制肥工业废水中氨氮回收技术

Posted 2023-01-13 工业废水

篇首语：历史是一面镜子，它照亮现实，也照亮未来。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了制肥工业废水中氨氮回收技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

摘要：制肥工业废水中氨氮浓度高，难以直接进行生化反应，采用鸟粪石沉淀法可有效去除并回收氨氮。利用中试反应器回收某制肥工业废水中的氨氮，采用氯化镁与氧化镁作为联用镁源，通过考察不同进料方式、搅拌速度、停留时间等因素的影响，确定了鸟粪石法回收氨氮的最佳工况：采用间歇进水、固体投加镁源的投料方式，搅拌速度300 r/min，停留时间2 h。

最佳条件下，氨氮去除率达到93.5%，磷残余率小于0.3%，生成的鸟粪石纯度可达85.6%，砷和铅的质量分数分别为0.0036和0.0008，符合肥料中重金属限值（GB/T 23349-2009），其他重金属均未检出。因此，回收产品有很好的利用价值。经济分析表明磷源是此方法处理成本较高的主要原因。

近年来，随着化肥、石油化工等行业的迅速发展壮大，高氨氮废水大量产生。此类废水中易降解有机碳源仅占化学需氧量的10%左右，可利用碳源不能满足生物脱氮反硝化需求，造成了工业废水处理厂出水氨氮达标困难。氨氮废水对周围环境危害严重，如造成水体富营养化、危害人体、影响水产养殖等。

当前，大部分氨氮废水处理技术是将氨氮定义为污染物，即采用去除的方法降低废水中氨氮浓度，如吹脱法、气提法等。此类方法能耗大、易产生二次污染，且没有实现氨氮资源化回收利用。鸟粪石沉淀法（MAP沉淀法）是近年来兴起的一种处理高氮磷废水方法，该法不仅可以有效去除氮磷污染物，且回收的鸟粪石可作为缓释肥补偿一部分废水处理费用，大大降低废水处理综合成本。对于MAP法去除或回收各类高氨氮工业废水，已有学者进行了研究。郝瑞刚等处理NH4+-N为610.2mg/L的焦化废水，氨氮去除率约为70%。

Chimenos等在对初始NH4+-N浓度为2320mg/L的染料废水的实验研究中得出氨氮去除率可达到90%以上。Huang等去除猪粪废水中的NH4+-N，去除率可达到80%。张记市等回收渗滤液中的氨氮，NH4+-N浓度由3500mg/L经结晶沉淀后降低至175mg/L，去除率达95%。众多研究表明，鸟粪石沉淀法可有效去除工业废水中的氨氮，去除率较高，回收效果好。

化肥厂的合成氨、尿素等废水中富含高浓度氨氮，若能将其有效回收利用，可实现资源的可持续利用。李晓萍等研究了鸟粪石法回收化肥厂高浓度氨氮，采用两步沉淀工艺得出氨回收率为80.1%，但未对生成产物进行分析。Rongtai等利用化肥废水生成鸟粪石，通过产物干馏的方法回收氮磷资源，证明了鸟粪石沉淀法回收化肥废水中氨氮的可行性，但研究在实验室条件下进行，未应用到工程中。

因此，鸟粪石沉淀法回收制肥工业废水中氨氮还需进一步工程性研究，使其有效实现更大的环境效益及经济效益。本实验利用中试反应器，采用鸟粪石沉淀法对制肥工业废水中的氨氮进行回收，通过对比不同运行条件得出反应的最佳工况，并进行产物品质研究和经济分析。

1实验材料和方法

1.1实验水质

中试设置在安徽某制肥有限公司浓水池旁边。此公司主要生产合成氨、尿素、复合肥、碳铵、纯碱、三聚氰胺等。浓水池废水主要来自纯碱厂生产废水、制气厂生产废水、三聚氰胺厂生产废水和少量复合肥生产废水以及合成氨压缩机排污水。其水质指标如下：NH4+-N浓度1000～1500mg/L，PO3-P浓度12～25mg/L，COD浓度500～900mg/L，PH在8.2到8.7之间。其中氨氮为首要控制污染物。

1.2实验装置与运行条件

反应系统主要由配水箱及主反应器构成。配水箱由PVC板制作，尺寸为1.8 m *1.8 m *1.2m，均分为4格，每格均设有搅拌桨。主反应器由不锈钢制成，总高1.35m，有效容积为424L，反应器内部安装PH在线监测仪，中间设有可调转速的搅拌器。

主反应器由反应区、沉淀区和泥斗3部分组成（图1）。反应区有效容积98L，沉淀区有效容积311L。原水通过反应区底部进入反应器，通过顶部三角堰出水。。

根据前期的药剂分析，采用氯化镁与氧化镁联用作为镁源时可节约2/3以上的药剂处理费用。因此，中试利用MgCl2与MgO联用作为镁源，采用连续进水和间歇进水2种不同的进料方式。连续进水过程如下：在高氨氮废水中加入适量磷酸氢二钠混合完全，作为一股进水；

另外，将MgCl2和MgO配制成一定浓度的悬浊液作为另一股进水，两者进水量之比为1:1。间歇进水过程为：首先使高浓度氮磷废水进入反应器，在不断搅拌下再将一定配比的氯化镁与氧化镁固体药剂直接投加到反应器中。

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