一體化MAP反應(yīng)器處理高濃度氨氮-磷酸鹽廢水與產(chǎn)物資源化.pdf

1、廢水中的氮、磷既是引起水體富營養(yǎng)化的污染因子，也是極具利用價值的營養(yǎng)元素，尤其磷還是一種不可再生的寶貴資源。目前工農(nóng)業(yè)所產(chǎn)生的高濃度氨氮廢水和含磷廢水，不適合直接使用傳統(tǒng)生化法進行處理，而磷酸銨鎂（Magnesium Ammonium Phosphate，英文縮寫MAP）工藝可以同時去除和回收其中的氨氮和磷，成為近年來受到廣泛關(guān)注的高濃度氨氮/磷酸鹽廢水處理技術(shù)。盡管目前關(guān)于MAP的研究在國內(nèi)較多，但相應(yīng)的反應(yīng)器研究較少，限制了MAP工

2、藝的推廣應(yīng)用，因此開發(fā)操作簡單、性能穩(wěn)定高效、運行費用低廉的MAP反應(yīng)器并將之應(yīng)用于高濃度氨氮/磷酸鹽廢水的處理顯得尤為重要。本文從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，設(shè)計開發(fā)了一體化磷酸銨鎂反應(yīng)裝置并分別采用人工合成廢水和實際生產(chǎn)廢水確定了該裝置的最佳運行參數(shù)和運行效果，同時對MAP反應(yīng)的主要影響因素和動力學(xué)以及反應(yīng)產(chǎn)物的資源化進行了系統(tǒng)研究，為后續(xù)的MAP推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。
　　通過單因素影響和正交實驗在較寬濃度范圍內(nèi)考查了一體化MAP反

3、應(yīng)器處理高濃度氨氮廢水（500～3000mg/L）的主要影響因素并確定了反應(yīng)器的最佳運行條件。結(jié)果表明，反應(yīng)器最大影響因素為PO43--P:NH4+-N摩爾比，其次是Mg2+:NH4+-N摩爾比及pH值。一體化反應(yīng)裝置的最佳運行條件為：水力停留時間為2.5h，攪拌強度為200～300r/min，pH為9.0，Mg2+:NH4+-N:PO43--P摩爾比為1.2:1:0.9，在室溫條件下運行。在最佳運行條件下，其氨氮去除率穩(wěn)定在88～92

4、％。X射線衍射分析表明，反應(yīng)器所產(chǎn)生的沉淀物主要為晶態(tài)的磷酸銨鎂。
　　分別利用一體化MAP反應(yīng)器對實際磷化廢水和化肥廠高濃度氨氮/磷酸鹽廢水處理進行了研究。結(jié)果表明：在各自的最佳運行條件下，即pH=9.5、Mg2+:NH4+-N:PO43--P摩爾比為1.2:1:1、水力停留時間2.5h、攪拌強度200r/min時，磷化廢水中的磷酸鹽去除率在98%～99%；而當pH=9.5、Mg2+:NH4+-N:PO43--P摩爾比為1.4:

5、1.3:1、水力停留時間為2.5h、攪拌強度為200r/min時，反應(yīng)器處理化肥廠高濃度氨氮/磷酸鹽廢水的效果穩(wěn)定，有99.3%溶解性磷酸鹽和91.6%氨氮被回收，此時噸水可獲得經(jīng)濟效益0.9～41.6元。
　　利用人工合成廢水對MAP反應(yīng)的主要影響因素和動力學(xué)進行研究，發(fā)現(xiàn)較低的pH值可以避免主要副產(chǎn)物磷酸鎂生成，控制反應(yīng)體系pH在9.0附近，MAP過飽和度達到最低，從而可以有效地保證磷酸銨鎂的生成和純度。MAP反應(yīng)為準一級反應(yīng)

6、，其反應(yīng)的活化能較低為15.8kJ/mol，因此MAP沉淀反應(yīng)屬于快速反應(yīng)，而溫度對反應(yīng)速率的影響較小。
　　利用一體化反應(yīng)器處理化肥廠廢水產(chǎn)生的沉淀物作為芹菜、油菜、小白菜和香菜的肥料，并與常規(guī)肥磷酸二銨和45%復(fù)合肥進行對比。結(jié)果表明，以所得沉淀物為肥料時對油菜和小白菜的莖部以及芹菜葉長發(fā)育影響較大，略高于45%復(fù)合肥；而從整個蔬菜生長狀況來看，其效果與45%復(fù)合肥相類似，但蔬菜產(chǎn)品中的重金屬含量小于常規(guī)化肥磷酸二銨和45%復(fù)