鸟粪石沉淀法预处理高氨氮废水的镁盐
鸟粪石去除氨氮工艺在污水处理中应用
鸟粪石去除氨氮工艺在污水处理中的应用摘要：在陕西省奥维乾元污水处理厂工程中，当进厂污水中氨氮浓度超过250mg/l时，采用鸟粪石沉淀法脱氮技术去除氨氮，有效地保证了污水处理厂的出水水质满足《污水排入城市下水道水质标准》（cj343-2010）要求。
文中介绍了鸟粪石沉淀法脱氮技术及其在该工程中的应用情况。
关键词：鸟粪石沉淀法脱氮技术；物化脱氮中图分类号：f205 文献标识码：a文章编号：1 工程概况陕西省奥维乾元污水处理站工程设计规为4600立方米/日，主要负责处理奥维乾元化工厂的生活污水、气化废水、地面冲洗废水、事故污水和甲醇精馏排放水，处理后的污水水质满足《污水排入城市下水道水质标准》（cj343-2010）要求，并经提升送至城市污水处理厂集中处理。
工程中采用鸟粪石沉淀法脱氮技术去除氨氮，取得了良好的脱氮效果，为后续的生化处理创造了条件。
2 鸟粪石去除氨氮工艺介绍2.1 鸟粪石及其形成机理鸟粪石学名为磷酸铵镁（mgnh4po46h2o），英文简称map，白色粉末无机晶体矿物，相对密度1.71[1]。
废水处理中的鸟粪石沉淀法就是将mg2+加入到含有磷酸盐和氨氮的污水中，反应生成难溶的鸟粪石沉淀，以实现废水脱氮的方法[2]。
与传统活性污泥法相比，可以减少约49%的污泥体积[2]，而且对实现氨氮资源回收具有重大意义。
在水溶液中，鸟粪石的形成过程可以用以下三个化学方程式来描述：mg2++po43-+nh4++h2o→mgnh4po46h2o（1）mg2++hpo42-+nh4++6h2o→mgnh4po46h2o+h+（2）mg2++h2po4-+nh4++6h2o→mgnh4po46h2o+2h+ （3）鸟粪石的形成受水溶液ph值的影响很大，当溶液中mg2+、nh4+、po43-的活度积大于鸟粪石的溶度积时（鸟粪石的溶度积常数为3.89×10-10~7.08×10-14），会自发沉淀生成鸟粪石。
鸟粪法处理高浓度氨氮的步骤
鸟粪法处理高浓度氨氮的步骤
1、先检测废水中氨氮的浓度；
2、将废水注入可供搅拌的反应池内，加碱调节PH值至11~12；
3、按十二水磷酸氢二钠20：氨氮1：无水氯化镁4的比例投加，充分反应二十分钟，投入适量（10mg/L左右）PAM，以形成好的繁花为宜，充分反应十分钟；
4、静置至分层清晰，检测上清液氨氮浓度，浓度在400mg/L上下时，即已达到处理要求；
5、工艺对高浓度氨氮废水处理有效果，低浓度（≤500mg/L）的废水处理效果不明显。
6、计算方法：如废水中含氨氮的浓度为15000mg/L时，即15kg/m3,则根据20：1：4的比例，十二水磷酸氢二钠的投加量为15×20=300kg/m3，无水氯化镁的投加量为15×4=60kg/m3。
鸟粪石结晶沉淀法处理氨氮废水的应用研究
pha te), 简称 MAP, 白色粉末无机晶体矿物 , 相对密 [ 2] 度 1 . 71 。MAP是一种高效的缓释肥料 , 在沉淀 过程中不吸收重金属和有机物。此外, 它可用作饲 料添加剂、 化学试剂、 结构制品阻火剂等
2+ [ 2]
。
废水处理中 的鸟粪 石沉 淀 ( MAP ) 法 就是将 M g 加入到含有磷酸盐和氨 氮的污水中, 反应生 成难溶 的 鸟粪 石 沉淀 , 以实 现 废水 中脱 氮 的方 法 。与传统活性污泥法 相比, 可以减少 49 %的 [ 3] 污泥体积 , 对实现氨氮资源回收具有重大意义。 2 鸟粪石的形成机理 2 . 1 鸟粪石的溶度积 在水溶液中 , 鸟粪石的形成过程可以用以下三 个化学方程式来描述 : M g + PO4 + NH 4 + H 2 O M gNH 4 PO 4 6 H 2O
鸟粪石的溶度积 K sp 时, 会自发沉淀生成鸟粪石。 K sp= [ M g ] e [ NH 4 ] e [ PO 4 ] e =
+ M g2+ 3-
[M g ]
3-
2+
NH + 4
[ NH 4 ]
+
PO34
式中 , K sp 为 鸟 粪 石 的 溶 度 积 常 数; [ M g [ NH 4 ]、 [ PO 4 ] 为溶液中离子的实际浓度;
摘
