下载文档原格式
磷酸铵镁去除氨氮的原理好嘞，咱们今天聊聊磷酸铵镁怎么去除氨氮这个话题。
听上去有点儿复杂，但其实也没那么神秘。
想象一下，磷酸铵镁就像一个勤快的清洁工，专门负责清理水里的“坏小子”——氨氮。
氨氮这个家伙，听起来可能不算太可怕，但它在水里可真是个麻烦。
水里的氨氮多了，鱼儿都得翻白眼，咱们的饮水安全也受威胁。
真是“水深火热”，一堆问题接踵而至。
磷酸铵镁到底是怎么做的呢？它是一种化合物，像是水里的小精灵，特别擅长吸引氨氮。
这家伙一到水里，就开始忙活起来，像个小侦探，四处寻找那些不请自来的氨氮。
当它碰到这些氨氮的时候，嘿，事情就开始变得有趣了。
磷酸铵镁会把氨氮“抓住”，然后形成一种叫“沉淀”的东西。
就好像是在玩捉迷藏，氨氮这小家伙终于被找到了，逃不掉了。
磷酸铵镁的作用可不止这些，它还可以将那些沉淀的氨氮转变为其他更安全的物质，真是聪明得不得了。
这就像把坏蛋变成好人一样，真是让人松了一口气。
氨氮的化学反应就像是厨房里做菜，磷酸铵镁就是那个让一切变得简单的调味料。
想想看，没有它，氨氮就像锅里糊了的菜，难以处理。
而有了它，水质瞬间清新，咱们的环境也变得美丽。
有人可能会问，这样的反应需要多长时间呢？别担心，磷酸铵镁工作起来可不慢，它就像一台高速运转的机器，反应迅速。
没多久，氨氮就会被它“解决”掉。
就像是上班时遇到一个难缠的客户，磷酸铵镁一出马，立马让事情变得简单，客户笑嘻嘻地走了。
磷酸铵镁的用法也特别方便，可以直接放入水中。
想象一下，把它当作调料撒进汤里，拌一拌，氨氮就会慢慢消失。
它的环保特性更是让人惊喜，不会对水质造成二次污染。
这就像在朋友圈发了个状态，大家都为你的环保意识点赞。
大家也会好奇，磷酸铵镁是否有其他用途呢？那可多了，除了去除氨氮，它还是土壤改良的好帮手。
想象一下，你的花园里土壤太贫瘠，加点儿磷酸铵镁，立马让植物“兴奋”起来，开花结果，真是“春风得意马蹄疾”。
不仅如此，它还可以用于农业，帮助作物更好地吸收养分，简直就是个“万用工具”。
磷酸铵镁脱氮除磷技术及其应用研究磷酸铵镁脱氮除磷技术及其应用研究摘要：近年来，随着环境保护意识的提高和水体污染日益严重的问题，磷酸铵镁脱氮除磷技术逐渐引起人们的关注。
本文旨在探讨磷酸铵镁脱氮除磷技术的原理和应用研究进展，为进一步开展相关研究提供参考。
1. 引言水资源是人类生活和工业生产的重要基础，然而，由于人类活动和工业化进程的快速发展，水环境遭受了严重污染。
氮和磷是水体中的两种主要污染物，过量的氮和磷会引发水体富营养化问题，导致水华爆发、海洋死亡等严重后果。
因此，研究高效的氮磷去除技术具有重要意义。
2. 磷酸铵镁脱氮除磷技术原理磷酸铵镁的化学式为MgNH4PO4·6H2O，其特殊结构使得其在水中能够有效地吸附和转化氮磷。
此外，磷酸铵镁也具有高度的溶解度和稳定性，不会引起二次污染。
磷酸铵镁脱氮除磷的主要反应是由镁离子与磷酸根离子发生置换反应生成酸性或次酸性镁磷酸氢盐沉淀（MgHPO4或Mg2P2O7）。
同时，氨氮则与磷酸根离子形成难溶性的铵磷酸盐（NH4MgPO4）沉淀。
3. 磷酸铵镁脱氮除磷技术应用磷酸铵镁脱氮除磷技术广泛应用于废水处理领域。
在实际应用中，通过合理的控制镁铵比，可以实现氮磷的同时去除。
此外，与传统的生物法相比，磷酸铵镁脱氮除磷技术具有能耗低、操作简单、产生沉淀二次污染小等优点。
因此，该技术在城市生活污水和工业废水处理中具有广阔的应用前景。
4. 磷酸铵镁脱氮除磷技术的优化措施为进一步提高研究水平和工程应用效果，对磷酸铵镁脱氮除磷技术的优化措施进行了研究。
其中，使用不同的溶剂体系、改变反应温度和pH值、研究新型载体材料等措施被广泛尝试和应用。
研究结果表明，通过优化技术措施，可提高脱氮除磷效率，减少化学废物产生，降低处理成本等，促进技术的可持续发展。
5. 磷酸铵镁脱氮除磷技术的挑战与展望尽管磷酸铵镁脱氮除磷技术在废水处理领域取得了显著的进展，但仍然面临一些挑战。
例如，磷酸铵镁脱氮除磷技术对反应条件的要求较高，技术操作相对复杂，导致实际应用受限。
