MAP法处理焦化氨氮废水的实验研究_李晓燕

文章编号:1671-9662(2008)03-0032-03MAP法处理焦化氨氮废水的实验研究李晓燕,胡红伟(平顶山工学院,河南平顶山467044)摘要:采用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O使焦化废水中的氨氮形成磷酸氨镁沉淀的化学沉淀法(MAP法),通过正交实验和单因子优化实验,研究了pH值、反应时间、药剂配比对氨氮去除效果的影响。实验结果表明:在pH值为9.0,反应时间为20min,n(Mg2+):n(NH+4):n(PO3-4)=1.4∶1.0∶1.0条件下,氨氮的去除率达到96.3%。关键词:磷酸铵镁(MAP);焦化废水;氨氮;废水处理中图分类号:X703.1文献标识码:A高浓度氨氮废水的排放是导致水体富营养化的主要原因之一,必须对废水中的氨氮进行有效的处理。化学沉淀法是近年来兴起的一种新的去除高浓度氨氮废水的方法,其可回收废水中的氨氮,受到人们的重视,尤其是对磷酸铵镁(MAP)沉淀法去除废水中的氨氮人们进行了大量研究。本文采用MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O使焦化废水中的氨氮形成磷酸氨镁沉淀的化学沉淀法(MAP法)对焦化废水中氨氮的去除进行了研究。1反应机理NH+4一般情况下不与阴离子生成沉淀,但它的某些复盐不溶于水,如MgNH4PO4·6H2O(MAP)、MnNH4PO4、NiNH4PO4、ZnNH4PO4等。MAP法就是向含NH+4和PO3-4的废水中添加镁盐,使之生成难溶MgNH4PO4·6H2O沉淀的方法,发生的主要化学反应如下:Mg2++HPO2-4+NH+4+6H2O※MgNH4PO4·6H2O↑+H+Mg2++PO3-4+NH+4+6H2O※MgNH4PO4·6H2O↑Mg2++H2PO-4NH+4+6H2O※MgNH4PO4·6H2O↑+2H+25℃时MgNH4PO4·6H2O的溶解度积常数ksp=2.5×10-13,经重力沉淀或过滤,可得到MAP。Mn、Ni、Zn为重金属,对人及其他生物有毒害作用,通常不作为沉淀剂使用。Mg2+无毒,少量的Mg2+还有利于废水的生化处理,其作为沉淀剂去除高浓度氨氮废水最大的特点是可使氨氮得以回用,且工艺简单,适用范围广,反应速度快,操作简单,沉淀反应不受温度、水中毒素的限制。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。2实验部分2.1废水来源及水质实验用废水取自某焦化厂剩余氨水,水质指标如表1所示。表1某焦化厂焦化废水水质数据指标数值pH9.1NH3-N2140mg/LCOD3640mg/L酚1280mg/L2.2实验试剂及仪器试剂:MgCl2·6H2O,Na2HPO4·12H2O,NaOH,盐酸(均为化学纯)。仪器:DBJ-623六联电动搅拌机,pHS-3TC精密数显酸度计,紫外分光光度计。2.3分析方法NH3-N的测定采用钠氏试剂分光光度法。2.4实验方法实验在1000ml的烧杯中进行,将装有500ml焦化废水的烧杯置于六联搅拌机上慢速搅拌(150r/min),根据适当配比,把Na2HPO4·12H2O和MgCl2·6H2O两种药品按照先后顺序投入到烧杯中,用NaOH溶液和盐酸调节所需pH值。反应收稿日期:2008-03-09第一作者简介:李晓燕(1980-),女,山东兖州人,郑州大学化学系在职研究生,平顶山工学院化学化工系助教。第17卷第3期2008年5月平顶山工学院学报JournalofPingdingshanInstituteofTechnologyVol.17No.3May.2008DOI:10.14140/j.cnki.hncjxb.2008.03.005结束后,静置沉淀,取上层清液测定其氨氮浓度。3实验结果与分析3.1正交实验设计根据MAP法的反应机理,MAP法处理氨氮废水的主要影响因素为:pH值、反应温度、反应时间、反应物配比等,它们都会影响磷酸铵镁的除氮效果。但有研究表明:随温度升高氨氮的去除效果增加,但温度超过30℃时,氨氮的去处率反而减小,处理效果下降,保持较低的反应温度对于氨氮去除有利。综合考虑,温度在25℃～30℃之间氨氮去除率效果较好。本研究采用L9(34)正交实验方法,温度定为25℃,正交实验设计见表2,以氨氮去除率为考察指标,确定最佳工艺条件,正交实验结果见表3。表2实验因素水平表水样pHAn(PO3-4∶n(NH4+)Bn(Mg2+)∶n(NH4+)C反应时间(min)D水平18.50.81.015水平29.01.01.220水平39.51.21.425表3正交实验结果序号因素ABCD氨氮去除率%18.50.81.01581.3628.51.01.22082.3838.51.21.42579.4449.00.81.22594.0259.01.01.4