要 : 论述了鸟粪石的形成机理、 形成的影响因素。在废水处理中采用鸟粪石沉淀法 脱氮 , 具 有氨氮去 除率高、 反应
速度快、 污泥体积小的优点 , 同 时可以回收氨氮。作为缓释肥 , 具有良 好的经 济效益。重 点介绍 了鸟粪 石沉淀 法处理 氨氮 废水目前的研究进展 , 并探讨了该技术在今后的研究趋势。 关键词 : 鸟粪石 ; 氨氮 ; 结晶 ; 去除率 中图分类号 : X 703 1 文献标识码 : A
MAP沉淀法
鸟粪石（MAP）沉淀法鸟粪石（MAP）沉淀法是近年来兴起的一种新的处理高氨氮废水的方法，因其处理效果好、反应迅速、操作简单，同时又能回收废水中的氨氮，日益受到人们的重视。
鸟粪石的化学成分为MgNH4PO4•6H2O，是白色结晶颗粒或者粉末，密度1.71g/mL，微溶于冷水，易溶于热水和稀酸，遇碱溶液会发生分解。
MAP沉淀法的基本原理就是通过向氨氮废水中投加镁盐和磷酸盐，使之与NH4+生成难溶于水的磷酸铵镁沉淀，将氨氮从废水中去除。
与传统活性污泥法相比,可以减少49% 的污泥体积,对实现氨氮资源回收具有重大意义。
发生的主要化学反应如下：Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4•6H2Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4•6H20+H+Mg2++H2PO4-+NH4++6H2O→MgNH4PO4•6H20+2H+溶液中镁、磷离子浓度以及溶液的pH是影响MAP沉淀最重要的两个因素。
生成鸟粪石理论上的摩尔比r(Mg2+) ∶ r(NH4+) ∶ r(PO43-) 应为 1 ∶ 1 ∶1 。
待处理废水中几乎没有镁离子，总磷含量<5mg/L，这就需要向氨氮废水中投加镁盐和磷酸盐，将造成二次磷污染。
若投加MgCl2和NaH2PO4，处理废水量为较低的pH会增大鸟粪石的溶解度，因此，在鸟粪石沉淀法中，需加碱维持一定的pH，文献报道的最优pH范围为 9.0～10.7。
尽管鸟粪石法处理高氨氮废水有很大的优势，但高昂的药剂费用一直限制了该法的实际应用。
磷酸铵镁沉淀法预处理氨氮废水的研究
磷酸铵镁沉淀法预处理氨氮废水的研究窦丽花;蒲柳;胡琴【摘要】以某化肥厂氨氮废水为研究对象,采用磷酸铵镁(MAP)沉淀法去除废水中氨氮,同时合成磷酸铵镁(鸟粪石)晶体.沉淀后上清液测定氨氮和总磷含量.MAP法去除氨氮的最佳条件,结果表明,以MgCl2为镁盐,pH在10.5左右,n(P)∶n(N)=1.2.在此条件下,废水中氨氮去除率可达85.72%,废水氨氮浓度达到后期生化处理要求.扫描电镜和X射线衍射仪分析表明,生成的鸟粪石纯度较高,沉淀效果良好.%Using ammonion-nitrogen wastewater from chemical industry as the test subject,magnesium ammonium phosphate hexahydrate(MAP) was prepared by precipitation reaction.Concentration of ammonion-nitrogen was used in supernatant as the test subjects,the conclusion of the removal efficiency of ammonion-nitrogen under the optium reactive conditions was got.Optimal reaction conditions were determined as the following:using magnesium chlorideas magnesium salt;pH value 10.5;n(P)∶n(N)=1.2.Under the optimal reaction conditions the ammonion-nitrogen removal rate was 85.72%,and wastewater reached biochemical treatment after MAP bined with SEM and XRD analysis of the deposit crystals,generated at this time of struvite purity is higher,the precipitation effect is good.