2007年第26卷第3期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·371·化工进展磷酸铵镁沉淀法去除与回收废水中氮磷的应用研究进展霍守亮1,2,席北斗2,刘鸿亮2,宋永会2,何连生2(1北京师范大学环境学院,北京100875;2中国环境科学研究院,北京 100012摘要:采用磷酸铵镁沉淀法处理含氮磷的废水,具有氮磷去除率高,反应速度快的优点;同时,回收氮磷生成的磷酸铵镁是一种缓释肥,具有良好的经济效益。
系统论述了磷酸铵镁沉淀法回收氮磷的基本原理、影响因素、应用现状以及技术经济,并探讨了该技术在今后的研究发展趋势。
关键词:磷酸铵镁;废水处理;氮磷回收;影响因素中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1000–6613(200703–0371–06Removal and recovery of nitrogen and phosphorus from wastewater bystruvite crystallizationHUO Shouliang1,2,XI Beidou2,LIU Hongliang2,SONG Yonghui2,HE Liansheng2(1 School of Environment,Beijing Normal University,Beijing 100875,China;2 Chinese Research Academy ofEnvironmental Science,Beijing 100012,ChinaAbstract:Removal and recovery of nitrogen and phosphorus from wastewater by struvite crystallization,which has the advantages of high removal rate and rapid reaction rate.Moreover,struvite recovered from waterwater is a slow-release fertilizer and has high economic benefit. This paper presents the basic theory and the influence factors of struvite formation, struvite application and technico-economic analysis. The study trend of this technique is discussed in the end.Key words:struvite;wastewater treatment;nitrogen and phosphorusrecovery;influence factors目前含氮磷废水的处理方法很多,但均有不同程度的缺点,尤其对于含高浓度氨和磷酸盐的废水,一般的生化方法处理效果不够理想,而常规的铝、铁、钙盐除磷等化学沉淀方法将产生大量难以处理的污泥,而且这些方法无法回收废水中的氮磷营养元素。
化学法脱氮除磷方法说实话化学法脱氮除磷这事，我一开始也是瞎摸索。
就说脱氮吧，常见的有化学沉淀法。
我最开始想把氨氮去掉的时候，就想到加一些镁盐和磷酸盐，让它形成磷酸铵镁沉淀。
我就按照理论上的比例把这些东西加进去，结果发现效果并不是很好。
后来我才意识到，这个反应对pH值要求很苛刻。
就好比做蛋糕，各种材料都放对了，可是烤箱的温度不对，那蛋糕也做不好。
我当时没有严格控制反应的pH值，这个pH值啊，得在一个合适的范围才行，就像做一件事周围环境得正合适一样。
把pH值调好之后，脱氮的效果明显就好多了。
还有一个方法就是折点加氯法去除氨氮。
这个我刚开始尝试的时候，氯的量老是把握不好，不是加多了浪费，就是加少了脱氮不完全。
我一次一次地试氯的剂量，就像走钢丝一样，得小心翼翼地找到那个平衡点。
加少了，就像大扫除没扫干净角落；加多了呢，一是浪费，二是可能会带来其他不好的影响，就像炒菜放盐放多了太咸还对身体不好。
脱磷也是，我试过用铁盐来化学沉淀除磷。
但是铁盐的种类不同，效果差别还挺大的。
