《安全管理論文》之合成氨工業(yè)廢水處理

.::;合成氨工業(yè)廢水處置

摘

要：合成氨廢水具有高氨氮的特點，高氨氮污水的治理是大家關注的焦點.本文介紹了一種常用有效的污水治理手段：磷酸銨鎂沉淀法回收氨氮，有效地治理了高氨氮廢水，具有節(jié)能減耗、無二次污染和污染物可得到充沛回收利用等特點，是處置高濃度氨氮廢水的可持續(xù)開展方向。

關

鍵

字：合成氨，廢水處置，磷酸銨鎂沉淀法。

引

言：目前，含氨氮廢水的處置技術，有空氣蒸汽氣提法、吹脫法、離子交換法、生物合成硝化法、化學沉淀法等，但均有缺乏之處，如氣提法能耗高、容易結垢，并且必需進展后處置，否那么會產(chǎn)生二次污染。用吹脫法處置高氨氮廢水，其能量消耗高，產(chǎn)生大氣污染；吹脫法需要在pH高于的條件下才干實現(xiàn)，用石灰調整pH值會使吹脫塔結垢，因而吹脫法的應用受到限制；吹脫效果還受到水溫的影響；另外，由于吹脫塔的投資很高，維護不方便，國外一些吹脫塔根本上都己停運行。吸附法受平衡過程控制，不可能除去廢水中少量的氨氮，離子交換法樹脂用量較大，再生頻繁，廢水需預處置除去懸浮物。生物硝化反硝化法是現(xiàn)階段較為經(jīng)濟有效的方法，工藝較為成熟，并已進人工業(yè)應用領域，但該法的缺點是溫度及廢水中的某些組分較易干擾進程，且占地面積大、反響速度慢、污泥馴化時間長，對高濃度氨氮廢水的處置效果不夠理想；常規(guī)的化學沉淀法采用鐵鹽、鋁鹽、石灰法，將產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥的濃縮脫水性能較差，給整個工藝增加困難。上述方法的共同缺乏之處是處置后的氨氮無法回收利用?；诳沙掷m(xù)開展觀念，在高濃度氨氮廢水處置方面，不只要追求高效脫氮的環(huán)境治理目的，還要追求節(jié)能減耗、防止二次污染、充沛回收有價值的氨資源等更高層次的環(huán)境經(jīng)濟效益目的，才是治理高濃度氨氮廢水的比擬理想的技術開展方向。

磷酸銨鎂沉淀法

1.1

概述

磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)俗稱鳥糞石，英文名稱struvite(magnesiumammoniumphosphate)，簡稱MAP，白色粉末無機晶體礦物，相對密度1.71。MAP是一種高效的緩釋肥料，在沉淀過程中不吸收重金屬和有機物。此外，它可用作飼料添加劑化、學試劑、構造制品阻火劑等。

1.2原理

磷酸銨鎂沉淀法，又稱化學沉淀法、MAP法。MAP法脫除廢水中氨氮的根本原理就是通過向廢水中投加鎂鹽和磷酸鹽，使Mg2+、PO43-(或HPO42-)與廢水中的NH4+發(fā)生化學反響，生成復鹽(MgNH4PO4·6H2O)沉淀，從而將NH4+脫除。該方法的特點是可以處置各種濃度的氨氮廢水，在高效脫氮的同時能充沛回收氨，所得到的沉淀物MgNH4PO4可作為復合肥料，因而該法具有較高的經(jīng)濟價值。

1.3影響磷酸銨鎂形成因素

1.3.1反響時間。研究說明[2]，鳥糞石結晶法反響時間對氨氮的去除率影響很小，因而鳥糞石結晶沉淀法的反響時間主要取決于鳥糞石晶體的成核速率和生長速率。應用MAP法處置氨氮廢水時，使用適宜的攪拌速度和控制適當?shù)姆错憰r間，能使藥劑充沛作用，使MAP反響充沛進展，有利于MAP的結晶作用和晶體的發(fā)育與沉淀析出。但反響時間不宜過長，否那么會破壞鳥糞石的結晶沉淀體系，降低結晶沉淀性能。另外，反響時間越長，所需的動力消耗越多，處置費用越高，會影響MAP法的經(jīng)濟效益；攪拌速度過大，形成的絮凝體會再次被打散，反而影響了混凝沉淀的效果。顯然，MAP法的反響時間需要結合被處置氨氮廢水的水質特征，所用藥劑品種、處置工藝等詳細確定，一般都在1h以內。

