MAP结晶工艺在煤气化氨氮废水处理中试验研究.docVIP

MAP结晶工艺在煤气化氨氮废水处理中的试验研究 　　摘 要： 通过介绍MAP结晶工艺原理，分析了其主要理化性质和反应影响参数，进而对MAP 法处理煤气化高浓度氨氮废水单因素正交进行了实验，得出结论。 　　关键词：煤气化氨氮废水；磷酸铵镁（MAP）；反应影响参数 　　 　　 Abstract: The paper introduced the MAP crystallization process and analyzed its main physico-chemical properties and its reacting influence parameters. Then it dealt with an experiment on the treatment of the high concentration ammonia-nitrogen wastewater with the MAP crystallization process. 　　 Key words: Coal gasification ammonia-nitrogen wastewater; Magnesium Ammonium Phosphate(MAP); reacting influence parameters 　　 （保留英文摘要和关键词） 　　引言 　　 工农业的迅速发展，氨氮污染的来源越来越广泛，排放量也越来越大，除了生活污水、动物排泄物外，还有大量的工业废水，如煤气化废水、合金废水、炼油废水，以及垃圾渗滤液等，如果不对其进行预处理，后续生化处理将难以进行。我们选择采用 MAP 结晶工艺对煤气化废水中氨氮进行去除并回收。 　　1 MAP结晶工艺原理 　　 磷酸铵镁（俗称鸟粪石，Magnesium Ammonium Phosphate，英文缩写MAP）是一种白色晶体状物质，化学成分为MgNH4PO4?6H2O。它的P2O5含量约为 58.0%，是一种极高品位的磷矿石，自然界中的储量极少。MAP最早于1939年被Rawn在污水处理厂排放消化污泥上清液的管道中发现。MAP引起的问题直接导致了六十年代洛杉矶Hyperion污水的消化污泥的管道内径由0.9m堵塞到0.3m。而利用MAP法去除废水中的氨和磷的研究近几年才广泛开展。 　　1.1MAP 主要理化性质 　　 由于MAP在水中、土壤湿环境中仅仅微溶于水，它的养分比其它可溶肥的释放速率慢，可以作缓释肥（SRFs），肥效利用率高，施肥次数少。如果将鸟粪石适当加工造粒，在土壤施肥率远远超过传统化肥的情况下，也不至于灼烧植物根部。赵庆良利用MAP和传统NP肥对比发现，MAP完全可以达到传统肥料的效果。 　　 从理论上来看MAP的生成是符合化学势变化规律的，即溶液达到平衡时的化学位势( μ∞)与溶液过饱和时的化学位势(μs )之差(μΔ∞ )，是生成鸟粪石沉淀的推动力。对鸟粪石沉淀而言： 　??? 　　式中k ----Boltzmann常数 　　 T----为绝对温度(0C) 　　 ----离子活度 　　 ----过饱和程度 　　 鸟粪石沉淀的形成取决于溶液的温度和过饱和程度。pH、离子强度等因素可影响离子的存在形态和活度，因而会影响鸟粪石的沉淀过程。 　　1.2反应影响参数 　　 MAP 反应条件影响因素主要集中在 pH、反应物配比影响、反应温度和溶液中其它离子浓度影响等方面。 　　1.2.1 反应 pH 　　 pH 决定了组成 MAP 各种离子在水中达到平衡时存在的形态和活度。Mijangos应用MINEQKL+软件对MAP的形成过程进行了模拟，绘制MgNH3-H3PO4系统 60℃时Mg和PO43-浓度随pH变化曲线。根据模拟得出：弱酸条件下，MgNH4PO4?6H2O和MgHPO4是沉淀的主要成分；强碱条件下，Mg3(PO4)2?4H2O和Mg(OH)2沉淀为主要成分。而pH在 8~10 时，则主要生成MgNH4PO4?6H2O。 　　1.2.2 离子配比 　　 一定条件下，Mg2+、NH4+、PO43-3种离子的活度积大于溶度积常数后，才能产生MAP沉淀，因此增大某一种离子浓度可以减小另一种离子在液体中的存在浓度。从反应式来看Mg:N:P摩尔比理论值是在1:1:1，由于磷的毒性较大，容易造成二次污染，为了提高氨氮/磷的去除率，往往提高Mg2+的投加量。 　　1.2.3过饱和度 　　 溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成（成核）和晶体生长两个阶段，两个阶段的推动力都是溶液的过饱和度。对结晶操作的要求是制取纯净而又有一定粒度分布的晶体。晶体产品的粒度及其分布，主要取决于晶核生成速率（单位时间内单位体积溶液中产生的晶核数）、晶体生长速率（