我开始用了一种铁盐，效果不咋地，还以为是这个方法不行。
后来换了另一种铁盐，才发现效果好多了。
这就像咱买衣服，看着同一个样式的，不同的布料穿着的感觉就是不一样。
而且这个化学沉淀除磷的反应速度也不是很快，所以搅拌很重要，就像喝奶茶得搅拌均匀才能尝到每一个味道一样。
如果不搅拌好，沉淀可能就不均匀，磷就不能很好地被去除。
如果是化学法去除污水中的氮和磷，污水中的其他物质可能还会干扰反应。
像有些物质可能会和你加入的药剂反应，消耗掉一部分药剂，让脱氮除磷的反应达不到预期。
这就要求我们得提前了解污水的成分。
比如说有一次我没提前检测污水里的成分，加入药剂后效果奇差，后来一检测才发现有一些还原性的物质和我的药剂反应了。
从那以后，我就知道一定要先做好污水前处理或者充分了解污水的成分，这样化学脱氮除磷才能更有效的进行。
不确定的地方呢，有时候不同的水质条件下，同样的化学方法可能也会产生不同的效果。
磷酸铵镁法去除沼液氨氮计算一、工艺原理磷酸铵镁法师向废水中投加含Mg2+和PO43-的药剂，使之与废水中的NH4+进行反应生成难溶的磷酸铵镁沉淀物，从而将废水中的氨氮驱虎的方法。
本工艺所投加的药剂为MgO和H3PO4。
二、工艺参数原水相关数据：水量1000t/d，氨氮≤5000mg/L，pH≈8，COD≤10000mg/L，SS≤1000mg/L。
处理后指标（磷酸铵镁法）：氨氮≈2000mg/L，pH=9.5，其它个数据暂不作要求。
三、加药量计算氨氮的去除量为3000mg/L，则在每天需去除的氨氮量为3000kg，按NH4+：Mg2+：PO43- =1:1:1的投加关系，则需Mg2+和PO43-的投加量分别为：NH4+ ：Mg2+ ：PO43- =1:1:118 24 953000kg 4000kg 15833kgMg2+投加量为4000kg，则MgO的量为（4000/24）*40kg=6666kgPO43-投加量为15833kg，则H3PO4的量为（15833/95）*98kg=16333kg，将该量的磷酸完全溶于1000m3水中，则C=1.67×10-4mol/L，其中2份H+与磷酸根MgO完全反应，剩余C H+=1.67×10-4mol/L。
中和多余的H+需加入的NaOH量为1.67×10-4mol/L×106L=167mol=6680kg。
原水pH=8，C OH-=10-6mol/L；调整到pH=9.5，C OH-=10-4.5mol/L。
1000m3原水中n1OH-=C OH-*V=1mol；调整后的1000m3水中n2OH-=C OH-*V=101.5mol，则调整pH值所加的NaOH量为（101.5-1）×40kg=1225kg。
所以处理一天水量所需加入的NaOH量为6680kg+1225kg=7905kg。
生成的MgNH4PO4量为3000kg+4000kg+15833kg=22833kg所需MgO为6666kg，H3PO4为16333kg，NaOH为7905kg。
磷酸铵镁沉淀法去除NH3-N的实验实验目的：以磷酸铵镁沉淀法去除废水中NH3-N，通过实验确定Mg2+、PO43-的最佳投加量及反应最佳pH值。
准备：称取1.6047g固体NH4Cl溶解于1L水中，所得溶液NH3-N值为510mg/L。
实验中每份取100mL此溶液，计算当按Mg2+: PO43-: NH4+=1:1:1投加时，每份需加入硫酸镁0.73941g，磷酸氢二钠1.07442g。
实验一：取5份配制好的上述氨氮溶液，每份100mL ；按Mg2+: PO43-: NH4+=1:1:1，分别添加磷酸氢二钠1.07442g、硫酸镁0.73941g，搅拌均匀，溶液出现浑浊；用NaOH调节溶液不同pH值，随着NaOH的加入，溶液浑浊程度加深，待pH 值稳定后，静置10min，沉淀完全分布烧杯底部，取上层澄清液，比较各溶液的NH3-N 去除率如下：数据表明，当Mg2+: PO43-: NH4+=1:1:1，pH值调节为8时，废水NH3-N去除率最高，达84.31% 。
