鸟粪石沉淀法去除垃圾渗滤液氨氮的实验报告

渗滤液处理实习报告一、实习背景及目的随着我国城市化进程的加快，垃圾产生量逐年增加，垃圾处理问题日益突出。

垃圾填埋场是处理垃圾的一种常见方式，但在垃圾填埋过程中会产生大量的渗滤液，若处理不当，将对环境造成严重污染。

为了提高垃圾渗滤液的处理效果，本次实习旨在学习并掌握渗滤液处理的技术和方法。

二、实习内容及过程1. 渗滤液的产生及特点垃圾在填埋过程中，受到大气降水、地表径流、地下水等的反渗，使得垃圾中起初保存的水分或有机物受到分解，产生渗滤液。

渗滤液具有水质复杂、有机物含量高、重金属含量等特点。

2. 渗滤液处理技术及方法（1）物化处理技术：利用物理手段或化学试剂对渗滤液进行处理。

主要包括活性炭吸附、化学氧化、催化氢等方法。

活性炭吸附法可去除渗滤液中的有机物和重金属；化学氧化法利用化学试剂使有机物质得到有效沉积；催化氢法可提高渗滤液中氧化物的分解能力。

（2）生物处理技术：利用微生物对渗滤液中的有机物进行分解。

主要包括厌氧消化、好氧氧化、好氧与厌氧相结合等工艺。

厌氧消化法适用于高浓度有机物渗滤液的处理；好氧氧化法适用于低浓度有机物渗滤液的处理；好氧与厌氧相结合法综合了两种工艺的优点，具有较高的处理效果。

3. 实习实践在实习过程中，参观了垃圾填埋场渗滤液处理设施，了解了渗滤液处理工艺的运行原理。

同时，通过实际操作，掌握了渗滤液处理设备的使用方法，对渗滤液进行了实验室分析，包括COD、BOD、NH3-N等指标的测定。

三、实习收获及体会通过本次实习，对垃圾渗滤液的处理技术有了更深入的了解，掌握了渗滤液处理的基本方法和操作技能。

同时，认识到垃圾渗滤液处理对于环境保护的重要性，增强了自己的环保意识。

在实习过程中，培养了动手能力、团队协作能力和解决问题的能力。

四、建议和展望针对垃圾渗滤液处理，建议加大技术研发力度，优化处理工艺，提高处理效果。

同时，加强监管力度，确保处理设施的正常运行。

展望未来，垃圾渗滤液处理技术将朝着高效、环保、资源化的方向发展，为我国环境保护事业作出更大贡献。

鸟粪石沉淀法处理污泥热解上清液及其循环利用研究张光明;王航瑶;刘毓粲;李雪梅;王伟【摘要】使用鸟粪石沉淀法回收污泥热解-厌氧消化后上清液中的氮、磷元素,生成的沉淀采用热解方式脱氮,再回用于污泥热解上清液的处理,从而降低药耗成本,实现循环.实验结果表明,热解物料上清液中生成鸟粪石的最适反应时间为30 min,pH为9.0,投药Mg/N/P比例(摩尔比)为1.5∶ 1∶1;氮、磷回收率分别可达85.6％及97.3％.通过4h、5℃·min-1升温速率的煅烧过程,可脱除生成沉淀物中92.2％的NH4+-N.在最适煅烧、处理条件下,外加少量药剂补充,鸟粪石可多次回用.根据计算,循环29次后无需另行投加药品.【期刊名称】《黑龙江大学自然科学学报》【年(卷),期】2018(035)005【总页数】5页(P600-604)【关键词】鸟粪石;污泥热解上清液;回用;煅烧【作者】张光明;王航瑶;刘毓粲;李雪梅;王伟【作者单位】中国人民大学环境学院,北京100872;中国人民大学环境学院,北京100872;中国人民大学环境学院,北京100872;中国人民大学环境学院,北京100872;清华大学环境学院,北京100084【正文语种】中文【中图分类】X703.10 引言随着我国城市污水处理率的不断提升，相应的污泥产量已达650万吨干泥/年，且仍在高速增长[1]。

热解-厌氧消化技术是目前处理处置污泥的主流技术之一，能够达到污泥减量化、无害化、资源化的目的。

在该工艺实施过程中所产生的物料上清液含有较高的氮、磷(其中氮主要以氨氮形式存在)，需要进一步处理，否则将干扰后续厌氧消化的进行；同时也会造成氮、磷资源的流失。

鸟粪石沉淀法是废水处理中的一种，其原理是基于废水中已有的氨氮、磷酸盐，投加镁盐并适当补充磷酸盐，从而形成微溶于水的磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)，实现废水的脱氮除磷[2]。

