MAP在氨氮废水中的应用

MAP在氨氮废水中的应用目录摘要ABSTRACT1.绪论1.1引言1.2氨氮废水的来源、危害1.3本课题研究的内容与意义2.文献综述2.1氨氮废水的处理方法介绍2.2MAP法原理2.3小结3.MAP法在氨氮废水处理中的应用3.1概述3.2应用举例3.2.1MAP法去除焦化废水中的氨氮3.2.2MAP法去除化肥厂氨氮废水3.2.3MAP法去除垃圾中的氨氮3.3小结4.结论及建议参考文献致谢摘要介绍了氨氮废水的危害和处理的各种方法及原理,综述了目前国内外氨氮废水处理的研究现状及进展,并提出今后氨氮废水处理应着重考虑的几个问题。介绍一项发明专利——脱除污水中氨氮的新方法。MAP法是一种比较新颖有效的处理氨氮的方法,该方法是通过化学沉淀的方式使废水中的氨氮浓度降到很低。而且沉淀反应不受温度、水中毒素的限制。找出了MAP法处理氨氮废水的最佳条件。还介绍了焦化废水中氨氮的组成和MAP法去除焦化废水氨氮的原理。关键词:MAP(磷酸氨镁)、焦化废水、氨氮、处理方法、氮肥废水AbstractIntroducedtheammonianitrogenwastewaterharmandprocessingeachmethodandtheprinciple,summarizedthepresentdomesticandforeignammonianitrogenwastewaterprocessingresearchpresentsituationandtheprogress,andproposednextammonianitrogenwastewaterprocessingwillbesupposedtoconsideremphaticallyseveralquestions.Introducesininventionpatent--removingsewagetheammonianitrogennewmethod.TheMAPlawisonequitenoveleffectiveprocessingammonianitrogenmethod,thismethodisthewaywhichprecipitatesthroughchemistrycausesinthewastewatertheammonianitrogendensitytofallverylowlyto.ammonianitrogenwastewateroptimumcondition.AlsointroducedinthecokedwastewatertheammonianitrogencompositionandtheMAPlaweliminationcokingwastewaterammonianitrogenprinciple.Keyword：MAP、Cokedwastewater、34NONHProcessingmethod、Nitrogenousfertilizerwastewater1绪论1.1引言我国是一个水资源贫乏的国家,人均水资源量只有世界人均占有量的四分之一,而且在时空的分布上又极为不均。全国668座城市中有400多座城市缺水随着我国人口的增加,经济的发展和城市化进程的加快,我国水资源形势将更为严峻,以水资源紧张、水污染严重和洪涝灾害为特征的水危机已经成为我国可持续发展的重要制约因素,成为实现新时期经济社会发展目标具有基础性、全局性和战略性的重大问题。为解决我国水环境日益恶化的趋势,国家提出了“全面规划、统筹兼顾、标本兼治、综合治理”,“等措施；污水中，特别是经过二级处理后的污水中，90%以上的氮是以氨的形式存在，以氨氮形式脱氮，比去除硝酸盐氮容易且经济，另外，在某些场合并不要求脱除总氮而只要求脱除氨氮，因而探讨氨氮的去除方法很有必要。MAP法是一种比较新颖有效的处理氨氮的方法,该方法是通过化学沉淀的方式使废水中的氨氮浓度降到很低。而且沉淀反应不受温度、水中毒素的限制。