1.3.2pH值。氨氮廢水的pH值對MAP法去除氨氮的效果影響很大[3]。pH條件，決定了組成鳥糞石的各種離子在水中到達平衡時的存在形態(tài)和活度。而只要當鳥糞石沉淀所需的各種離子的活度積超越相應的溶度積，沉淀才干發(fā)生。

在一定范圍內，鳥糞石在水中的溶解度隨著pH的升高而降低；但當pH升高到一定值時，鳥糞石的溶解度會隨pH的升高而增大。當pH11時,沉淀為鳥糞石和Mg3(PO4)2；當pH值為12時，沉淀為Mg3(PO4)。綜合文獻得知，鳥糞石沉淀法回收氨氮的最優(yōu)pH范圍為8~10之間，不同的研究得出的結論有所差別

1.3.3沉淀劑投加的摩爾配比。要生成磷酸銨鎂(MgNH4PO4·6H2O)沉淀，沉淀劑投加的摩爾配比n(Mg2+)：n(NH4+)：n(PO43-)理論比應為1∶1∶1。根據(jù)同離子效應，增大Mg2+、PO43-的配比，可促進反響的進展，從而進步氨氮的去除率與去除速率。但藥劑最正確投配比受多方面因素的影響，應綜合考慮各因素確定沉淀比的最正確配比。

1.3.4沉淀劑的選擇。MAP法可選用多種含Mg2+的鎂鹽和含PO43-的磷酸鹽作為化學沉淀藥劑[4]。但是，不同藥劑對氨氮廢水的處置效果與處置本錢有明顯的差別，氨氮去除率可在54.4%~98.2%之間動搖，普遍認為以磷酸氫二鈉和氯化鎂為沉淀劑對高氨氮廢水處置效果較好，氨氮的去除率>90%[5]；鎂鹽的本錢是處置的主要本錢之一，使用不同的鎂鹽其本錢占總處置本錢的4.4%~40.2%之間，使用MgCO3比使用MgCl2本錢低18.3%[6]；磷酸鹽較貴，尋找更為廉價高效的磷酸鹽可大幅度降低廢水處置本錢。

趙婷等[7]在對MAP的特性進展分析的根底上，提出了用MgHPO4(MHP)吸收氨氮，將吸收氨氮后的產(chǎn)物MAP進展熱分解使MgHPO4再生的氨氮廢水處置新方法。研究以NH4Cl溶液為模仿氨氮廢水，主要探究pH、吸附劑用量及反響溫度等各種條件對MHP的氨氮吸附性能的影響。研究結果說明，MHP吸附氨氮后處置了氨氮廢水，吸附氨氮后生成的MAP經(jīng)熱分解，放出氨與水的混合蒸汽，可以回收高濃度的氨水，此法還可以使MAP轉化為MHP循環(huán)利用，不需要投加大量的鎂鹽和磷鹽，該方法與生化法等方法相比，具有能把廢水中的氨氮以高濃度的氨水回收，實現(xiàn)了資源的有效利用的特點。

MgHPO4再生容易，無再生液處置問題的特點；且處置工藝簡單，處置速度快。因而，該工藝是一種經(jīng)濟有效的氨氮廢水處置方法。

1.4限制

鳥糞石沉淀法脫氮技術，在國內外已應用于多種高濃度氨氮廢水的研究，并獲得了良好的脫氮效果，可以實現(xiàn)氨氮的再利用[8]，處置了氮的回收和氨的二次污染問題，為后續(xù)的生化處置發(fā)明了條件。但鳥糞石工藝產(chǎn)業(yè)化的主要問題是運行本錢高、回收鳥糞石純度低、對鳥糞石在農(nóng)業(yè)上實用的研究少。

