某磷矿尾矿废水作磷酸铵镁沉淀剂研究

某磷石广尾矿废水作磷酸铉锈沉淀制研究王促邹安华邢奕(1中粮粮油有限公司，北京100020；2北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083)摘要磷酸铵镁(MAP)沉淀技术能够应用于废水处理实践的关键之一是探索高效、低廉的沉淀剂。采用某磷矿尾矿废水为磷源与MgC1·6H2O作沉淀剂，与某化肥厂氨氮废水进行反应生成MAP，并与MgC12·6H2O+Na2HPO4·12H2O和Mg(OH)2+85H3PO4两组沉淀剂进行比较，研究各组沉淀剂在不同pH和沉淀离子配比时氨氮的沉淀效果。结果表明，以磷矿尾矿废水作为磷源的沉淀剂可以获得较好的沉淀效果，沉淀产物主要成分为MAP，该沉淀剂成本低，可实现以废治废。关键词磷矿尾矿废水磷酸铵镁氨氮废水X射线衍射磷酸铵镁(MAP)沉淀法这一新颖高效的废水脱氮方法正受到越来越广泛的重视，通过向氨氮废水中加入含Mg+和POi一的沉淀剂，与NH反应生成MAP沉淀实现废水脱氮。该方法具有反应速度快、不受水中毒素干扰、设计和操作简单等优点，且能以MAP的形式回收氮。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，在沉淀过程中基本不吸收重金属和有机物，可作为安全的农用缓释肥[1；此外还可作饲料添加剂、化学试剂、结构制品阻火剂等_1q]。因此，回收MAP对实现废水资源化具有重要的意义。MAP沉淀法因为需要投加沉淀剂而存在成本较高的问题，其能够广泛应用于工程的关键是获得高效、低廉的沉淀剂。本研究利用磷矿尾矿废水作为磷源与MgC1z·6HO作沉淀剂，处理某化肥厂生产废水，并和MgC12·6H2O+Na2HPO4·12H2O、Mg(OH)2+85HsPO两组沉淀剂比较，考察在不同条件下的沉淀效果，并分析沉淀物成分和药剂成本，选出最佳沉淀剂。1试验内容与方法1．1试验原理MAP沉淀法的主要化学反应方程式如下：甘+M++PC《一-t-6O~---MgNH4PO4·6H2OIK一2．51×10(25℃)1．2试验仪器与药剂(1)仪器设备：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。(2)药剂：磷源为某磷矿尾矿废水，磷主要以溶解性的磷酸二氢锰铁、磷酸二氢锌等无机盐形式存在，总磷酸盐为129mg／L、CODcr为310mg／L、BOD5为244mg／L、SS为103mg／L、pH为8．8、氨氮为11mg／L。化学药剂包括分析纯的MgC1z·6H2O、Na2HPO4·12H2O、Mg(OH)2、HC1、NaOH及85H3PO4。(3)水样：氨氮废水为某化肥厂排放的生产废水，其氨氮含量为194．77mg／L，pH为9．4，外观无色，微有氨昧。1．3试验方法若干烧杯分别量取200mL氨氮废水，用10的HC1、NaOH溶液调整pH到规定值，按确定沉淀离子配比投加沉淀剂，同时用电动搅拌仪进行搅拌，反应温度为25℃，反应时间5min，反应结束静置沉淀20min，利用真空抽滤将沉淀物与上清液分离。用纳氏试剂分光光度法测定上清液的剩余氨氮含量，计算氨氮沉淀率，即氨氮在沉淀前的初始含量和沉淀后的剩余含量之差与沉淀前初始含量的百分比。同时将沉淀在4O℃下烘干24h，用X射线衍射分析其组成及晶态。2试验结果和分析2．1沉淀剂筛选分析通常而言，含有Mg十如MgC12、MgO、MgSO4、给水排水Vo1．38No．32012145表1不同pH时氨氮沉淀率I组Ⅱ组Ⅲ组进水氨氮(MgC12·6H2O+磷矿尾矿废水)(MgClz·6H2O+NazHPO4·12Hz0)[Mg(OH)2+85H3PO4]pH／mg／L剩余浓度／mg／L氨氮沉淀率／剩余浓度／mg／L氨氮沉淀率／剩余浓度／mg／L氨氮沉淀率／7194．77114．1941．37108．5644．26137．3229．498194．7744．5977．1136．5O81．266O．7468．819194．7721．4688．9815．1392．2329．8984．65lO194．7714．7392．48lO．7394．4919．0690．2111194．7712．1293．781O．O994．8216．8891．33Ng(0H)2等和含有PO；一如H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4·12H2O等都可作为MAP的沉淀剂。选择沉淀剂的主要标准是高效、低廉。MAP沉淀法存在的主要问题是药剂成本较高，尤其是磷酸盐价格昂贵，因此本试验选用某磷矿尾矿废水作为磷源与MgC[z·6HzO组合沉淀剂(I组)，其特点是药剂成本显著降低，而且可实现以废治废。试验筛选了沉淀剂MgC12·6H2O+Na2HPO4·12H2O(Ⅱ组)和Mg(OH)2+85H。PO4(Ⅲ组)与之进行对比研究，Ⅱ组是试验研究中常用药剂，特点是沉淀效果好，但药