实验二：取4份配制好的氨氮溶液，每份100mL ，按Mg2+: NH4+=1:1，分别添加硫酸镁0.73941g，磷酸氢二钠按PO43-: NH4+=0.8、1、1.2、1.4分别添加，搅拌均匀，溶液出现浑浊；用NaOH调节溶液pH值为8，待pH值稳定后，静置10min，沉淀完全分布烧杯底部，取上层澄清液，比较各溶液的NH3-N去除率如下：数据表明，当Mg2+: NH4+=1:1，溶液pH值为8时，随着PO43-用量的增加，NH3-N去除率逐渐升高。
实验三：取4份配制好的氨氮溶液，每份100mL；按PO43-: NH4+=1:1，分别添加磷酸氢二钠1.074g，硫酸镁按Mg2+: NH4+=0.8、1、1.2、1.4分别添加，搅拌均匀，溶液出现浑浊；用NaOH调节各溶液pH值为8，待pH值稳定后，静置10min，沉淀完全分布烧杯底部，取上层澄清液，比较各溶液的NH3-N去除率如下：数据表明，当PO43-: NH4+=1:1，溶液pH值为8时，随着Mg2+用量的增加，NH3-N 去除率先升高后降低，当Mg2+: NH4+=1.2时，存在最佳值即Mg2+: NH4+=1.2:1。
磷酸铵镁除磷脱氮技术
目前，生物脱氮除磷常采用A2O工艺，但其流程长且成本高，对进水氨氮浓度变化的适应性及抗负荷冲击的能力较差。
本文介绍一种化学沉淀法，即MAP（Magnesium Ammonium Phosphate）脱氮除磷法。
1 MAP除磷脱氮的基本原理
向含NH4+和PO43-的废水中添加镁盐，发生的主要化学反应如下：
Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+（1）
Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓（2）
Mg2++H2PO4-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+2H+（3）
再经重力沉淀或过滤，就得到MAP。
其化学分子式是MgNH4PO4·6H2O，俗称鸟粪石；它的溶度积为2.5×10-13。
因为它的养分比其它可溶肥的释放速率慢，可以作缓释肥（SRFs）；肥效利用率高，施肥次数少；同时不会出现化肥灼烧的情况。
2 MAP除磷脱氮的影响因素和沉淀物组成分析
2.1 Mg2+，NH4+，PO43-三者在反应过程中的比例
在处理氨氮废水方面，将H3PO4加入到含有MgO的固体粉末中制成一种乳状液，对2.47×10-3mol/L氨氮废水进行处理，得出H3PO4与MgO的物质的量之比大于1.5时，氨氮去除率最高（90％以上），当进水氨氮质量浓度为42mg/L，在最佳条件下，氨氮质量浓度可降到0.5mg/L以下[1]。
赵庆良[2]等人对5618mg/L氨氮的垃圾渗滤液进行处理，按n(Mg2+):(NH4+):n（PO43-)=1:1:1投加氯化镁和磷酸氢二钠，废水中氨氮质量浓度降为172mg/L，过量投加10％的镁盐或磷酸盐，氨氮质量浓度可分别降为112mg/L和158mg/L，继续提高镁盐或磷酸盐的量，废水中剩余氨氮质量浓度处在100mg/L左右，很难进一步降低。
笔者对某一合金厂的质量浓度为1600mg/L的氨氮废水进行处理，按最佳配比n(Mg2+):(NH4+):n（PO43-)=1.3:1:1，加入硫酸镁和磷酸氢二钠，氨氮质量浓度可降到60mg/L，对某炼油厂的氨氮含量高（1231mg/L）的废水用此方法处理，氨氮质量浓度可降到112mg/L。
在除磷方面，国外有人证明，晶体纯度与初始氨氮质量浓度有关，最佳比例n(Mg2+):(NH4+):n
（PO43-)=1:1.6:1，磷、镁去除率达95％以上[3]。
Katsuura[4]认为n(Mg):n(P)为1.3:1时，除磷效果最好。
2.2 反应的pH值
MAP溶于酸不溶于碱，笔者对模拟氨氮废水进行重复验证，证明废水在pH值为7.0以上，才会出现小颗粒沉淀物，当用NaOH将pH值调至8.0以上时，会出现大量沉淀。
pH值在7.0～10.5之间，主要的反应过程如式（1），（2），（3），当pH值上升到10.5～12之间，固定氨会从MgNH4PO4中游离出来，生成更难溶的Mg3(PO4)2（ksp=9.8×10-25）。