鸟粪石沉淀法常用于处理具有高氨氮特征的废水，例如鸡粪发酵沼液、垃圾渗滤液、猪场废水等[3-5]，效果良好，能够去除70%～90%以上的氨氮。

化学沉淀法去除垃圾渗滤液中氨氮的试验研究潘终胜;汤金辉;赵文玉;杨国清;刘康怀【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2003(023)001【摘要】深圳下坪垃圾填埋场渗滤液的COD浓度为6 808 mg/L, NH3-N的浓度高达3 220 mg/L.采用厌氧生物处理法处理有机物浓度高的废水时,由于过高的NH3-N对生物有抑制或毒害作用,为提高废水的可生化性,需降低渗滤液里的NH3-N浓度.本试验采用了盐酸、氧化镁和磷酸作为去除NH3-N的沉淀药剂.沉淀药剂与渗滤液中的NH3-N发生化学反应,生成六水硫酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)沉淀物.试验反应速度快,没有二次污染,而且六水硫酸铵镁可作为多种农作物的复合肥.在pH=9.5的试验条件下,[DK(]当n(NH+4)∶n(Mg2+) ∶n(PO3-4)=1∶1.2∶1时[DK)],渗滤液中NH3-N的去除率达76.2%,并且可同时去除渗滤液中的40%的COD.【总页数】4页(P89-92)【作者】潘终胜;汤金辉;赵文玉;杨国清;刘康怀【作者单位】桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林,541004;桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林,541004;桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林,541004;桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林,541004;桂林工学院资源与环境工程系,广西桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】X705;X799.303【相关文献】1.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮 [J], 穆姝璇2.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮分析 [J], 杜恒逸3.有关化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮的实验研究 [J], 海腾霞4.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮 [J], 刘勇;穆虹列5.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮 [J], 穆姝璇;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1999年9月ENV I RONM EN TAL SC IEN CESep.,1999化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮赵庆良(哈尔滨建筑大学市政环境工程学院,哈尔滨　150090)李湘中(香港理工大学土木与结构工程系)摘要　为了有效地去除垃圾渗滤液中高浓度的N H +42N 而避免传统吹脱法造成吹脱塔内的碳酸盐结垢问题,探讨了采用化学药剂诸如M gC l 2・6H 2O 和N a 2H PO 4・12H 2O 或M gO 和H 3PO 4使N H +42N 生成磷酸铵镁的化学沉淀去除法.小试研究结果表明,当垃圾渗滤液中投加M gC l 2・6H 2O 和N a 2H PO 4・12H 2O 而使M g 2+∶N H +4∶PO 3-4的比例为1∶1∶1时,在最佳pH 为815～910的条件下原垃圾液中的N H +42N 可由5618m g L 降低到65m g L ;另外2种药剂M gO 和85%的H 3PO 4不如前者有效,在同等条件下只能使N H +42N 由5404m g L 降低到1688m g L .关键词　垃圾渗滤液,氨氮,沉淀,磷酸铵镁.赵庆良:男,35岁,博士,副教授收稿日期:1998210217Amm on i a -n itrogen Rem ova l from Landf ill L eacha teby Chem ica l Prec ip ita tionZhao Q ingliang(Schoo l of M unici pal &Environ .Eng .,H arbin U niversity of C ivil Engineering &A rch itecture ,H arbin 150090,Ch ina )L i X iangzhong(D epartm ent of C ivil &Structural Engineering ,T he Hong Kong Po lytechnic U niversity ,Hong Kong ,Ch ina )Abstract To remove efficien tly h igh strength of ammon ia 2n itrogen from landfill leachate and to avo id carbonate scaling p rob lem s in a conven ti onal air 2stri pp ing tow er ,alab 2scale study w as conducted to p reci p itate the ammon i 2a in the fo rm of m agnesium ammom um pho sphate by app lying such chem icals as M gC l 2・6H 2O andN a 2H PO 4・12H 2O o r M gO and 85%H 3PO 4w ith differen t sto ich i om etric rati o s .T he experi m en tal resu ltsdemon strated that N H +42N w as effectively removed from in itial 5618m g L dow n to final 65m g L w hen the rati oof M g 2+∶N H +4∶PO 3-4w as con tro lled at 1∶1∶1by u sing analytical grade chem icals of M gC l 2・6H 2O andN a 2H PO 4・12H 2O ,w ith the op ti m al pH fo r the p reci p itati on abou t 815～910.T he o ther tw o chem icals of M gO and 85%H 3PO 4w ere also tested and found to be no t as efficien t asM gC l 2・6H 2O and N a 2H PO 4・12H 2O to p re 2ci p itate N H +42N ,w h ich removed N H +42N from in itial 5404m g L on ly dow n to final 1688m g L at the sam e experi 2m en tal conditi on s.Keywords landfill leachate ,ammon ia 2n itrogen ,p reci p itati on ,m agnesium ammon ium pho sphate . 卫生填埋是目前世界范围内垃圾处理的主要方式[1～4].已有研究表明,采用磷酸铵镁沉淀法可有效地去除各种废水中的N H +42N[5～9],其费用消耗与lt 城市污水的硝化与反硝化处理接近[9],和吹脱法接近或略高出20%[6].本研究的目的就是考察磷酸铵镁沉淀法用于去除垃圾渗滤液中高浓度N H +42N 的性能状况.1　试验设施与方法试验垃圾渗滤液取自香港新界西(W EN T )卫生填埋场,放冷藏室待试.试验装置为500m l 的烧杯并附有磁力搅拌装置和pH自动检测计.分析纯化学药剂诸如M gC l 2・6H 2O 和N a 2H PO 4・l 2H 2O 或M gO 和85%的H 3PO 4分别直接加入烧杯中垃圾渗滤液样品内使之与其中的N H +42N 反应生成磷酸铵镁的化学沉淀,反应进行15m in ,由恒定的pH 读数可知反应达到平衡状态.