随着经济的飞速发展,环境污染问题日显突出。氨氮是导致水环境污染的一种常见污染物,在国家“十二五”规划中被列为水污染控制的约束性指标。因此如何经济有效地处理氨氮废水及降低氨氮排放量是当务之急。
目前氨氮废水处理方法主要有吹脱法、生物脱氮法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法等。其中吹脱法高效环保,但处理成本高、设备维护难度大。生物脱氮法主要是利用微生物的硝化和反硝化作用将氨氮转为无害的氮气,从而达到脱除氨氮污染的目的,该法尽管处理成本低、维护方便,但一般要求氨氮进水浓度低,不适于高浓度氨氮废水的处理。化学沉淀法则是20世纪90年代发展起来的,具有操作过程简单灵活、反应速度快、处理效果好等优点,近年来,受到了国内外众多学者的青眯,也有实际应用的范例。
化学沉淀法即是向含氨氮的废水中投加可溶性的磷盐和镁盐,生成难溶性的复合盐MAP(MgNH4PO·6H2O),从而达到脱除氨氮的目的。制约该法实际应用的最大不足是沉淀剂价格昂贵,导致处理成本高。为此,有相关人员A研究了MAP碱分解并循环用于氨氮废水的处理药剂,表明MAP循环使用3次能节约44%沉淀剂用量;B等相关人员则研究MAP的热解产物循环处理养猪废水中的氨氮,表明比直接使用沉淀剂降低81%的成本;C等人员研究了MAP加NaOH热解脱氨,表明MAP热分解的最佳条件为NaOH与MAP的摩尔比为2:1,热解温度为110℃,热解时间3h;D等人员建立了预测MAP循环使用去除氨氮的二级动力学模型,表明MAP循环使用5次后,氨氮去降率由92%降到77%;E等人员研究表明,随着MAP热解并循环用于氨氮废水处理药剂次数的增加,热解产物中除了MgHPO4还会出现Mg2P2O7和Mg3(PO4)2;F等人研究了MAP碱分解后加酸,表明Mg2P2O7和Mg3(PO4)2中可以释放出Mg2+和PO43-,有利于形成MAP,从而提高氨氮去除率,解决了MAP循环使用过程中热解产物对氨氮吸附率降低的问题。将MAP直接热分解,既可脱氨并回收得到高浓度的氨水,热分解固体产生也可循环用于氨氮废水的处理药剂,从而降低实际应用时的处理成本,这符合我国大力提倡的循环经济理念。
为了降低磷酸铵镁(MAP)化学沉淀法处理氨氮废水的药剂使用成本,本文探索了MAP的热分解产物循环用于氨氮废水处理药剂的可行性。结果表明,控制反应体系的pH为9.5时,可得到纯度高的MAP沉淀物;将MAP沉淀物直接热分解,可将氨脱除,热解固体产物能吸附氨氮,循环用于氨氮废水处理药剂是可行的;实际操作时,控制热解温度为130℃、热解产物与氨氮的摩尔比为1:1、氨氮吸附体系的pH为9.5是合适的,对起始浓度为1000mg/L的氨氮废水的去除率达80%。