磷酸镁铵沉淀法处理高浓度氨氮废水工艺探究

秦继华 郭雅晖

（1南京大学环境规划设计研究院有限公司 江苏南京 210093 2湖北江骏环保科技有限公司 湖北武汉 430000）

1 概述

高浓度氨氮废水主要来源于石油化工、有色金属化学冶金、化肥、味精、肉类加工、养殖以及垃圾渗滤液等，这些高浓度氨氮废水（＞500mg/L）若未经处理直接排入水体，尤其是排入到流动较缓慢的湖泊、海湾等，容易导致水体富营养化，加速水体藻类以及其他微生物大量繁殖，导致水质下降，甚至是人们的健康。因此，探寻经济高效地去除废水中的高浓度氨氮成为亟待解决的问题之一。

2 工艺简介

磷酸镁铵沉淀法（Mangnesium Ammonium Phosphate，MAP）,又叫化学沉淀法，国外于20世纪60年代开始研究，至20世纪90年底便作为一种新的废水脱氮工艺而迅速兴起，进入了一个崭新的应用阶段[1]。其原理是向含有氨氮的废水中添加磷酸盐和镁盐，通过化学反应生成磷酸镁铵（MgNH4PO4·6H2O），俗称为鸟粪石。

2.1 工艺机理

磷酸镁铵沉淀法脱氮工艺机理是向高浓度氨氮废水中加入镁盐和磷酸盐，使Mg2+、PO43-离子的药剂与氨氮废水中的NH4+发生化学反应生成磷酸镁铵（MgNH4PO4·6H2O），再通过重力沉淀或过滤得到MAP。化学反应如下：

2.2 适用对象

近年来，随着实践的充分检验，采取磷酸镁铵沉淀法处理高浓度氨氮废水被广泛应用于化肥厂废水、焦化废水、印染废水等多个领域，而且也产生了较为显著的效果（见表1）。

表1 MAP法处理高浓度氨氮废水实例[2]

3 影响MAP法工艺因素

3.1 pH值

溶液pH值不同，对磷酸盐和氨氮的存在形式有影响，进而也进一步影响到磷酸镁铵的生成：pH值太低，容易生成Mg(H2PO4)2沉淀，磷酸镁铵又溶于稀酸中；pH值太高，容易让溶液中的氨氮生成氨水而损失使得正磷酸盐的浓度增大，正磷酸盐浓度便会随之增大而使磷酸镁沉淀和氢氧化镁沉淀，不利用磷酸镁铵生成。研究者们用磷酸镁铵沉淀法对较多种废水进行处理研究，得到最佳pH值有一定的差别，但大概范围都在8.0～10.0[3]。

3.2 反应时间

MAP法反应时间主要取决于MAP晶体的成核速率和成长速率，因此，MAP法处理氨氮废水选择适宜的搅拌速度和控制适当反应时间可以有效提升药剂效率。磷酸镁铵沉淀处理废水的反应时间一般在4min～3h，但反应时间选择在20min比较适宜（见表2）[4]。

表2 不同反应时间条件下磷酸盐去除效果和氨氮残留量比较

3.3 反应物配比

要促使磷酸镁铵的沉淀，最佳配比应该是在兼顾处理水中含盐量低的情况下，选择让残留氨氮和磷酸盐量都较低。投加的摩尔配以n(Mg):n(P):n(N-)=1.0:1.0:1.0。根据同离子效应，增大Mg2+、PO43-配比会促进反应，从而提升氨氮的去除率和去除速率，（见表 3）。

表3 MAP法处理氨氮废水反应物配比及氨氮去除率

3.4 其他

除此以外，磷酸镁氨沉淀法处理高浓度氨氮废水的效果还与搅拌速度、反应温度、陈化时间等因素有关。

4 结语

磷酸镁铵沉淀法处理高浓度氨氮废水具有工艺简单，易操作，反应稳定，效率高，可回收再利用等优势。磷酸镁铵沉淀法处理高浓度废水的最佳pH值为9.0～9.5之间，反应物配比根据废水类型选择不同的配比率，反应时间控制在20min为宜。

[1]方建章，黄少斌.化学沉淀法去除水中氨氮的试验研究[J].环境科学与技术，2002,25（5）：34-35.

[2]张勤，杨彬彬，潘水秀.等.MAP法处理高浓度氨氮废水技术研究进展[J]四川环境，2010,29（5）：93-97.

[3]汤琪，罗固源.磷酸镁铵技术的应用研究 [J].水处理技术，2007，33（3）：1-5.

[4]汤琪，罗固源.磷酸镁铵沉淀法处理磷酸盐工业废水[J]化工进展，2008,27（4）：558-563.