反应结束后,使烧杯中的样品沉淀15m in 并取上清液分析N H +42N 浓度.采用10m o l L N aO H 调整烧杯内样品的pH 值并测定不同pH 条件下沉淀上清液中N H +42N 的浓度.试验指标如pH 和N H +42N 浓度均采用离子分析仪(O ri on EA 940型)测定,COD 、BOD 5、挥发性脂肪酸(V FA )、总悬浮固______________________________________________________________体(T SS)、挥发性悬浮固体(V SS)、总溶解性固体(TD S)和无机总溶解性固体(FD S)等均按标准法测定[10].2　试验结果与讨论211　垃圾渗滤液的特性 填埋场自1993211投入运行以来主要用于处理城市生活垃圾,目前处于甲烷发酵阶段[11],垃圾渗滤液的产量约为40m3 d,溶解性COD为6000～7000m g L,BOD5 COD比值仅为0122,N H+42N浓度却高达5000m g L左右,并且具有较高的电导率和碱度(表1).显然,该垃圾渗滤液不能直接用于生物处理,有研究已经证实了高浓度N H+42N对微生物具有较强的抑制作用[12].表1　试验用垃圾渗滤液的特性 m g・L-1参数数值参数数值色度 H azen7800C l-3032气味略带氨味V FA420pH8122K3920电导率Λm bo・c m-137000N a2505浊度 N TU4100Ca1317总COD7511M g93溶解性COD6508Fe31811 BOD51436M n01182 T SS784N i01365 V SS654Cu01120 TD S12352Zn11155 FD S9420C r01553 N H+42N5000Cd01103总PO3-42P1613Pd未检出碱度(CaCO3)13195(<0101) 212　化学沉淀法去除垃圾渗滤液中N H+42N 磷酸氨镁M gN H4PO4・6H2O在0℃时的溶解度仅有01023g 100m l,其生成反应式如下:M g2+∶N H+4∶PO3-4←→M gN H4PO4 6H2Op K s=1216　(25℃) 由于M gN H4PO4・6H2O的分子量为245,从理论上讲每去除1g N H+42N就应生成1715g M gN H4PO4・6H2O.因为磷酸氨镁中含有与土壤施肥相似的组成成分N、P和M g,故该产物可作为堆肥、花园土壤或干污泥的添加剂[7],或用作结构制品的阻火剂[13].从M gN H4PO4・6H2O的生成式中可知, M g2+∶N H+4∶PO3-4的投配比应为1∶1∶1,但由于垃圾液的成分比较复杂,首先固定M g2+∶N H+4为1∶1而改变PO3-4 (N a2H PO4・12H2O)的投加量,再固定N H+4∶PO3-4为1∶1而改变M g2+(M gC l2・6H2O)的投加量,试验结果见图1和图2.可以看出,当M g2+∶N H+4∶PO3-4的投配比在1∶1∶1时, N H+42N浓度由原来的5618m g L降低到172m g L,过量投加10%的M g2+或PO3-4可进一步降低N H+42N浓度分别到112m g L和158m g L,再多投加M g2+或PO3-4不能再进一步去除残存的N H+42N,所以可按M g2+∶N H+4∶PO3-4为1∶1∶1的比例投加.图1　改变PO3-4投加比例时垃圾液中剩余N H+42N浓度及pH值的变化(M g2+∶N H+4为1∶1,药剂为M gC l2・6H2O和N a2H PO4・12H2O)图2　改变M g2+投加比例时垃圾液中剩余N H+42N浓度及pH值的变化(N H+4∶PO3-4为1∶1,药剂为M gC l2・6H2O和N a2H PO4・12H2O)在M g2+∶N H+4∶PO3-4的比例为1∶1∶1的195期 环 境 科 学 条件下,进一步确定生成沉淀的最佳pH 值,各pH 值条件下沉淀上清液中剩余N H +42N的浓度和为达到此pH 值所消耗的10m o l L N aO H的体积见图3.由图3可以看出,向烧杯中投加M gC l 2・6H 2O 和N aH PO 4・12H 2O 后,pH 值由原垃圾液的8186降低到6174,此时沉淀上清液中N H +42N 的浓度为210m g L ,加碱使pH提高到8164,剩余N H +42N 的浓度可进一步降低至65m g L .由此可知,该垃圾液中N H +42N 沉淀生成M gN H 4PO 4・6H 2O 的最佳pH 值在815～910之间.图3　不同pH 值条件下垃圾液中剩余N H +42N 浓度的变化(药剂为M gC l 2・6H 2O 和N a 2H PO 4・12H 2O )在M g 2+∶N H +4∶PO 3-4的比例为1∶1∶1的条件下,还选择投加另外2种化学药剂M gO和85%的H 3PO 4进行试验并寻找沉淀所需的最佳pH 值,试验结果见图4.可以看出,向烧杯投加M gO 和H 3PO 4后,pH 值由原垃圾液的8110降低到5132,此时沉淀上清液中N H +42N的浓度为2150m g L ,加碱使pH 提高到8150,剩余N H +42N 的浓度仍为1688m g L ,此时N H +42N 的去除率仅为69%,这主要归因于M gO 在水中较低的溶解度.图4　不同pH 值条件下垃圾液中剩余N H +42N 浓度的变化(药剂为M gO 和85%的H 3PO 4)3　结论所研究的垃圾渗滤液具有较低的BOD 5 COD 值(0122),而N H +42N 浓度却高达5000m g L ,采用传统的吹脱技术会造成吹脱塔堵塞、臭味及大气污染等问题.本研究中采用的化学沉淀法能有效地使垃圾渗滤液中的N H +42N生成M gN H 4PO 4・6H 2O 沉淀,可作为堆肥、花园土壤或干污泥的添加剂,或用作结构制品的阻火剂.当垃圾渗滤液中投加M gC l 2・6H 2O 和N a 2H PO 4・12H 2O 并使M g 2+∶N H +4∶PO 3-4的比例为1∶1∶1时,在最佳pH 值815～910的条件下原垃圾液中的N H +42N 可由5618m gL 降低到65m g L ,去除率高达98%以上.参考文献1　Shultz B and K jeldsen P .Screening of o rganic m atter inleachates from sanitary landfills using gas ch rom atogra 2phy com bined w ith m ass spectrom etry .W at .R es .,1986,20(8):965～9702　H alling 2S <rensen B and J <rgensen S E .T he removal of ni 2trogen compounds from w astew ater .L ondon and N ew Yo rk :E lsevier Science Publishers B .V .,1993.123　Ch ristensen T H et al .L andfilling of W aste:L eachate .L ondon and N ew Yo rk :E lsevier Science Publishers ,1992.417～4284　Ch ristensen T H et al .L andfilling of W aste :L eachate .L ondon and N ew Yo rk :E lsevier Science Publishers ,1992.313～3215　T ünay O et al.Ammonia removal by m agnesium ammoni 2um pho sphate in industrial w astew aters .W at .Sci.T ech 2no l.,1997,36(2～3):225～2286　K lute R et al .Chem icalW ater and W astew ater T reatm ent.Berlin :Sp ring V erlag ,1994.457～4657　Siegrist H .N itrogen removal from digester supernatant 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Ph ili p s S L .H andbook of Ino rganic Com 2pounds .U SA :CRC P ress Inc .,1995.23529环 境 科 学20卷。

