MAP化学沉淀法处理化肥厂合成氨工序高氨氮废水的研究张更宇

第42卷第2期2018年06月黑龙江环境通报HeilongjiangEnvironmentalJournalVol.42No.2Jun.2018收稿日期：2018-06-08第一作者简介：张更宇（1988-），男，工程师，硕士，从事环境监测与治理工作。MAP化学沉淀法处理化肥厂合成氨工序高氨氮废水的研究张更宇（吉林市环境监测站吉林吉林132012）摘要：采用MAP法处理化肥厂合成氨工序的高氨氮炭黑废水，结果表明选择Na2HPO4·12H2O+MgCl2·6H2O药剂组合，按照n（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=1.2：1：0.9投加比例投加，pH值为10.2，反应温度42℃，反应时间30min，对氨氮的去除率可达91%。该工艺可以将炭黑废水中的炭黑一起去除，具有简单、快速、高效的特点。关键词：炭黑废水；磷酸铵镁；氨氮中图分类号：X505文献标识码：A文章编号：1674-263X（2018）02-0066-03TreatmentofHighAmmoniaNitrogenWastewaterinSynthesisAmmoniaProcedureofChemicalFer－tilizerPlantbyMAPChemicalPrecipitationTechnologyZangGengyu（EnvironmentMotoringstationofJilinCityJilinJilin132012）Abstract：TheMAPmethodwasusedtotreathighammonianitrogencarbonblackwastewaterinthesyntheticammoniaprocessofchemicalfertilizerplant.Theresultsshowedthatremovalrateofammonianitrogencouldreach91%whenselectingNa2HPO4·12H2O+MgCl2·6H2Oasmedicamentcombination，addingproportionsasn（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=1.2：1：0.9，reactiontemperatureat42℃，pHat10.2，reactiontime30min.Theprocesscouldremovecarbonblacktogetherwithammoniafromcarbonblackwastewater，whichissimple，fastandeffi－cient.Keywords：CarbonblackwastewaterMagnesiumammoniumphosphateAmmonianitrogen引言化肥厂合成氨工序生产过程中，重油高温裂解有3%~5%左右的重油生成粒径为0.1~0.3μm炭黑，如处理不当，会对后续工序产生影响。大多数生产厂采用软水或重油洗涤裂解的油煤气，以去除其中的炭黑，因而有大量的炭黑废水产生。炭黑废水具有高氨氮、难处理的特点，因其中含有大量炭黑，废水进入常规生化工艺处理容易造成工序堵塞，寻求稳妥、有效的处理方法，已经成为研究的热点。MAP法即磷酸铵镁沉淀法，基本原理是在碱性条件下向NH4+废水中加入Mg2+和PO43-，使之与NH4+生成难溶盐MgNH4PO4·6H2O（俗称鸟粪石），然后通过重力沉降，使MAP从废水中分离，从而达到对氨氮去除的目的。生成的鸟粪石沉淀是白色粉末无机晶体矿物，斜方晶系，相对密度1.71，分子量245.7，沉淀不易分解。常用的Mg2+源为MgCl2·6H2O、MgO、MgSO4，PO43-源为Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O。该工艺在合成氨工序炭黑废水的处理中具有较大的优势。1材料与方法1.1实验装置实验装置为容积500ml的烧杯，内有转子。磁力搅拌器，转速设为300rpm，温度可调节。1.2实验材料中石油吉林石化有限公司化肥厂炭黑废水。1-烧杯2-变温磁力搅拌器图1实验装置661.3测试试剂及方法MgCl2·6H2O、MgO、MgSO4、Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O、NaOH均为国药集团优级纯试剂。pH采用玻璃电极法进行测定，氨氮采用纳氏试剂法进行测试，COD采用快速密闭催化消解法进行测试。