MAP法即磷酸氨镁沉淀法,是通过化学沉淀的方式去除废水中的高浓度氨氮。其基本原理是向含4NH废水中投加2Mg和34PO,使之和4NH生成难溶复盐OHPOMgNH0446简称MAP)结晶,然后通过重力沉淀,使MAP从废水中分离。此方法的最大特点是可以使氨氮得到回收,生成MAP复合肥料[1]。同时,如果废水中磷酸根的含量很高,只需投加镁盐,少量投加或不投加磷酸盐就可以起到除氮脱磷的作用。1.2氨氮废水的来源、危害近年来,随着工农业生产规模的不断扩大和人们生活水平的提高，含氮化合物的排放量急剧增加，工业已成为环境的严重污染源而引起各界的关注。氨氮是水体中的重要耗氧污染物，水体中的氨氮污染主要来自于人和动物的排泄物，农用化肥的流失，化工、冶金、煤气、炼焦、化肥、鞣革、垃圾填埋等工业废水随着我国化肥工业的迅速发展，产生的工业氯化铵废水对环境的影响也越来越严重，其中的氨氮与氯离子的大量排放都会导致对环境产生很大的危害。氨氮对自然环境和人体有很大的危害。表现在（1）造成水体的“富营养化”，致使藻类毒素通过食物链使人中毒。（2）在一般条件下,废水中所含的有机氮会转化成氨。而氨的氧化,将导致水体中溶解氧浓度降低，使水体缺氧，从而引起鱼类大量死亡，造成水生生态系统紊乱；（3）与氯气作用生成氯胺，妨碍氯化消毒，增加市政给水处理成本。（4）氨转化为硝酸，又可由饮用水而诱发婴儿的高铁血红蛋白症；硝酸盐进一步转化为亚硝胺则具有严重的“三致”作用，直接威胁着人类的健康。所以，经济有效地控制氮素污染已成为当今环境工作者所面临的重大科研课题。1．3本课题研究的内容及意义本课题主要研究MAP法在处理氨氮废水中的应用，氨氮废水的来源、危害，MAP法的原理和氨氮废水的处理方法.并指出了各种方法存在的各种问题.水资源主要是指与人类社会和生态环境保护密切相关而又能不断更新的淡水、地表水和地下水，其补给来源主要为大气降水,可以看出，我国未来水资源形势非常严峻，解决好水资源的可持续开发利用问题势在必行。21世纪是经济高速发展的时代如果我国的水资源得不到可持续发展，那么经济建设的可持续性发展将受到严重制约，我国也就无法走可持续发展的道路。水是人类社会经济发展的基础自然资源，也是人们生存、生活不可替代的生命源泉。目前，我国水资源已经出现短缺，而且短缺形势还在继续恶化，水源安全已受到威胁。我们要认清形势，从自身做起，节约用水。善待自然环境，也就是善待我们人类自己，不要让眼泪成为世界上最后一滴水因此，水资源安全问题已成为我国的一个战略性问题。2文献综述2.1、氨氮废水处理方法的介绍氨氮是水体污染因素中重要的污染物,主要来自城镇生活污水、各种工业废水及化学肥料和农家肥料等。水体中氮含量超标,不仅使水环境质量恶化,引起富营养化,还对人类以及动植物有严重危害。我国从20世纪80年代开始废水处理过程中脱氮的研究,但目前大多数污水处理厂仍未考虑脱氮的问题。因此对废水中氮的去除,特别是氨氮的去除需要引起高度的重视。本文介绍几种氨氮废水处理方法。2.1.1吹脱法氨吹脱工艺[1,2]是将水的pH值提到10.5~11.5的范围,在吹脱塔中反复形成水滴,通过塔内大量空气循环,气水接触,使氨气逸出。这种方法广泛用于处理中高浓度的氨氮废水,常需加石灰,经吹脱可以回收氨气。夏素兰[3]从相平衡与气液传质速率两方面分析了氨氮吹脱工艺的影响因素,认为调节pH值是改变吹脱体系化学平衡的重要手段,喷淋密度和气液比都是重要影响因素。胡继峰等[4]认为去除率要达到90%以上,pH值必须大于12且温度高于90℃。胡允良等[5]实验室研究确定氨氮质量浓度为7.27.5g/L废水的最佳吹脱条件为:pH值为11,温度为0℃,吹脱时间2h,出水中氨氮的质量浓度为307.4mg/L。黄骏等[6]采用吹脱法处理三氧化二钒生产的高浓度氨氮废水,在实验室试验的基础上进行工业试验,出水达标排放。