笔者在对无杂质氨氮废水与含杂质氨氮废水进行比较，发现前者pH值必须达到7.0以上，才会生成沉淀，而后者在pH值为6.3左右时，水中不断出现白色沉淀物，表明氨氮废水有比较大的悬浮颗粒时，沉淀物MAP可提前生成。
国内外的研究人员对MAP除磷脱氮最佳pH值进行了研究，结果见表1。
从表1可以看出，生成MAP沉淀的最佳pH值范围8～10，由于废水水质不同，造成最佳pH值范围有一定的差别。
反应pH值的调节一般采用以下方法：
①投加NaOH
一般人们常用NaOH来调pH值，此方法操作过程简便，但需要耐腐蚀罐装NaOH溶液。
②投加Mg(OH)2
氢氧化镁具有缓冲能力，pH值最高不超过9.5，即使氢氧化镁过量也不会严重影响沉淀效果，而且氢氧化镁无毒、无腐蚀，无须专门防腐设备。
不足之处，pH值与投加n(Mg):n(P)的比例不能互相独立控制。
③脱气法
对厌氧消化污泥上清液生物厌氧反应产生的高浓度CO2，可用脱气法将CO2吹出[3]以提高pH值。
Battisioni[6]用连续通气方法，将上清液中的CO2从35％～40％降到0.035％，pH值也从7.9上升到8.3～8.6。
不过这种方法只能局限于厌氧消化上清液这类含高浓度CO2的废水。
2.3 反应时间与晶种
Zdybiewska[7]对氮肥厂废水进行实验，发现当反应时间为25min时，氨氮去除率最高（80％）。
同时反应时间也是形成MAP晶粒大小的因素之一。
Straful在实验中发现反应时间1min时，晶粒长度只有0.1mm，当反应时间为60min时，晶粒长度达0.8mm，3h后晶粒可达3mm，虽然氮磷去除率变化不大，但是晶粒越大，沉淀效果越好。
Battisioni在中试试验中，将0.21～0.35mm的石英砂填到φ58mm×0.42m的流化床，为MAP提供晶种，除磷效率为80％。
3 沉淀物组成分析
表2是处理社区废水得到的沉淀物[8]，可以看出沉淀物中营养元素含量比较高，镁和磷元素均高于理论值，这是因为沉淀物中还有Ca5(PO4)3OH，Mg(OH)2，Mg3(PO4)2等物质。
表2还可以看出CODcr的含量比较小，说明沉淀物MAP很少吸收有机物。
澳大利亚Elisabeth[5]用这种方法回收厌氧消化污泥上清液中的磷，生成的MAP淤泥干燥快，最终产物呈白色细粉末（见表3）。
对厌氧消化上清液生成的MAP中的重金属的分析结果见表4，由表4可以看出沉淀物MAP几乎不吸收重金属。
用于农家化肥，不会对庄稼产生危害。
周娟贞[9]对某催化剂厂提供的转鼓滤液（氨氮质量浓度为7472mg/L）用MAP沉淀法处理，对MAP沉淀物分析表明，Mg的质量分数（以MgO计）为18.18％，磷的质量分数（以P2O5计）为28％左右，氮的质量分数（以N计）为4.5％。
4 MAP处理成本分析
沉淀MAP需要镁盐和磷酸盐，沉淀1kg氨氮需要1.90kg镁和2.0kg磷以及少量NaOH，如果采用MAP
沉淀法将社区废水中的氨氮从55mg/L处理到20mg/L，总运行费用与硝化反硝化法相当。
如果沉淀产物MAP 作为肥料出售，就可进一步降低成本。
5 存在的困难和发展前景
尽管有很多文章报道用此方法对不同废水所做的研究，并对沉淀物组分进行了分析，表明沉淀物的纯度接近MAP的理论值，而且几乎不吸收重金属，但在实际应用上仍有许多问题需要进一步解决：
①研究显示，当n(PO43-)/n(NH4+)＜1时，可以大幅度提高除磷效率，当n(PO43-)/n(NH4+)＞1时，氨氮去除率较高，如何确定两者最佳比例可以最大限度除磷脱氮，是今后研究的重点；
②寻找更好的反应条件和反应药剂，提高MAP除磷脱氮的效率，使出水NH4+和PO43-降到排放标准以下；
③有机物以及其它杂质对MAP除磷脱氮过程的影响机理尚不清楚；
④MAP除磷脱氮的经济效益主要取决于沉淀设备的投资和运行费用，当产物在市场上转化为产品，取得一定利润时，该工艺才能推广应用。
由于此方法用药剂量大，运行费用高，为了降低费用，可用卤水代替镁盐。
由于传统除磷脱氮工艺造成氨的浪费，尤其是磷的流失，而目前，磷矿储存量不够人们开采100a，所以我们要积极利用MAP除磷脱氮方法来达到N，P元素的回收利用。
