去除高浓度氨氮常用的方法有物理法、化学法和物理化学法。磷酸镁铵(MAP)法〔1〕是一种将废水中的氨氮转化为沉淀物(MgNH4PO4·6H2O)从而除去氨氮的化学处理方法。由于MAP 法生成的沉淀是一种缓释肥料,且基本不吸收金属离子和其他杂质〔2〕,可使废水中的氨氮变废为宝。因此,MAP 法是一种绿色环保的去除废水中高浓度氨氮的方法。 苯胺基乙腈生产废水是染料工业废水,具有成分复杂、高COD、高氨氮的特征,是一类难生物降解的高浓度有机废水〔3〕。目前有少量研究采用生化法进行处理〔4〕。因该废水中含有浓度极高的氨氮,且其中的有机氮分解还会向水中释放氨氮,若采用生化处理,须将氨氮处理至生化系统可耐受的浓度。 笔者通过试验研究了MAP 对苯胺基乙腈生产废水中高浓度氨氮的处理效果及最佳反应条件,为去除该类废水中的氨氮提供了可能的途径。 1 废水处理工艺流程
图 1 工艺流程 2 试验部分 2.1 试验水质及检测方法
2.2 试剂与仪器 202A-4 电热恒温箱,南通华泰实验仪器有限公司;ZR4-6 六联搅拌器,深圳中润水工业技术发展有限公司;DR5000 紫外可见光分光光度计、DRB200 COD 消解器、HQ11d 型pH 计,美国哈希公司。 2.3 试验方法 3 试验结果及讨论 3.2 MAP 药剂组合
图 2 不同镁氮配比下的去除效果 由图 2 可知,MgO+H3PO4 对氨氮的去除率稍高于其他3 个药剂组合。此外,选定药剂组合还应考虑的因素有经济性、投加方便性、配比调整灵活性、前后工艺衔接可行性。药品价格直接影响处理成本;部分固体药品在投加前需预先溶解后投加,不如液体药剂使用方便;当原水中氨氮变化较大时,选定的药剂组合应能根据具体情况灵活调整配比,以达到理想的去除效果;由于沉淀法要求在一定的pH 下反应,故沉淀操作前后的处理单元所需pH 应尽量与沉淀反应pH 相一致,避免调节pH 过程中消耗大量酸碱及引入外来离子。对4 组药剂的影响因素进行对比,结果见表 2。
综合考虑各方面因素,选定苯胺基乙腈生产废水的沉淀药剂组合为MgO+H3PO4。 3.3 药剂投加方式
由表 3 可知,沉淀剂投加方式对沉降效果有显著影响,而原水氨氮对沉降效果的影响很小。由于该废水含有较多不易溶于水的成分包裹在颗粒沉淀周围,难以生成较大的沉淀颗粒,导致生成的沉淀不易沉降,因此将投加方式均改为预配沉淀剂投加。 3.4 正交试验结果
由表 4 可知,增加pH 有利于提高氨氮去除率,但pH=9.5、10 时的结果相差较小,废水经吹脱后其 pH 与9.5 相近,因此选定pH=9.5 为最佳值;m(Mg)∶ m(N)=2.5∶1、m(N)∶m(P)=1∶1.2 时氨氮去除率最高。而较低的pH、较小的m(Mg)∶m(N)和m(N)∶m(P)增加了残磷量。在保证氨氮去除率尽可能高的前提下,使残磷量适度(约15~20 mg/L,为后续生化处理补充磷元素),选择5 号工艺条件为最佳方案。由极差可知,影响氨氮去除率的因素重要性顺序为m(Mg)∶ m(N)>m(N)∶m(P)>pH;而影响残磷量的因素顺序为m(Mg)∶m(N)>m(N)∶m(P)>pH。 。4 结论 (2)反应过程中发现MAP 生成物蓬松,不易沉降,经试验证实主要原因可能是该废水中含较多不易溶于水的物质阻碍了沉淀形成。预配制沉淀剂进行投加可以解决上述问题。 (3)经正交试验得到磷酸铵镁法处理苯胺基乙腈生产废水中氨氮的较佳工艺条件:pH=9.5、m(Mg)∶ m(N)=2.5∶1、m(N)∶m(P)=1∶1.2。在此条件下的氨氮去除率接近90% ,残磷量为16.1 mg/L,能有效降低废水中的氨氮并补充磷元素,有利于后续生化处理。 |