2结果与讨论2.1药剂组合在不同温度条件下对MAP法的影响取4组400ml炭黑废水分别放在恒温磁力搅拌器上，加入0.4gNaOH营造碱性环境，此时pH值为10.9，组1加入4.74gNa2HPO4·12H2O+3gMgCl2·6H2O，组2加入4.74gNa2HPO4·12H2O+3gMgO，组3加入4.74gNa2HPO4·12H2O+3gMgSO4，组4加入4.74gNaH2PO4·2H2O+3gMgCl2·6H2O，调整变温磁力搅拌器温度，搅拌30min进行共沉淀，静置5min，考察不同药剂组合在不同温度下氨氮去除率情况，如图2所示。图2不同药剂在不同温度条件下对氨氮处理效果影响由图2可知，Na2HPO4·12H2O+MgCl2·6H2O药剂组合对氨氮去除效果最好，在42℃条件下可以达到91%的去除效率。2.2药剂添加量对氨氮去除率的影响选择Na2HPO4·12H2O+MgCl2·6H2O药剂组合，取4组400ml炭黑废水分别放在变温磁力搅拌器上，加入0.4gNaOH营造碱性环境，此时pH值为10.9，考察Mg2+、PO43-添加量对炭黑废水中氨氮去除的影响。添加量设置如下：n1为n（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=1.2：1：0.9，n2为n（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=1.1：1：1.0，n3为n（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=1：1：1，n4为n（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=0.9：1：1.0，结果如图3所示。图3药剂添加量对氨氮处理效果的影响由图3可知，药剂添加比例为n（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=1.2：1：0.9，pH值为10.2，反应时间30min，对氨氮的去除率可达91%，处理后氨氮浓度29mg/L。随着Mg2+减小，PO43-增加，有效处理氨氮的时间延长，氨氮去除率降低。3实际投加量核算选择Na2HPO4·12H2O+MgCl2·6H2O药剂组合，按照n（Mg2+）：n（N）：n（PO43-）=1.2：1：0.9投加比例投加，pH值为10.2，反应温度42℃，反应时间30min，对中石油吉林石化分公司化肥厂合成氨工序炭黑废水进行基于不同处理效率所需药剂量的条件优化，水量按照40t/h计算，每天污水量960t。具体用药量及处理效率见表2：由表2可以看出，采用MAP法处理高浓度氨氮废水药剂投加量较大，投资额度较大。但是随着药剂量的增减，氨氮去除效率也随之增减，企业可以根据实际情况自主通过投加量来控制出水氨氮数值，对于企业来说具有较大优势。4结论与传统的氨氮去除剂相比，MAP化学沉淀法未使用强氧化性物质，采用的药剂是无机成分，对废水水质指标表1NH3-N320mg/L项目pH4.75·方法研究·67于炭黑可以一并沉降，具有一箭双雕的技术特点。该工艺具有简单、高效、快速的优势。另外，可以考虑Na2HPO4·12H2O+MgCl2·6H2O药剂组合作为化工厂高氨氮废水生产区域应急处理药剂储备，对于高氨氮废水的风险防范具有重要保障意义。参考文献：〔1〕徐志高，黄倩，张建东，等.化学沉淀法处理高浓度氨氮废水的工艺研究〔J〕.工业水处理，2010，30（6）：32-34.〔2〕周伟博，尹学农，施柳，等.吹脱联合MAP法处理高氨氮废水的研究〔J〕.中国给水排水，2014，30（21）：110-113.药剂量与处理效率一览表表2项目组别氨氮浓度(mg/L)去除效率(%)药剂使用量/月pH试验1：400ml水样+0.4gNaOH+4.74gNa2HPO4·12H2O+3gMgCl2·6H2O试验2：400ml水样+0.4gNaOH+3.16gNa2HPO4·12H2O+2gMgCl2·6H2O试验3：400ml水样+0.4gNaOH+2.37gNa2HPO4·12H2O+1.5gMgCl2·6H2O试验4：400ml水样+0.4gNaOH+1.58gNa2HPO4·12H2O+1gMgCl2·6H2O21.238.49914693.4886954.428.8tNaOH，341tNa2HPO4·12H2O药剂，216tMgCl2·6H2O药剂28.8tNaOH，227tNa2HPO4·12H2O药剂，144tMgCl2·6H2O药剂28.8吨NaOH，170tNa2HPO4·12H2O药剂，108tMgCl2·6H2O药剂28.8吨NaOH，113tNa2HPO4·12H2O药剂，72tMgCl2·6H2O药剂9.29.28.69.2·方法研究·68