化学法去除氨氮探讨摘要：生活、化工等污水处理厂因进水水质不稳定，生化系统出水氨氮无法平稳运行。

针对此问题，污水厂在系统末端需设保障工艺进行化学法降解氨氮，保证系统平稳运行，水质合格达标排放。

关键词：化学法；去除；氨氮1、折点氯化法（1）脱氮机理将足够量的次氯酸钠或氯气投入到废水中，当投入量达到某一点时，废水中所含的氯含量较低，而氨氮含量趋向于零，废水中的氨氮被氧化成氮气而被脱出。

（2）本实验反应方程式1.5NaClO + N 0.5 +1.5NaCl + 1.5O +（3）实验方法本实验采用84消毒液进行氧化脱氨，84消毒液NaClO的有效成分为8000-10500mg/l，本实验NaClO的有效成分以8000mg/l计、混凝沉淀池进水氨氮以90mg/l计算各加药量，实测混凝沉淀池进水氨氮为82.8mg/l、pH为7.2。

分别取混凝沉淀池进水400ml置于烧杯中，编号分别为1#、2#、3#、4#、5#，依次按一定比例向烧杯中投加84消毒液分别为18.6ml、28ml、37ml、56.2ml、93.7ml；用玻璃棒搅拌1min，静止1min，取其上清液测氨氮。

注：反应过程中pH值维持在7-8之间。

（4）实验数据表一不同比例反应数据编号n(N):n(NaClO)所加84消毒液（ml）反应后测氨氮（mg/l）1#1:118.635.252#1:1.528 3.823#1:2370.44#1:356.20.545#1:593.7 1.68（5）实验结论根据反应后测得氨氮数据结果表示当n(N):n(NaClO)以1:1.5比例投加时反应完全，以1:2投加时反应完全彻底，其氨氮值几乎为零。

得出：1g氨氮完全被氧化需7.1g次氯酸钠。

2、鸟粪石法（1）脱氮机理向废水中投加M和P使之与废水的氨氮反应形成复盐MgN P6O(俗名鸟粪石)的白色沉淀物，从而降解废水中的氨氮。

（2）本实验反应方程式M+N +P + 6O MgN P6O +2（3）实验方法本实验药剂使用六水氯化镁、十二水磷酸二氢钠，其质量分数分别以45%、98%计，再分别配置成15%的六水氯化镁溶液、十二水磷酸二氢钠溶液，混凝沉淀池进水氨氮为87.3mg/l.1）分别取混凝沉淀池进水400ml置于烧杯中，编号分别为1#、2#、3#，在不同的反应环境下（pH值不同），向烧杯中依次按n(N):n(M):n(P)为1:1:1的比例投加15%的六水氯化镁溶液、15%的磷酸二氢钠溶液各5.8ml、3.9ml，用玻璃棒搅拌30min使其充分反应后静置30min，取其上清液测氨氮。

化学沉淀法去除废水中氨氮实验研究
以《化学沉淀法去除废水中氨氮实验研究》为标题，撰写3000字的中文文章
近年来，环境污染日益严重，废水中残留的氨氮尤为普遍，其对水体生态环境造成了不良影响。

清除废水中的氨氮的有效方法之一是使用化学沉淀法，因此，本文将介绍通过化学沉淀法去除废水中氨氮的实验研究。

首先，本文介绍了氨氮的性质和危害。

氨氮是氨和一种氧化物组成的一种氮态杂质，常见于工业废水和生活污水中。

氨氮对水体的生物生态影响很大，它不仅会引起水体中溶氧的浓度降低，而且会导致水体中植物和动物的繁殖减少，进而影响水质。

其次，本文讨论了化学沉淀法去除氨氮的有效性以及如何使用这种方法。

化学沉淀法是一种有效的去除氨氮的技术，通过使用一种特定的化学剂将氨氮从水中沉淀出来，使水体中的氨氮浓度降低。

目前，工业已经开发出了几种适用于氨氮沉淀的化学剂，如硫酸钙、碳酸钙以及活性炭等。

接着，本文介绍了本实验所使用的实验仪器和材料。

本实验采用的去除废水中氨氮的方法为化学沉淀法，所使用的催化剂为硫酸钙，实验仪器包括水质分析仪、温控台和搅拌机等。

最后，本文讨论了本实验的实验结果和分析。

实验结果表明，使用硫酸钙去除废水中的氨氮效果显著，当氨氮浓度为100毫克/升时，硫酸钙沉淀后氨氮浓度约为30毫克/升，达到了标准要求。

在本实验
中，硫酸钙沉淀效率达到了70％以上，说明硫酸钙是一种有效的去除氨氮的化学剂。

综上所述，本文介绍了化学沉淀法去除废水中氨氮的实验研究，该方法可以有效地降低氨氮浓度达到环保要求，给水质环境带来良好的影响。

鸟粪石沉淀法处理抗生素发酵后阶段高氨氮废水作者：王红锁张夏平郝红红王斌华舒孟英来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第01期摘要：采用鸟粪石沉淀法预处理抗生素发酵后阶段高浓度氨氮废水，考察了pH值、Mg2+与Na2HPO4投加量、时间、温度对氨氮去除率的影响。

