pH对MAP沉淀法去除废水中氨氮的影响

2005年第4期环境科学动态ENVIR0NM哐NTALSCIENCETRENDSNo．4．2005pH对MAP沉淀法去除废水中氨氮的影响邹安华孙体昌邢奕宋存义郭素红(北京科技大学土木与环境工程学院，北京，100083)【摘要】本文用模拟废水进行了磷酸铵镁(MAP)沉淀法脱氮试验，着重分析了pH值对沉淀种类及晶态的影响，试验结果表明MAP沉淀法废水脱氮的适宜pH值在9．0～10．5之间，在此范围内氨氮去除率和沉淀量随pH值升高而增加，生成MAP比较纯净。用污泥回流液进行验证试验，结果表明MAP沉淀法在处理实际废水时具有良好的效果。【关键词】磷酸铵镁；氨氮废水；pH值；X射线衍射；污泥回流液中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：1003—2347(2005)04—0004一O3日益严重的水体富营养化不仅破坏水生生态系统平衡，而且直接危害人类的生命安全和健康，氨氮含量增加是引起水体富营养化的重要因素，因此脱氮技术正成为废水处理领域里研究开发和应用的热点⋯。目前，常用的废水脱氮技术主要有生物法、吹脱汽提法、折点加氯法、离子交换法及化学沉淀法等，其中化学沉淀法可以回收废水中的氨氮，因此正越来越受到人们的重视【2j。磷酸铵镁(MAP)沉淀法就是通过向氨氮废水中加入含有M和POt一的化学药剂，反应生成难溶MAP沉淀以实现废水脱氮的方法。MAP分子式为MgNH4PO4，俗称鸟粪石，常以六水合物形式存在，白色粉末无机晶体矿物，斜方晶系，相对密度1．71。MAP含有与复合肥相似的氮、磷成分，溶解度小，养分释放速度慢，且在沉淀过程中基本不吸收重金属和有机物，因此可作为安全的农用缓释肥【3-4]。此外，它可用作饲料添加剂、化学试剂、结构制品阻火剂等【5】。MAP沉淀法在废水脱氮过程中回收MAP，对实现资源再生具有重要的意义。该方法还具有适用范围广，反应速度快，操作简单等特点。pH值是影响MAP性质和沉淀反应过程的关键因素【6】。作者用配制废水模拟了MAP沉淀法脱氮的过程，着重探讨了pH值对沉淀种类、晶态、氨氮去除率及生成沉淀量的影响，研究了MAP沉淀法在应用中的适宜pH值，并用某污水处理厂的污泥回流液进行了验证试验。1试验1．1试验原理MAP沉淀法去除废水中氨氮的主要化学反应方程式如下：哪++vol一+6H2^·6H20(1)Ksp=2．51×10I1。(25℃)1．2试验仪器、药剂和试样主要实验仪器：JJ一1型电动搅拌仪、pp20型pH计、自制真空抽滤装置、电热鼓风干燥箱、分析天平、722型可见光栅分光光度计等。主要化学药剂：M~C12·6H2O、Na2HPO4·12H2O、NI-I4C1、NaOH等，均为分析纯。试验水样：用去离子水和一定量NI-I4C1配制成氨氮质量浓度约200mg／L的溶液作为模拟氨氮废水水样，实际质量浓度以试验时检测为准。1．3试验方法若干烧杯分别量取400mL模拟水样，用质量分数为10％的NaOH溶液调整水样pH到规定值，按确定的物质的量配比依次投加Na2HPO4·12H2O和MgC12·6H20，同时用电动搅拌仪进行搅拌，反应时间5min。反应结束后静置沉淀5min，测量上清液的pH值，然后使用自制真空抽滤装置将沉淀与上清液分离，用纳氏试剂分光光度法测定在不同条件下每组试验上清液的剩余氨氮质量浓度，计算氨氮去除率，即氨氮在反应前的初始质量浓度和反应后的剩余质量浓度之差与反应前初始质量浓度的百分比。同时计算理论沉淀量，即理论上去除的氨氮全部生成了MAP沉淀，根据反应方程式(1)则每去除1gNI-I~一N可以生成17．5g沉淀，由去除氨氮的质量浓度计算的MAP沉淀量称为理论沉淀量。分离出来的沉淀在40℃下烘干5h后称量，得到的沉淀量为实际沉淀量。用X射线衍射分析沉淀的组成及晶态。2试验结果和分析2．1pH值对沉淀物组成的影响pH条件决定了组成MAP的各种离子在水中达到维普资讯http://www.cqvip.com邹安华等：pH对MAP沉淀法去除废水中氨氮的影响·5·平衡时的存在形态和活度，因此它也影响着生成沉淀的组成、晶态以及沉淀量。根据反应方程式(1)，理论上反应时物质的量n(NI-'I4+)：n(M)：n(P0i一)按照配比1：1：1进行(以下把n(NH4+)、n(Mg2)和n(r'o~4一)分别简写为N、Mg和P)，试验保持N：Mg：P=1：1：1，在不同pH值下反应，试验条件和结果列在表1中，图1为生成沉淀的实际x射线衍射图谱及在国际粉末衍射标准联合委员会(JCPDS)出版的标准衍射数据资料中检索到的相应物质的衍射数据。表1不同pH值时的试验条件和试验结果初始初始氨剩余氨氨氮理论实际沉淀后氮浓度氮浓度去除率沉淀量沉淀量pH值pH值(mg／L)(mg／L)(％)(g／L)(g／L)8．O198．83126．