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2017(046)008【总页数】5页(P1510-1513,1517)【关键词】磷酸铵镁;氨氮废水;氨氮去除率;沉淀法【作者】窦丽花;蒲柳;胡琴【作者单位】四川省水处理及资源化工程技术研究中心,四川绵阳 621000;国家城市污水处理及资源化工程技术研究中心,四川绵阳 621000;四川省水处理及资源化工程技术研究中心,四川绵阳 621000;国家城市污水处理及资源化工程技术研究中心,四川绵阳 621000;四川省水处理及资源化工程技术研究中心,四川绵阳 621000;国家城市污水处理及资源化工程技术研究中心,四川绵阳 621000【正文语种】中文【中图分类】TQ085+.411;TQ075+.3伴随化肥业的快速发展，越来越多的化肥废水亟需解决[1]，氨氮是主要污染物。
鸟粪石法去除氨氮
鸟粪石法去除氨氮
一、鸟粪石法去除氨氮：
1、概述：
鸟粪石法处理氨氮：是指向氨氮废水中投加镁源和磷源，加入碱液来控制pH值，经反应后，沉淀物沉淀在反应器底部，经固液分离分离出鸟粪石，剩下的污水进入厌氧池进一步处理。
2、应用场合：
高浓度氨氮超标废水、预处理废水等。
3、鸟粪石法去除氨氮特点：
成本相对不算高，但是操作非常麻烦；去除率比较低。
鸟粪石法去除氨氮所述的工艺方法为：向废水中投加一定的镁源和磷源，控制一定的pH值，经反应后，沉淀物沉淀在反应器底部，经固液分离分离出鸟粪石，污水进入厌氧池进一步处理，排出的鸟粪石作为缓释肥料售出。
所述的镁源和磷源分别为氯化镁和磷酸氢钠，Mg:N:P的最佳摩尔比为1.2:1:0.8，氨氮初始浓度为210-1260mg/L，废水pH控制在8-9，调节pH所用的溶液为2-6mol/L的氢氧化钠溶液。
本发明提供的技术方案可不受温度和水中毒素的限制，设计和操作均很简单，能有效处理高浓度的氨氮废水，且生成的鸟粪石沉淀是一种良好的缓释肥料，从而实现了氨氮的资源化回用。
鸟粪石在污水处理脱氮除磷过程中的应用
鸟粪石在污水处理脱氮除磷过程中的应用概述：鸟粪石（MgNH4PO4·6H2O，简称MAP）是矿石的一种，属于优质缓释肥，自然界中的储量极少，主要产地为秘鲁和下加利福尼亚沿岸各岛屿，以及非洲大量聚居鸕鶿、鹈鹕和塘鹅的地区。
它是一种难溶于水的白色晶体，常温下，在水中的溶度积仅为2.5×10-13。
虽然鸟粪石在自然界中储量有限，但是在污水处理过程中，人们发觉会生成鸟粪石晶体：当溶液中含有Mg2+，NH4+以及PO43-，且离子浓度积大于溶度积常数时，会自发形成鸟粪石。
随后鸟粪石结晶技术渐渐被应用于污水脱氮除磷技术领域，鸟粪石在污水中的形成机理如下：鸟粪石晶体构型如图1所示：图1 电镜下鸟粪石晶体构型鸟粪石脱氮除磷工艺简介鸟粪石反应器是MAP法的核心装置，依据结晶原理和水力特性设计而成，具有一般反应器的设计规格和运行参数，通过反应器结构的变化和操作条件的优化，实现氨氮和磷的去除。
鸟粪石脱氮除磷反应器主要包括搅拌式反应器和流化床反应器两种。
1 搅拌式反应器搅拌式反应器主要依靠机械搅拌或者空气搅拌（曝气），加速鸟粪石的反应、结晶过程，主要包括机械搅拌式反应器和空气搅拌式反应器。
2 流化床反应器流化床反应器是通过流体是反应器内的固体颗粒成流化态，不仅能够搅拌溶液，还能够供应晶种，促进鸟粪石晶体形成，实现氨氮和磷的去除。
图2 典型流化床反应器示意图如图2所示，流化床从下到上直径依次扩大，分为收集区、有效区、反应区和晶种漏斗，氯化镁和氢氧化钠从底部与原水、回流液混合，出水进入澄清池沉淀。
Fattah 等人在加拿大Richmond 的不列颠哥伦比亚鲁鲁岛污水处理厂运行该反应器处理污泥消化滤液为期5个月，氨氮和磷的去除率分别为4%和90%，影响氨氮去除率的主要因素是N/P，结果表明超过85%的磷通过鸟粪石晶体形式得到回收。