在制药企业废水处理中，以废治废，化害为利，变废为宝，加强三废资源化。

关键词：鸟粪石沉淀法;高氨氮废水;预处理制药企业在抗生素发酵处理后阶段，高浓度氨氮废水多，氨氮含量超10000，排放量大。

氨氮浓度过高对后续生物处理极为不利，水处理后排放容易超标。

在生物处理前适当降低NH3-N浓度，可为后续生物处理创造良好条件，达到排放标准。

目前，常用的废水氨氮去除技术有下几种：废水处理中的鸟粪石沉淀（MAP）法就是将Mg2+加入到含有磷酸盐和氨氮的污水中，在碱性条件下反应，反应生成难溶的鸟粪石沉淀，以实现废水中脱氮的方法。

对实现氨氮资源回收具有重大意义。

本公司生产工艺车间有大量含Mg2+的废水，可以作为镁源，资源厂有焦磷酸钠可以作为磷源，焦磷酸钠可以水解为磷酸氢二钠。

化害为利，变废为宝，加强三废资源化，实施零排放。

1 实验部分1.1 试验仪器试验主要仪器：DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器、PHS-3C精密pH计、YP3001N电子天平、UN-1800紫外可见分光光度计。

1.2 试验方法取公司园区高氨氮废水100mL，按照一定的反应摩尔比依次加入Na2HPO4，取于公司园区含Mg2+的废水（或固体镁盐），用30%的液碱调节pH值，搅拌20min后静置30min，取上清液测定氨氮浓度。

1.3 分析方法氨氮的测定采用纳氏试剂比色法，磷酸盐的测定采用钼酸铵分光光度法，镁的测定采用铜试剂分离EDTA络合滴定法，COD的测定采用重铬酸钾法。

2.结果与讨论2.1 pH值对氨氮去除率的影响氨氮浓度8184mg/L，温度为常温，取反应物摩尔比n（Mg2+）：n（NH4+）：n（PO43-）=1：1：1，调整原水pH值，搅拌反应20min，静置30min，测定上清液氨氮浓度。

脱除垃圾渗滤液中的高氨氮的方法
目前主要有三种方法，吹脱法、生化法鸟粪石沉淀法。

吹脱法
吹脱法，是一种物理处理方法。

它通过投加碱，再鼓入空气，将水中的氨氮转移到空气中来。

这种方法要加碱，加热，且有将污染物氨氮从水中向空气中转移的风险，目前已基本没有应用。

生化法
生化法，生化法又分三种：完全硝化反硝化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化法。

这三种生物脱氮法，厌氧氨氧化是节能，低碳的处理工艺，也是目前理论研究多，而工程应用少的工艺，俗称脱氮红菌。

鸟粪石沉淀法
鸟粪石沉淀法法采用镁粉或镁盐，再投加磷酸或磷酸根，与垃圾渗滤液中的氨氮，形成微溶的磷酸铵镁——鸟粪石，从而脱除垃圾渗滤液中比较麻烦的氨氮。

鸟粪石沉淀法必须使用镁或镁盐，镁与水，或磷酸极有可能生成氢气，氢气遇火发生爆炸燃烧。

鸟粪石沉淀法处理沼液实验研究杨明珍;包震宇;师晓春;汪德生【摘要】以MgCl2·6H2O和KH2PO4·12H2O为沉淀剂,开展了鸟粪石沉淀法处理沼液实验,研究了沉淀剂投加量、反应过程中pH值对沼液中氦氮、总磷去除效果的影响.研究表明,在pH值为9、Mg2+:PO4-3:NH4+=1.1:1.05:1(摩尔比)时,出水中氨氮为45.mg/L、总磷为15mg/L,脱氟除磷综合效果最佳.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2011(037)003【总页数】2页(P31-32)【关键词】鸟粪石;沼液;氨氮;磷【作者】杨明珍;包震宇;师晓春;汪德生【作者单位】辽宁省环境科学研究院污染防治技术研究所,沈阳,110031;辽宁省流域污染控制重点实验室,沈阳,110031;辽宁省环境科学研究院污染防治技术研究所,沈阳,110031;辽宁省流域污染控制重点实验室,沈阳,110031;辽宁省环境科学研究院污染防治技术研究所,沈阳,110031;辽宁省流域污染控制重点实验室,沈阳,110031;辽宁省环境科学研究院污染防治技术研究所,沈阳,110031;辽宁省流域污染控制重点实验室,沈阳,110031【正文语种】中文近年来,我国的沼气技术有了较快的发展,全国各地陆续大规模地建设大中型沼气工程,产生的沼气用于发电和集中供气,产生的沼液除了部分区域位置较好的沼气工程实现外售和还田外,相当数量的沼液尚存在如何处置问题。

鸟粪石沉淀法作为一种新型的脱氮除磷工艺,对去除和回收沼液中的N、P具有较好的效果[1-2],回收的鸟粪石沉淀可以作为缓释肥料还田,具有较好的发展前景。

鸟粪石沉淀法处理沼液在国外研究相对较早,已经有了一定的工程应用。

其基本原理是通过在沼液中加入Mg2+,在碱性条件下使沼液中 PO3-4、HPO2-4、H2PO-4及NH+4与Mg2+反应成生MgNH4PO4·6H2O（俗称鸟粪石）,从而回收沼液中的N、P。

