MAP的性質(zhì)
磷酸銨鎂(MgNH4 PO4 ·6H2O) ,俗稱(chēng)鳥(niǎo)糞石,英 文名稱(chēng)struvite (magnesium ammonium phosphate) ,簡(jiǎn) 稱(chēng)MAP。它是白色粉末無(wú)機晶體礦物,斜方晶系, 相對密度1.71,分子量245.7,微溶于冷水,溶于熱 水和稀酸,不溶于乙醇,遇堿溶液分解。在100℃時(shí) 失水變成無(wú)水鹽,熱至溶化分解為焦磷酸鎂。在工 業(yè)上由鎂鹽溶液和磷酸銨溶液相互作用而得,可用 作飼料添加劑、化學(xué)試劑、結構制品阻火劑等 。 MAP含有與復合肥相似的氮、磷成分,養分釋放速 度慢,且在沉淀過(guò)程中基本不吸收重金屬和有機物, 因此可作為安全的農用緩釋肥 。
25℃時(shí)MgNH4 PO4 ·6H2O的溶解度積常數ksp = 2.5 ×10-13
Abdelrazip 等研究發(fā)現, MgNH4 PO4 加熱至 300℃時(shí)可分解為MgNHPO4 和氨氣:MgNH4 PO4 → MgNHPO4 +NH3 ,通過(guò)熱解回收氨以及鎂和磷沉淀 劑的循環(huán)利用在理論上是可行的。
MAP法的反應機理
反應機理 NH4 + 一般情況下不與陰離子生成沉淀,但它的 某些復鹽不溶于水, 如Mg · 6H2O (MAP ) 、 MnNH4 PO4、NiNH4 PO4、ZnNH4 PO4 等。MAP法就是 向含NH4 + 和PO4- 3 的廢水中添加鎂鹽,使之生成難 溶MgNH4 PO4 ·6H2O沉淀的方法,發(fā)生的主要化學(xué) 反應如下:
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經(jīng)重力沉淀或過(guò)濾,可得到MAP。
Mn、Ni、Zn為重金屬,對人及其他生物有毒害作 用,通常不作為沉淀劑使用。Mg2 + 無(wú)毒, 少量的 Mg2 +還有利于廢水的生化處理 ,其作為沉淀劑去 除高濃度氨氮廢水最大的特點(diǎn)是可使氨氮得以回用,且工藝簡(jiǎn)單,適用范圍廣,反應速度快,操作簡(jiǎn)單,沉淀反應不受溫度、水中毒素的限制,同時(shí),如果 廢水中磷酸根的含量很高,只需投加鎂鹽,少量投加 或不投加磷酸鹽就可以起到除氮脫磷的作用。
磷酸銨鎂法處理氮磷廢水研究背景
高濃度氨氮廢水來(lái)源廣,排放量大,一旦排入水體,特別是流動(dòng)較緩慢的湖泊、海灣,容易引起水中 藻類(lèi)及其它微生物的大量繁殖,是導致水體富營(yíng)養化的主要原因之一,同時(shí),高濃度氨氮對微生物 活性有抑制和毒害作用。因此,有必要在生物處理 前對高濃度氨氮進(jìn)行有效的處理 。
目前,對氨氮的處理主要有吹脫氣提法、化學(xué)沉 淀法、折點(diǎn)加氯法、離子交換法、電化學(xué)氧化法和生 物脫氮技術(shù)等 。采用吹脫法處理氨氮其弊端是 產(chǎn)生二次污染,長(cháng)時(shí)間運行易使設備結垢堵塞, 生物法和離子交換法存在各種各樣的缺點(diǎn) �；瘜W(xué)沉淀法是近年來(lái)興起的一種新的去處高濃度氨氮 的方法,其可回收廢水中的氨氮,受到人們的重視, 尤其是磷酸銨鎂(MAP)沉淀法去除廢水中的氨氮人們進(jìn)行了大量研究。 同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于磷酸銨鎂法處理氮磷廢水的技術(shù)文檔。
MAP法處理氨氮廢水的影響因素分析
MAP法處理氨氮廢水的主要影響因素為: pH值、反應溫度、反應時(shí)間、反應物配比等,它們都會(huì )影響磷酸銨鎂的除氮效果。
1 pH值