吹脱法主要用于处理高浓度的氨氮废水,其优点是设备简单,可以回收氨,但也存在许多缺点,主要有:①环境温度影响大,低于0℃时,氨吹脱塔实际上无法工作;②吹脱效率有限,其出水需进一步处理;③吹脱前需要加碱把废水的pH值调整到11以上,吹脱后又须加酸把pH值调整到9以下,所以药剂消耗大;④工业上一般用石灰调整pH值,很容易在水中形成碳酸钙垢而在填料上沉积,可使塔板完全堵塞;⑤吹脱时所需空气量较大,因此动力消耗大,运行成本高。2.1.2化学沉淀(MAP)法在一定的pH条件下,水中的42HPOMg和4NH可以生成磷酸铵镁沉淀而使铵离子从水中分离出来。影响沉淀效果的因素有沉淀剂种类及配比、pH值、废水中的初始氨的浓度、干扰组分等。有研究表明沉淀法去除废水中氨氮的pH值为10.0,物质的量之比Mg∶N=1.2、P∶N=1.02时沉淀效果最好,氨氮去除率达到90%[8]。赵庆良等[7]研究表明,OHMgcl226和OHHpoNa24212组合沉淀剂优于MgO和43POH组合,垃圾渗滤液中的氨氮质量浓度可由68mg/L降低到65mg/L。李芙蓉等[8]采用氧化镁和磷酸作为沉淀剂去除煤气洗涤循环水中高浓度的氨氮,效果良好。李才辉等[11]对MAP法处理氨氮废水的工艺进行优化,研究表明氨氮的去除率随着反应时间的增加而增加,随着Mg∶N比值的增加而增加。刘小澜探讨了不同操作条件对氨氮去除率的影响,在pH值为8.5~9.5的条件下,投加的药剂3442::PONHMg(摩尔比)为1.4∶1∶0.8时,废水氨氮的去除率达99%以上,出水氨氮的质量浓度由2g/L降至15mg/L。国外对用化学沉淀法去除废水中的氨氮也有较多研究。Stratful等详细研究了影响磷酸铵镁沉淀及晶体生长的因素,得出4点结论:①过量的铵离子对形成磷酸铵镁沉淀有利;②镁离子可能是形成磷酸铵镁沉淀的限制因素;③如果要想从废水中回收磷酸铵镁,需要得到比较大的晶体颗粒,则至少需要3h的结晶时间;④沉淀的pH值应大于8.5。Battistoni等[9]进行了用化学沉淀法从废水厌氧消化后的上清液中同时回收氮和磷的研究。废水厌氧消化过程中,有机物中的氮和磷被微生物分解为无机的磷酸盐和氨氮,添加MgO可以生成磷酸铵镁沉淀可回收磷和氮。Lind等则进行了用磷酸铵镁沉淀法从人的尿液中回收营养物质的研究,可以回收65.0%~80.0%的氮。化学沉淀法的最大优点是可以回收废水中的氨,所生成的沉淀可以作为复合肥而利用。存在的主要问题是沉淀剂的用量较大,需要对废水的pH进行调整,另外有时生成的沉淀颗粒细小或是絮状体,工业中固液分离有一定困难。2.1.3折点氯化法在含氨氮的废水中投氯后,有如下反应：2Cl+H2O=HOCl+H+Cl4NH+HOCl=2NHCl(一氯胺)+OH2+H2NHCl+HOCl=2NHCl(二氯胺)+OH22NHCl+HOCl=3NCl(三氯胺)+OH24NH+3HOCl=2N↑+5H+3Cl+3OH2通常一氯胺和二氯胺称为化合余氯,次氯酸称为余氯。当投氯量达到氯与氨的摩尔比值1∶1时,化合余氯即增加,余氯下降物质的量的比达到1.5∶1时,(质量比7.6∶1时),余氯下降到最低点,此即“折点”。在折点处,基本上全部氧化性的氯都被还原,全部氨都被氧化,进一步加氯就会产生自由余氯。该法与pH值、温度、接触时间及氨和氯的初始比值有关。折点加氯法最大的优点是理论上通过适当的控制,可以把氨氮完全去除,但因加氯量大,费用高,以及产酸增加总溶解固体等原因,目前此方法只能作为氨氮废水的后续处理,以及给水处理或饮用水处理。2.1.4离子交换法离子交换实际是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程。用离子交换法去除氨氮时,常用离子交换剂沸石、活性炭等,也有研究采用合成树脂。但天然离子交换剂价格便宜且再生容易;采用合成树脂,预处理工序和再生系统均较复杂,且树脂寿命短,应用上受一定限制。肖举强等[9]证明活化沸石去除氨氮的效果优于活性炭。陶颖[等采用天然沸石去除污水中氨氮效果明显,成功将污水深度