽提是一个传质过程 即在 p H值较高时 使污水与空气密切接触从而降低污水 中氨浓度 推动力来 自空气中氨的分压与污水 中氨 浓度相当的平衡分压之间的差值 吹脱和汽提一般 在塔 中进行 塔高一般在 2 0 m左右 一次性投资和 运行费用都较高 吹脱法去除氨氮一般气水 比在 2 0 0 0 4 0 0 0 使用硫酸喷淋回收氨气生成硫酸铵 汽提去氨氮吨水蒸汽用量在 0 2 0 4 t 吹脱 汽提 去氨氮适用于氨氮浓度较高的污水 目前稳定运行 的吹脱 汽提去除氨氮的装置 一般进水氨氮浓度 需在 20 0 0mg L以上 2 2 MAP法 2 2 1 MA P法原理 MA P法主要原理是 向含氨氮废水中添加镁盐 和磷盐 水中 NH 4 可以和某些阴离子形成不溶于水 的 复 盐 如Mg N H P O MA P Mn N H P O Z n N H P O N iN H P O 等 因此可以采用 向水 中投加 Mg 和 P 0 的方法去除水中氨氮 将氨氮生成固体 沉淀分离出来 由于加入 的镁 磷全部变成 固体沉 淀分离出来 水体中不会产生二次污染 这种方法 具有操作工艺简单 处理效果好 不受温度限制等 优点 沉淀出的产物能作为进一步利用的复合肥料 Mg N H P O MA P 微溶于水 丘 2 5 X 1 0 一般 含有 6 个结晶水 溶于热水 稀酸 沉淀过程中不 易吸收水中的重金属和有机物 发生的主要化学反应如下 Mg 2 HP 0 4 2 NH4 6 H2 0 Mg N H P O 4 6 H2 0 I H 1 Mg P 04 3 NH4 6 H2 0 Mg N H 4 P O 4 6 H 2 0 5 2 Mg 2 H2 PO4 一 NH4 6 H2 0 Mg N H 4 P 0 4 6 H 2 0 5 2 H 3 经 重 力 沉 淀 或 过 滤 可 得 到 Mg N H P O 6 H 0 简称 MA P 俗称鸟粪石 它 的溶度积为 2 5 1 0 因为它的养分 比其它可 溶肥的释放速率慢 可以作缓释肥 S R F s 肥效利用率高 施肥次数少 同时不会出现化 肥灼烧 的情况 开发 MA P作缓释肥有潜在的经 济价值 同时还可以降低高浓度氨氮污水 的处 理费用 2 2 2 MA P沉氨实验 分析方法 实验中水质分析方法参照国家环境保护总局和 水和废水监测分析方法 编委会编制的 水和废 水监测分析方法 具体方法如表 1 表 1 水质分析方法 Ta bl e 1 Ana l yt ica l M e t hod o f W a t e r q ual it y 分析项目 分析方法 C 0D B0D NH 一 N T N C1 快速密闭催化消解法 H A C H B O B T r a k仪器分析 纳氏试剂光度法 过硫酸钾氧化 紫外分光光度法 硝酸银滴定法 实验过程 实验是在有助凝剂 P AM 和无助凝剂条件下 平行进行的 实验用药品磷酸二氢钾 K H P O 硫酸镁 Mg S O 7 Hz O 氢氧化钠 N a O H P A M 全部为 分析纯试剂 配成溶液使用 实验过程是顺序投加磷盐 镁盐 氢氧化钠和 P A M试剂 原因如下 1 实验按磷盐 镁盐 氢氧化钠的顺序投加 避免产生磷酸镁 氢氧化镁沉淀 达不到沉氨效果 2 不采用熟石灰代替氢氧化钠 否则生成大 量磷酸钙沉淀 降低沉氨效果 3 微量 P A M 的加入可帮助生成大的絮体 沉降速度快 效果好 实验过程如图 1 实验过程考察的因素 取某工厂产生的氨氮废水稀释到 N H 4 N浓度 为 2 7 5 mg L进行 MA P沉氨实验 1 p H的影响 在 N P Mg 摩尔比 为 1 1 1的条件下 实验通过调整 N a O H的投加量控制反应 p H值 考 察氨氮的去除效果 实验用水氨氮 以 N计 浓度为 2 7 5 mg L 实验结果见表 2 从上表可见 p H 值在 8 5 1 0之间沉氨效果相 差不大 在 p H值为 9 5时最佳 2 Mg 和 P 0 投加量的影响 实验通过调整磷酸二氢钾和硫酸镁 的投加量 考察氨氮的去除效果 反应 p H值控制在 9 5 实验 用水氨氮f 以 N计 浓度 2 7 5 m g L 实验结果见表 3 从上表可见 P Mg为等摩尔 比时沉氨效果最 佳 在 N P Mg 为 