3 鸟粪石工艺的主要影响因素虽然，鸟粪石对于污水中的氮磷具有高效除去效果，而收集的鸟粪石亦可作为肥料回用。
鸟粪石沉淀法处理高氨氮稀土废水
鸟粪石沉淀法处理高氨氮稀土废水LT元素时产生的高氨氮废水，水质指标如表1所示。
表1 稀土试验废水水质Tab.1 Main compositions of the investigated rare-earth wastewater1.2 试验仪器Starter 3C 实验室pH 计、UV-9100 型紫外/ 可见光分光光度计、HJ-3 型恒温加热磁力搅拌器、DIONEX ICS-1000 离子色谱仪、Perkin-ELmer AAnalyst 700 原子吸收光谱仪、HHS 型电热恒温水浴锅、手提式压力蒸汽灭菌器、BS124S 型电子天平、DHG-9055A 型电热恒温鼓风干燥箱、DDSJ-308 型电导率仪、WGZ-800 型浊度仪。
1.3 试验方法取200 mL 稀土废水，置于1000 mL 大烧杯中；向盛有废水大烧杯中先投入称量好的Na2HPO4·12H2O 固体，待其全部溶解后投入MgCl2·6H2O 固体；将大烧杯放到磁力搅拌器上搅拌，在搅拌过程中不断加入浓度1mol/L的NaOH 溶液，调整混合液pH，并在反应过程中实时检测pH的变化，及时补充浓度1mol/L的NaOH，反应结束后将大烧杯从磁力搅拌器上取下，静置30 min，用0.45 μm 滤膜滤得上清液，测量反应后氨氮与TP 质量浓度。
1.4 分析方法氨氮采用纳式试剂分光光度法（HJ535－2009），TP 采用钼酸铵分光光度法（GB11893－89），COD 采用高氯废水化学需氧量的测定碘化钾碱性高锰酸钾法（HJ/T 132－2003），溶液中其它阴阳离子采用DIONEX ICS-1000 离子色谱仪及Perkin-ELmer AAnalyst 700 原子吸收光谱仪测量。
2 结果与讨论2.1不同投加量时氨氮的去除效果由图1可知，当n(Mg)：n(N)：n(P)=1：1：1～2：1：2 时，氨氮的去除率上升，再加大投加量时，氨氮去除率有所下降，并保持一个较为稳定的去除率。
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中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1673-9108（ 2011） 12-2663-05
Study on magnesium agents for the pretreatment of high-strength ammonia wastewater by struvite p费用一直是限制鸟粪石法处理高氨氮废水实际应用的主要因素。实验采用鸟粪石沉淀法预处理高氨氮 废水，以磷酸氢二钠作为磷盐，就不同镁盐对高氨氮废水的处理效果进行了分析比较。实验结果表明，将氯化镁与氧化镁 联用作为新型镁盐时，有很大的优势。在 n（ N） ∶ n（ P） ∶ n（ Mg） = 1∶ 1∶ 1. 5，n（ MgCl2 ） ∶ n（ MgO） = 1∶ 2，反应时间为 30 min 条 件下，氨氮的去除率可以达到 90% 以上，与常规单独采用氯化镁的处理方法相比，镁盐药剂费用可节约 2 /3 以上。
处理与资源化利用。E-mail： gaaracjx@ 163． com * 通讯联系人，E-mail： liyongmei@ tongji． edu． cn
MAP 沉淀法的基本原理［7，8］就是通过向氨氮废 水中投加 Mg2 + 和 PO34 － ，使之与 NH4+ 生成难溶于水 的磷酸铵镁沉淀，将氨氮从废水中去除。发生的主
要化学反应如下： Mg2 + + PO34 － + NH4+ + 6H2 O→MgNH4 PO4 ·6H2 O↓
尽管鸟粪石法处理高氨氮废水有很大的优势， 但高昂的药剂费用一直限制了该法的实际应用。因 此，找到经 济 高 效 的 沉 淀 剂，是 推 广 鸟 粪 石 法 的 关 键，也是本研究的目的。