污水磷酸盐和氨氮吸附能力实验近年来,氮、磷等营养元素的过量排放所导致的水体富营养化现象日益严重,而另一方面,磷又是人类农业生产和生活必不可少的元素之一,由于其不可再生循环的特性和人类的过度消耗开发,导致全球磷矿将会在100~250a内消耗殆尽[1].因此,如何高效回收污水中的“氮磷资源”具有重要的现实意义.鸟粪石沉淀法被认为是回收污水中磷酸盐和氨氮行之有效的方法,已广泛应用于尿液、禽畜废水、污泥上清液和渗滤液等废水中.该方法不仅可以实现对水中氮磷的同步固定化回收,且其回收产物是一种性能优良的缓释肥料,可用于农田作物生产.但是,该方法仍在镁源投加和pH调控等方面存在成本较高问题以及回收困难的不足,限制了其工业推广应用.目前常用的镁源有MgCl2、MgSO4、Mg(OH)2、MgOolanghao等,其中,MgO由于其安全无毒且自碱性强等优点,在应用中具有一定碱性自调节作用,能满足鸟粪石的形成对pH的碱性需要,可实现镁源和碱源投加的减量化,从而降低成本.而选择合适的鸟粪石载体是弥补回收困难不足的有效途径之一,天然沸石作为一种多孔性架状铝硅酸盐矿物,无毒无害且价格低廉,不会造成二次污染,而且可作为晶种促使鸟粪石晶体的快速生成,且生成的鸟粪石可以很好地固载在沸石上,使其成为鸟粪石载体的首要选择对象.与此同时,天然沸石具有较强的阳离子交换能力和吸附性能,可协同鸟粪石法实现对污水中氮磷的高效回收. Huang等采用镁盐改性天然沸石同步去除模拟废水中的磷酸盐和氨氮,但其去除能力不甚理想且镁盐投加量大,成本较高.针对这一缺陷,本研究拟开发集氮磷回收性能、镁离子靶向供给、晶种作用和碱性自调控功能于一体的载镁天然沸石复合材料,构建MgO复合沸石-鸟粪石沉淀深度耦合技术,实现对污水中磷酸盐和氨氮的高效固定回收,着重考察了不同影响因素下载镁天然沸石复合材料对污水中磷酸盐和氨氮的吸附能力,并探讨了其回收机制,以期为载镁天然沸石复合材料应用于废水中氮磷的同步回收提供理论支撑.1材料与方法 1.1试剂及仪器供试天然沸石选自河南洛阳选矿厂,过60目筛备用,其化学组成列于表 1.表1天然沸石的化学组成供试试剂：磷酸二氢钾、氯化铵、六水氯化镁、酒石酸钾钠、抗坏血酸、钼酸盐、碘化钾、二氯化汞、过硫酸钾、盐酸、氢氧化钠,均为分析纯.仪器：QHZ-98A恒温振荡培养箱、XP6电子天平、FE20pH计、UV-2550紫外可见分光光度计(日本岛津公司)、ASAP2020自动吸附仪(美国Micromeritics公司)、Ultra55场发射扫描电子显微镜(德国Zeiss公司)、Nicolet5700傅立叶红外光谱仪(美国热电尼高力仪器公司)、X'pert Pro X射线衍射仪(德国Bruker公司)、XRF-1800波长色散型X射线荧光光谱仪(日本岛津公司).1.2实验设计 1.2.1载镁天然沸石复合材料的制备称取10g天然沸石,加入100mL1mol·L-1的氯化镁溶液,在恒温磁力搅拌器上搅拌1h后,按OH-/Mg2+摩尔配比为2配置一定浓度的氢氧化钠溶液缓慢滴加至混合溶液中,振荡浸渍3h后用去离子水反复冲洗过滤,得到浸渍复合物,在105℃条件下烘干脱去表层吸附水,得到载镁天然沸石的前驱物,最后放入马弗炉中于400℃焙烧5h,即制得载镁天然沸石复合材料(记为NZ-MgO).1.2.2实验方法取一定质量的NZ-MgO材料,投加到装有100mL氮磷混合模拟废水的250mL锥形瓶中,其中氨氮和磷酸盐的初始浓度皆为60mg·L-1,将其置于恒温震荡培养箱中于25℃以180 r·min-1转速反应8h,取溶液上清液过0.22μm滤膜,用分光光度法测定上清液的磷酸盐和氨氮浓度.通过测定反应前后溶液中磷酸盐和氨氮的浓度,计算单位吸附量.1.2.3分析方法(1)溶解性磷酸盐浓度测定采用GB11893-89钼酸铵分光光度法;氨氮浓度测定采用GB11893-89纳氏试剂分光光度法.(2)单位吸附量的计算：反应平衡时NZ-MgO对磷酸盐和氨氮的单位平衡吸附量通过下式计算：式中,qe为单位平衡吸附量,mg·g-1;c0为溶液中磷酸盐和氨氮的初始浓度,mg·L-1; ce为平衡时溶液中磷酸盐和氨氮的浓度,mg·L-1;V为溶液体积,L;m为NZ-MgO的质量, g.2结果与讨论 2.1NZ-MgO材料的特性图1为天然沸石(NZ)和NZ-MgO材料的XRD图谱,从中看出NZ-MgO材料较天然沸石出现了两处高强度衍射峰,分别是在42.9°(200)和62.3°(220)处,将其与MgO标准卡片(PDF#45-0946)对比,可以判定NZ-MgO材料中含有MgO组分.图2为天然沸石(NZ)和NZ-MgO材料的SEM图谱,从中可以看出,NZ-MgO材料表面较天然沸石出现了类似絮状的纳米氧化镁覆层,分散较为均匀,这为NZ-MgO复合材料同步回收溶液中的磷酸盐和氨氮提供了良好的条件.