1.5開展趨勢

在今后的實際應用中，該方法主要有以下趨勢：(1)由于該方法生成的磷酸銨鎂顆粒細小或是絮狀體，固液別離有一定的困難，因而在一定水平上限制了該方法的應用。今后的研究趨勢在于鳥糞石結晶反響的動力學，結晶粒度分析，結晶體質量改善等方面的研究。(2)尋找最正確反響條件，確定廢水中Mg2+、NH4+、PO43-離子的最正確比例，以實現(xiàn)最大氨氮去除率。(3)找尋價廉高效的沉淀藥劑，進步鳥糞石回收氨氮的效率，降低處置本錢，是研究的熱點之一。鳥糞石工藝運行本錢高的一個原因在于需要投加鎂源，假設能在我國污水廠實際運行中將海水、鹽鹵水或鎂礦工業(yè)副產(chǎn)品作為鎂源，必將大大降低運行本錢。(4)有機物及其他雜質對鳥糞石脫氮過程的影響機理研究。(5)化學法和其他廢水處置方法，如吹脫法、生物法結合使用機理研究，以實現(xiàn)處置本錢的降低；(6)鳥糞石結晶安裝的研究。(7)鳥糞石去除氨氮的經(jīng)濟效益產(chǎn)出途徑；廣泛開拓MAP的用處，使回收的MAP不只能補償藥劑費用還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益，那么MAP法的技術優(yōu)勢將更加完美。假如在以上方面獲得打破，鳥糞石沉淀法脫氮除磷技術將得到大規(guī)模的推廣使用，可能是將來高濃度氨氮廢水處置的開展方向和優(yōu)先選擇。

結語

合成氨工業(yè)經(jīng)過幾十年來的不時技術革新改造，污水治理工作獲得了一定的成果，但是由于各企業(yè)產(chǎn)品構造、工藝道路與管理水平不盡一樣，局部企業(yè)外排水中COD、氨氮、硫化物等污染物質仍存在超標現(xiàn)象，水污染問題不時未得到有效的控制。經(jīng)濟有效的氨氮廢水資源化處置技術還需要更深化的研究，使廢水中氮、磷等營養(yǎng)物質的回收與再生成為可能。資源化技術的開發(fā)研究將使新技術在社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益之間找到平衡點，實現(xiàn)可持續(xù)開展。

參考文獻

[1]XuYuan,JiangJing-dong,MaSan-jian,etal.Advancesintheapplicationofstruvitesedimenttowastewatertreatment[J].PollutionControlTechnology,2006,19(6):26-30,57.(inChinese)

[2]PastorL,ManginD,BaratR,etal.Apilot-scalestudyofstruviteprecipitationinastirredtankreactor:Conditionsinfluencingtheprocess[J].BioresourceTechnology,2020,99(14):6285-6291.

[3]陳啟華，羅冬浦，梁江浩，等.磷酸銨鎂法脫除廢水中氨氮的技術現(xiàn)狀[J].工業(yè)水處置,2020,28(6):5-8.

ChenQi-hua,LuoDong-pu,LiangJiang-hao,etal.Removalofammonianitrogenfromwastewaterbymagnesium-ammonium-phosphatemethod:techniquestatus[J].IndustrialWaterTreatment,2020,28(6):5-8.(inChinese)

[4]穆大剛，孟范平，趙瑩，等.化學沉淀法凈化高濃度氨氮廢水初步研究[J].青島大學學報(工程技術版),2004,19(2):1-5.MuDa-gang,MengFan-ping,ZhaoYing,etal.Aprimarystudyonthepurificationofwastewaterwithammonianitrogenofhighconcentrationbychemicalprecipitation[J].JournalofQingdaoUniversity(Engineering&TechnologyEdition),2004,19(2):1-5(inChinese)

[5]崔志廣，孫體昌，鄒安華，等.用沉淀氣浮法回收化肥廠[14]GunayAhmet,KaradagDogan,TosunIsmail,etal.Useofmagnesitasamagnesiumsourceforammoniumremovalfromleachate[J].JournalofHazardousMaterials,2020,156(1-3):619-623.

[6]趙婷，周康根，王昊，等.磷酸氫鎂吸附法處置氨氮廢水的工藝條件[J].水處置技術,2020,34(4):69-72.ZhaoTing,ZhouKang-gen,WangHao,etal.Studyonoptimalconditionsofabsorbingammonia-nitrogeninwastewaterwithMHP[J].TechnologyofWaterTreatment,2020,34(4):69-72.(inChinese)

[7]高健磊，閆怡新，吳建平，等.化學沉淀法處置高濃度氨氮廢水工藝條件研究[J].環(huán)境科學與技術,2020,