磷酸铵镁法处理含氮磷废水研究进展

磷酸铵镁法处理含氮磷废水研究进展姚涛,蔡伟民,李龙海(上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240)摘要:叙述了磷酸铵镁在废水中的形成机理及其在废水处理中的应用现状。在废水处理中利用镁盐作沉淀剂可以同时去除废水中的氮和磷,该方法去除率高、反应速度快、污泥体积小,同时还可回收磷酸铵镁,具有一定的应用前景。关键词:磷酸铵镁;化学沉淀;条件溶度积;废水处理中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1000-4602(2005)02-0031-03ProgressintheStudyofMagnesiumAmmoniumPhosphateProcessforNitrogen2andPhosphorus2containingWastewaterYAOTao,CAIWei2min,LILong2hai(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China)Abstract:Themechanismontheformationofmagnesiumammoniumphosphate(MAP)inwastewateranditsapplicationinwastewatertreatmentwerediscussed.Useofmagnesiumsaltassettlingagentwasabletoremovesimultaneouslythenitrogenandphosphorusfromwastewater.Thetechnologywascharacterizedbyhighremovalefficiency,rapidreactionrate,andsmallsludgevolume,withrecoveryofMAP.Theprocesshassomeprospectinapplication.Keywords:magnesiumammoniumphosphate;chemicalprecipitation;conditionalsolubilityproduct;wastewatertreatment磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)俗称鸟粪石,英文名称struvite(magnesiumammoniumphosphate),简称MAP。废水处理中的磷酸铵镁(MAP)法就是将Mg2+加入到含有磷酸盐和氨氮的污水中反应生成难溶的磷酸铵镁沉淀,从而去除污水中的磷酸盐和氨氮。与传统活性污泥法相比,该方法可以减少49%的污泥体积[1]。磷酸铵镁不仅在化工、医药和建筑领域有广泛的应用,更是一种高效的缓释肥料,通过缓慢地释放养分极大限度地减少肥料中氮、磷进入附近水体,防止富营养化的发生。将废水中大量磷酸盐转化生成磷酸铵镁已经引起很多水处理专家的兴趣。1水中磷酸铵镁形成机理1.1磷酸铵镁溶解度磷酸铵镁是一种非常复杂的晶体化合物。水中pH值的变化对其生成反应有很大影响,随pH值的变化,水中的NH+4、Mg2+和PO3-4浓度不断变化,当这三种离子的活度积超过了磷酸铵镁的溶度积常数(Ksp)时,溶液过饱和然后发生沉淀。这三种离子的活度取决于体系的pH值和溶液中可溶的Mg、N和磷酸盐的浓度。另外,离子强度、温度以及水中的杂质都会对上述三种离子的活度产生影响,进而影响磷酸铵镁的沉淀。到目前为止,已经有许多人通过试验和化学平衡计算得出磷酸铵镁的溶度积常数(3.89×10-10～7.08×10-14)[2]。·13·第21卷第2期2005年2月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVol.21No.2Feb.20051.2磷酸铵镁条件溶度积磷酸铵镁的溶解性并不是由它的溶度积常数单独控制,Adnan等[3]对比了磷酸铵镁在纯水和污泥消化液中的溶解情况,发现磷酸铵镁在消化液中更容易溶解。为了在工程上准确预测磷酸铵镁的溶解性,Stumm等引用了条件溶度积(PS)的概念,即只是在给定的试验条件下(例如在一定pH值下)才可适用的平衡常数。磷酸铵镁的PS可以定义为:PS=MgT×NT×PT(1)式中MgT———可溶性金属Mg离子的总浓度NT、PT———分别是N和P的总浓度MgT=[Mg2+]+[MgOH+]+[MgPO-4]+[MgHPO4]+[MgH2PO+4](2)NT=[NH+4]+[NH3](3)PT=[PO3-4]+[HPO2-4]+[H2PO-4]+[H3PO4]+[MgPO-4]+[MgHPO4]+[MgH2PO+4](4)定义PSeq为磷酸铵镁的平衡条件溶度积:PSeq=Ksp/(αMg2+αNH+4αPO3-4γMg2+γNH+4γPO3-4)(5)αMg2+=[Mg2+]/MgT(6)u=