图1天然沸石(NZ)和NZ-MgO材料的XRD图谱图2天然沸石NZ和NZ-MgO材料的扫描电镜图天然沸石(NZ)和NZ-MgO材料的比表面及孔容孔径特性如表2所示.从中可知,负载纳米氧化镁后的天然沸石的比表面积、孔径和孔容分别为天然沸石的2.7、8.7和4.3倍,该特性可在一定程度上增加了材料对溶液中磷酸盐和氨氮的吸附能力.表2材料比表面积及孔容孔径特性2.2NZ-MgO投加量的优化图3为不同投加量对溶液中磷酸盐和氨氮回收性能的影响,从中可知,当投加量从0.1g·L-1增至0.4g·L-1时,NZ-MgO对溶液中的磷酸盐和氨氮的单位吸附量呈明显上升的趋势,当NZ-MgO的投加量为0.4g·L-1时,溶液磷酸盐和氨氮的单位吸附量分别高达120.3mg·g-1和48.1mg·g-1.当投加量超过0.4g·L-1时,两者的单位吸附量呈明显下降趋势,这表明反应过程中生成鸟粪石的动力下降,究其原因,可能是由于NZ-MgO投加量的增加导致溶液pH的进一步升高,从而抑制了鸟粪石晶体的形成和聚集.图3不同投加量对NZ-MgO材料回收溶液中磷酸盐和氨氮的影响2.3溶液pH的影响溶液pH是NZ-MgO回收溶液中磷酸盐和氨氮的重要影响因素,对鸟粪石晶体的形成至关重要.图4为在不同初始pH条件下投加NZ-MgO后溶液pH随反应时间的变化情况,从中可以看出,在反应初始阶段,溶液pH迅速上升,20min后溶液pH即可达到相对平衡状态,这说明NZ-MgO释放碱度较快.尤其值得注意的是,当溶液初始pH=3时,最终平衡pH可达到7.98,这说明NZ-MgO自碱性较强,无需外加碱源就可达到鸟粪石晶体的生长条件.图5为溶液初始pH对NZ-MgO回收溶液中磷酸盐和氨氮的影响,从中可知,当溶液初始pH在3~7的范围内,NZ-MgO对溶液中的磷酸盐和氨氮的吸附容量随着pH的上升而增加.当溶液初始pH升至7时,NZ-MgO对两者的吸附容量皆达到最大,分别高达118.9mg·g-1和49.3mg·g-1,而此时溶液最终平衡pH可达到9.55.Stratful等[19]指出当溶液pH>7.5时鸟粪石晶体开始生长;溶液pH≥8.5时,晶体中的鸟粪石含量可达到最大,本研究与此结果基本一致.当溶液初始pH>7时,磷酸盐和氨氮的单位吸附容量都急剧下降,这主要有以下两方面原因：①溶液中的NH4+在高pH条件下转变成NH3,导致鸟粪石溶解度升高[20];②沉淀物中存在其他沉淀物,Tao等[21]指出Mg3(PO4)2在高pH条件下较鸟粪石更容易沉淀,此外,当溶液中OH-浓度远大于PO43-浓度,也易生成Mg(OH)2沉淀[22].图4投加NZ-MgO后溶液pH随反应时间的变化图5溶液pH对NZ-MgO材料回收溶液中磷酸盐和氨氮的影响2.4动力学图6为不同反应时间对NZ-MgO回收溶液中磷酸盐和氨氮的影响,从中可知,在反应前60min内磷酸盐和氨氮的吸附容量随反应时间呈急剧上升的趋势,这可能是由于NZ-MgO可在短时间内快速释放大量的Mg2+,促使鸟粪石晶体的形成.反应60min后两者的吸附容量略有增加,反应120min后达到吸附平衡状态,此时,NZ-MgO对磷酸盐和氨氮的吸附容量分别达到119.2mg·g-1和48.5mg·g-1,还可以发现,NZ-MgO对磷酸盐和氨氮的吸附量均高于天然沸石,分别为天然沸石的56.6倍和2.2倍,这是由于载镁天然沸石表面活性吸附位点的增多以及鸟粪石晶体的大量生成.图6接触时间对回收溶液中磷酸盐和氨氮的影响为了进一步理解NZ-MgO对溶液中磷酸盐和氨氮的回收过程,采用了拟一级动力学模型[式(1)]和拟二级动力学模型[式(2)]对动力学实验数据进行拟合,式中,qe(mg·g-1)和qt(mg·g-1)分别表示平衡吸附量和时间t时的吸附量,k1(min-1)和k2[g·(mg·min)-1]分别表示拟一级和拟二级吸附速率常数.(1)(2)表3为溶液中磷酸盐和氨氮的动力学拟合参数,从中可以看出,拟二级动力学相关系数R2都高于拟一级动力学,且拟二级动力学的R2>0.99,可确定NZ-MgO对溶液中氮磷的吸附过程更适合用拟二级动力学模型来描述,这也说明该反应体系中固液界面存在一定的化学作用力,即NZ-MgO材料表面存在化学反应.表3NZ和NZ-MgO回收溶液中磷酸盐和氨氮的动力学参数2.5回收机制NZ-MgO对溶液中磷酸盐和氨氮的回收机制主要有以下4种：①物理吸附.具体来讲,天然沸石作为多孔性硅酸盐矿物,本身具有一定的吸附能力,其次,天然沸石表面负载的纳米MgO颗粒增加了孔径,有利于NZ-MgO对溶液中磷酸盐和氨氮的吸附.②离子交换.天然沸石晶格的孔穴中的部分碱金属或碱土金属离子(如：Ca2+、K+、Na+和Mg2+等)与沸石结合并不紧密,易与溶液中的NH4+发生交换.