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 4 1 4 去除率相应达到 7 0 9 8 2 2 9 1 3 第 4 1卷 第 5期 李宏 等 M A P法处 理 中浓度 氨氯废水 的探讨 5 0 3 不 同氨氮浓度去除效果实验 一 图 1 实验过程图 Fig 1 Fig ur e of e x pe r ime nt a l pr o ce s s 表 2 p H值影响实验数据 Tabl e 2 The e xpe r imen t al r e cor d o bout e f f e ct of pH 表 3 Mg 和 P 0 4 3 投加量影响实验数据 Ta bl e 3 The e x pe r ime nt a l r e co r d obo ut e f f ect o f dos ag e of M g and PO4 将某工厂产生的氨氮废水分别稀释到 N H 4 N 浓度在大约 2 0 0 m g L 4 0 0 m g L和 8 0 0 mg L左右 在 N P M g 摩尔比 为 1 1 1 2 反应 p H值 在 9 5 左右的条件下进行 M A P沉氨实验 考察氨氮 的去除效果 实验结果见表 4 表 4 不 同氨氮浓度的 MAP实验效果 Tab l e 4 M AP e x per ime nt al r e s ul t obo ut dif f e r en t a m mon ia co nce nt r a t io n 除磷实验 一 般采用 MA P沉氨实验之后 出水 P 0 4 3 会超 标 需要处理 由于沉氨后出水 p H值为 9 5 本实 验采用 C a C 1 除磷 实验取 MA P实验出水 P O 浓 度见表 5 表 5 MAP实验 出水 P 0 2 浓度 Ta bl e 5 The PO4 3 conce nt r a t io n of e ffl ue nt wa t e r in M AP e xpe r im e n t a l 实验过程 将 C a C 1 配置成溶液 根据水 中磷 的浓度按 比例投加 p H控制在 9 5 1 0 0之问 反 应 1 0mi n 加 P AM缓慢搅拌均匀 沉淀 3 0ra in 分 析上清液 采用沉氨实验出水 P O 4 3 p浓度为 4 1 8 mg L的 水样做除磷实验 结果见表 6 当 代 化 工 2 0 1 2 年 5 月 表 6 P O2 去除效果 Ta bl e 6 The r e s ul t o f PO4 3 dis l odg e d 3 结 论 高浓度氨氮废水 氨氮浓度 2 0 0 0 m g L以上 一 般采用吹脱 汽提法将水中溶解的氨氮变为气态 氨 再用硫酸吸收 副产物为硫酸铵 中等浓度氨 氮废水的特点是水中氨氮浓度较高 但却达不到采 用吹脱 汽提法所需要的高浓度 若采用普通生物 处理方式 则碳源相对不足 不能满足生化反应的 需要 且过高浓度的氨氮会对生化系统产生毒化作 用 因此 对于中 低浓度的氨氮废水 必须单独 处理降低其水 中的氨氮浓度后 再通过生物法进一 步去除氨氮 以达标排放 经过上述沉氨实验证 明 氨氮浓度在 2 0 0 8 0 0 mg L的氨氮废水采用 MA P法沉氨后 效果非常好 结论如下 1 在 N P Mg 摩尔比 为 1 1 1 2的 条件下 4 0 0 8 0 0 m g L两个浓度梯度 氨氮的去除 率都稳定在 8 0 左右 2 MA P沉氨对 C O D有 明显去除 总氮也 明显降低 3 在 Mg 过量的条件下 磷酸盐的残留量超 过了排放标准 4 实验需按磷盐 镁盐 氢氧化钠的顺序投 加 避免产生磷酸镁 氢氧化镁沉淀 达不到沉氨 效果 5 不能用熟石灰代替氢氧化钠 否则生成大 量磷酸钙沉淀 降低沉氨效果 6 加入微量P A M 可帮助生成大的絮体 沉降 速度快 效果好 4 应 用 对于石化行业 中 低浓度 的氨氮废水 可采用 M A P法去除大部分氨氮后 再通过生化处理 去除 水 中剩余氨氮 以及总氮 保护受纳水体的环境质 量 经济实用 推荐处理工艺如图2 酸或碱 l l磷 盐 l 1镁盐 l I N a o H l l 絮凝剂 量塾壅 H调节池1 H 1 其它污水H调 节池2 I 坚 竺 匹圈 反应池2 H反