作為無(wú)機化學(xué)沉淀反應,無(wú)論采用何種藥劑配 及配比,合適的pH 都是保證反應能否實(shí)現的關(guān)鍵。MAP在堿性條件下溶解度隨pH值的升高而 降低,其溶于酸不溶于堿。一般認為pH在7～1015 之間發(fā)生主要化學(xué)反應。當pH < 7時(shí),溶液中PO4-3 濃度低,不利于反應進(jìn)行;當pH > 1015 時(shí),磷酸氨 鎂在強堿溶液中會(huì )發(fā)生分解,使部分已經(jīng)固定的氨 氮游離出來(lái),生產(chǎn)溶解度更低的Mg3 ( PO4 ) 2 沉淀 ( Ksp = 918 ×10- 25 , 25℃) 。
國內外的研究人員對MAP法處理氨氮廢水的 最佳pH值進(jìn)行了研究,結果如表1所示。
| 表1 MAP法處理不同氨氮廢水最佳pH及氨氮去除率 |
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2 反應溫度
溫度對磷酸銨鎂的生成有一定的影響。
郝瑞剛等在MAP法去除焦化廢水氨氮的實(shí)驗中,在4個(gè)不同溫度考慮溫度對氨氮去除效果的 影響中發(fā)現,隨溫度升高,氨氮的去除效果增加,但 當溫度超過(guò)30℃時(shí),氨氮的去除率反而減小,處理 效果下降, 分析原因是由于溫度影響NH4OH 和 HPO4 - 的電離平衡以及MgNH4 PO4 的離解。
Mijangoss等研究也發(fā)現, 當反應溫度從 25℃升高到60℃時(shí),磷酸銨鎂的生成量減少,溶液 中殘留的氨氮的濃度升高,保持較低的反應溫度對 于氨氮去除有利。但在于瑞蓮等采用MAP法去 除垃圾滲濾液中氨氮的實(shí)驗中發(fā)現,在15℃～35℃ 范圍內,溫度的變化對垃圾滲濾液中氨氮的去除率影響不大。
反應溫度是影響氨氮去除率的關(guān)鍵因素,綜合 考慮,溫度在25℃～30℃之間氨氮去除率效果應最好。在中國MAP法幾乎不受冬季低溫和夏季高溫的影響。
3 反應時(shí)間
反應時(shí)間對磷酸銨鎂生成也有一定的影響。理 論上講,反應時(shí)間越長(cháng)氨氮的去除率越高,剩余氨氮 的濃度越小。
Zdybiewska對氮肥廠(chǎng)廢水進(jìn)行實(shí)驗,發(fā)現當 反應時(shí)間為25 min時(shí),氨氮去除率最高( 80% ) ,同 時(shí)反應時(shí)間也是形成MAP晶粒大小的因素之一。
Strafuli等研究結果表明, 1 min內氨氮去除 率即達到最終去除率(180 min時(shí))的98% ,說(shuō)明磷 酸銨鎂沉淀的生成速度非�？�。隨反應時(shí)間的延 長(cháng),磷酸銨鎂晶體的粒徑慢慢增加,反應180 min后 沉淀的粒徑已經(jīng)由反應1 min時(shí)的011 mm增加到3 mm,雖然氮磷去除率變化不大,但是晶粒越大,沉淀 效果越好,但反應所需的動(dòng)力消耗越多,處理費用就越高。
4 反應物配比
一定條件下, 磷酸銨鎂沉淀存在時(shí), Mg2 + 、 NH4+ 和PO4-3 3種離子的活度積等于常數,反應物 的配比對氨氮的去除率影響較大。采用MAP法處 理氨氮廢水的研究中,反應物的配比及氨氮去除 率見(jiàn)表2。
| 表2 MAP法處理氨氮廢水反應物配比及氨氮去除率 |
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從表2可以看出:反應物物質(zhì)的量之比在1: 1: 1左右。
通過(guò)對MAP法處理高濃度氨氮廢水的影響因素分析,最終得出: pH在9左右、溫度25℃～30℃、反應物物質(zhì)的量之比在1: 1: 1左右氨氮去除率達到90%以上。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)