③静电吸附.当NZ-MgO投加到溶液中,材料表面的高度活性纳米MgO易在固液界面发生原位水解,形成,反应方程式如式(3)所示,在该条件下溶液中磷酸盐的主要存在形式为H2PO4-和HPO2-4[23],所以溶液中的磷酸盐极易被材料表面的正电荷所吸引,而氨氮易被排斥.④化学沉淀.根据有关研究可知[19,24],前3种机制对溶液中磷酸盐和氨氮的回收能力有限,其主要回收方式是鸟粪石沉淀法.水解产物在溶液中可以释放一定量的Mg2+,直至材料表面的[Mg2+]和[OH-]达到饱和[Ksp(Mg(OH)2)=5.61×10-12][25],当溶液中存在大量Mg2+、PO43-和NH4+时,在适宜pH 下易形成鸟粪石晶体,反应方程式如式(4~6)所示.由方程式可知,鸟粪石晶体的生成会释放一定量的H+,从而中和了溶液中的OH-,可促使材料表面活性纳米MgO的进一步水解,进而加快鸟粪石晶体的生长.(3)(4)(5)(6)图7为在最优反应条件下形成的回收产物的FTIR、XRD、SEM图谱,由图7(a)可知,谱图在波数为1007.8、571.2和471.6cm-1处存在明显的PO43-特征吸收峰,在波数为1 438.55cm-1处对应的是NH4+的变形振动,这说明磷酸盐和铵盐的组分均存在于回收产品中.由图7(b)可以看出回收产物在15.81°(020)、20.86°(111)、21.45°(021)和31.93°(040)处出现了高强度衍射峰,将其与鸟粪石的标准谱图(PDF#15-0762)对比,可发现两者所在强度峰的位置基本一致.从图7(c)可以看到回收产物表面聚集了密密麻麻的短棒状鸟粪石晶体,个别呈较大的楔状并相互黏结碰撞.综合以上分析,可确定NZ-MgO对溶液中磷酸盐和氨氮的同步回收机制主要为鸟粪石沉淀法.图7最优反应条件下回收产物的FTIR、XRD和SEM图谱2.6共存Ca2+的影响实际废水中存在较多非构晶离子杂质,影响方式主要是通过进入晶体,与构晶粒子发生化学沉淀,从而影响晶体的质量.常见的离子主要有Ca2+、Al3+、Na+和K+等,其中Ca2+对鸟粪石晶体的影响较为突出.图8为不同Ca2+浓度对NZ-MgO回收溶液中磷酸盐和氨氮的影响,从中可知,当溶液中Ca2+的浓度从0mg·L-1增至60mg·L-1时,NZ-MgO对溶液中磷酸盐的单位吸附容量逐步上升,而对溶液中氨氮的吸附量却急剧下降;当溶液中Ca2+浓度超过60mg·L-1时,两者变化不甚明显,平衡时磷酸盐的单位吸附量高达147.6mg·L-1,而氨氮的吸附量却低至1.96mg·L-1,这表明在高Ca2+浓度的情况下,以鸟粪石法同步回收溶液中的磷酸盐和氨氮几乎不可行.另外还可以发现溶液最终pH随着Ca2+浓度增加呈缓慢下降趋势,当Ca2+浓度达到120mg·L-1时,溶液pH降至8.0,这可能是由于Ca2+在溶液中发生水解,释放了一定量的H+.图8不同Ca2+浓度对去除溶液中磷酸盐和氨氮的影响图9为不同Ca2+浓度下回收产物的XRD图谱,从中可知,回收产物中的鸟粪石晶体特征峰随溶液中Ca2+浓度的增加呈弱化趋势,当Ca2+浓度超过100mg·L-1鸟粪石晶体的特征峰明显消失,这可能是由于Ca2+与磷酸盐反应生成了无定形的羟基磷灰石,而XRD通常无法鉴别.Yan等[26]指出在溶液pH在7.5~8.0之间,Ca2+在反应过程中会与鸟粪石竞争水中的磷酸盐生成羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2],从而抑制脱氮效果,这和本研究结果相吻合.图10为Ca2+浓度为120mg·L-1下的回收产物的SEM图谱,从中可知,回收产物呈不规则的颗粒状,无明显的棒状鸟粪石晶体,这表明较高的Ca2+浓度会抑制鸟粪石晶体的形成,无法实现污水中磷酸盐和氨氮的同步回收.图9不同Ca2+浓度下回收产物的XRD图谱图10Ca2+浓度为120mg·L-1时回收产物的SEM图谱3结论(1)NZ-MgO具备高效的氮磷回收性能,其最佳回收条件为溶液初始pH=7,投加量为0.4g·L-1,该条件下NZ-MgO对溶液中磷酸盐、氨氮的吸附容量可分别高达119.2mg·g-1、48.5mg·g-1.(2)动力学研究表明,NZ-MgO在反应120min时对溶液中氮磷的回收达到平衡稳定状态,其回收过程符合拟二级动力学模型,R2>0.99.(3)NZ-MgO对溶液中氮磷的回收机制分为物理吸附、离子交换、静电吸附和化学沉淀这4种,其中以鸟粪石化学沉淀法为主.(4)共存Ca2+对NZ-MgO回收溶液中氨氮会产生明显抑制作用,Ca2+浓度的增加使得回收产物中鸟粪石含量急剧减少,磷酸钙等无定形副产物明显增加.。