鸟粪石（ MAP） 沉淀法是近年来兴起的一种新 的处理高氨氮废水的方法，因其处理效果好、反应迅 速、操作简单，同时又能回收废水中的氨氮，日益受 到 人 们 的 重 视［1，2］。 鸟 粪 石 的 化 学 成 分 为 MgNH4 PO4 ·6H2 O，是白色结晶颗粒或者粉末，密度 为 1. 71 g / mL，微溶于冷水，易溶于热水和稀酸，遇 碱溶液会发生分解［3，4］。鸟粪石中含有 N、P 等营养 元素，作为缓释肥有很大的应用前景［5，6］。
Key words struvite precipitation method； high-strength ammonia wastewater； magnesium agents
氨氮是一种营养物质，是引起水体富营养化的 主要原因之一。近年来，随着工农业的发展，氨氮污 染来源越来越广泛，排放量也越来越大。因此，如何 经济有效地控制高氨氮废水的污染也成为当前重要 的研究课题之一。
1 材料和方法
1． 1 实验材料 实验用废水是用氯化铵和自来水配的模拟废
基金项目： 国家水体污染控制与治理科技重大专项 （ 2008ZX07316003）
收稿日期： 2010 － 04 － 10； 修订日期： 2010 － 05 － 05 作者简介： 陈静霞（ 1987 ～ ） ，女，硕士研究生，主要研究方向为污水
Chen Jingxia Li Yongmei
（ State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse， College of Environmental Science and Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China）
第 5 卷 第 12 期 2 011 年12 月
环境工程学报
Chinese Journal of Environmental Engineering
Vol． 5 ，No ． 12 Dec． 2 0 1 1
鸟粪石沉淀法预处理高氨氮废水的镁盐研究
陈静霞 李咏梅*
（ 同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092）
Abstract The cost of chemicals has limited the application of struvite precipitation method for the treatment of high-strength ammonia wastewater． This study investigated the effect of several different magnesium agents on the removal of ammonia in the treatment of high-strength ammonia wastewater by struvite precipitation method，when using Na2 HPO4 ·12H2 O as the source of orthophosphate． The costs of chemicals were also compared． The experimental results indicated that combination of MgCl2 and MgO has great advantage in both ammonia removal and cost reducton． Under the following conditions： the molar ratio of N∶ P∶ Mg = 1∶ 1∶ 1. 5，the molar ratio of MgCl2 ∶ MgO = 1∶ 2，and the reaction time = 30 min，the removal rate of ammonia nitrogen was up to 90% ． Compared with the common method using MgCl2 ，more than two-thirds of chemical cost was saved．