MAP处理垃圾渗滤液中氨氮的研究

河南科技2010.1上 垃圾渗滤液为一种高浓度有机废水，由于垃圾渗滤液中含 有大量的氨态氮导致水中的C / N严重失衡，使常规生化处理工 艺对渗滤液的处理难以达到良好的效果。目前，实际工程中常 用吹脱法去除渗滤液中的氨氮，但吹脱法存在尾气回收，“二次 污染”的问题。化学沉淀法作为废水脱氮技术近年来在国内外 受到广泛重视。故本实验的目的是通过研究以磷酸氨镁结晶法 为代表的化学沉淀法对垃圾渗滤液中氨氮的去除效果和运行条 件，寻找新的可行的去除垃圾渗滤液的途径，为实际工程应用提 供一定的参考价值和依据。 一、实验原理 水中的镁离子（Mg +）和磷酸根离子（PO4-）与氨根离子 （NH4+）相结合，产生磷酸氨镁结晶沉淀，从而达到去除渗滤液中 氨氮的目的。具体反应方程式如下： MgCl2.6H2O+2（KH2PO4.2H2O）+NH4+ →MgNH4PO4.6H20↓+2KCl+H3PO4+4H2O+H+ 如反应式所示，渗滤液中得氨根离子以沉淀的形式排出，同 时渗滤液中普遍缺少磷元素，而反应后剩余的磷酸根离子为后 续的生化法处理提供了部分磷源，有利于后续处理。收集的 MAP结晶可用于做肥料、化学试剂、阻火剂等。 二、实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 1.实验器材和试剂。器材：四联搅拌器、可见分光光度计， 25L有机玻璃柱（直径 150mm），JJ-1精密增力电动搅拌器。试 剂：MgCl2.6H2O、KH2PO4.2H2O、NaOH。 2.测定方法。氨氮采用钠氏试剂比色法（GB7479-87）。 3.实验方法和步骤。实验将 500ml装有垃圾渗滤液的烧杯 分置于 4联搅拌器上，用 5mol/L的NaOH溶液调节渗滤液得PH 值，向渗滤液中投加MgCl2.6H2O、KH2PO4.2H2O，待其充分溶解后 进行慢速搅拌，搅拌速度为 150r/min，经一定反应时间，停止搅 拌，静沉后取上清液测定其氨氮浓度。 4.实验水质。实验用水取自沈阳市老虎冲垃圾填埋场，水 质指标见表1。 如表1所示，渗滤液中氨氮浓度较高，对生化法处理有严重 的抑制作用，因此需要对其进行必要的预处理工艺去除氨氮，以 保证后续生化处理工艺的正常运行。 三、烧杯实验 1.pH值对处理效果的影响。根据MAP的反应式可知较高 的 pH值可增加渗滤液中的游离氨量，从而保证反应向正向进 行，有利于渗滤液中氨氮得去除，但当PH值过高时水中得Mg+会 产生Mg（OH）2，NH4+会产生NH3.H2O，两者均对MAP沉淀有不利 影响。 进行试验前，先测定垃圾渗滤液中的氨氮浓度，通过计算保 证向烧杯中投加MgCl2.6H2O、KH2PO4.2H2O使Mg∶N∶P为 1∶1∶1。 利用5mol/L的NaOH溶液调节渗滤液的PH值分别为8.0至11.5， PH值对氨氮去除效果影响如图1所示。 图1 不同pH值条件下氨氮的去除效果 如上图所示，在pH值在8.5左右时对氨氮的去除效果最好， 可达到60%以上。随着pH值的上升，MAP法对氨氮的去除效果 逐步下降，当PH值达到 11.5左右时，反应后上清液由透明变为 略带乳白色，这说明此时不仅水中大量的氢氧根离子（OH-）与铵 根离子（NH4+）结合产生NH3.H2O，降低了MAP结晶对氨氮的去 沈阳建筑大学市政与环境工程学院 傅金祥 张荣新 陈 春 *基金项目：辽宁省科技厅 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目（项目编号 2007219010）；沈阳建筑大学市政与环境省级重点实验室开放 基金资助项目（项目编号HJ-200603）。 表1 垃圾渗滤液水质情况 种类 COD NH3-N 浓度范围 4500~35000mg / L 800~3500mg / L MAP处理垃圾渗滤液中氨氮的研究* 77 河南科技2010.1上 除；同时水中的氢氧根离子（OH-）也与水中的镁离子（Mg2+）结合 产生氢氧化镁沉淀（Mg（OH）2），使得水中的Mg、N、P比例严重失 调，氢氧根离子（OH-）与钙离子（Ca2+），其他渗滤液中得金属离子 结合生成氢氧化钙等沉淀附着与氯化镁的表面，阻碍了MAP反 应的进一步进行，从而影响了氨氮的去除效果。 为进一步确定MAP法的最佳 pH值，选取PH值分别为 8.2， 8.3，8.4，8.5，8.6，8.7，8.8。其具体处理结果如图2所示。 如图2所示，在其他条件相同的条件下pH值在8.6时，MAP 法对氨氮的去除率最高，达到69.2%，故选择pH值8.6为实验过 程中的最佳pH值。 2.搅拌时间对去除效果的影响。通过搅拌可使水中各反应 物充分接触反应，有利于MAP结晶的生成。将渗滤液pH值调节 至 8.6，并投加磷酸二氢钾和氯化镁，使水中的Mg∶N∶P接近 1∶1 ∶1。分别将渗滤液搅拌 0.5h，1h，1.5h，2.0h，2.5h，静沉半 小时后取上清液测定去除效果。 图3 搅拌时间对氨氮去除效果的影响 如图3所示，当搅拌时间设定为0.5h时，由于反应物反应不 充分，故对氨氮的去除效果不佳，仅能达到58%左右。随着搅拌 时间的增加，反应物间能充分接触反应，氨氮的去除率逐渐提 高。但搅拌超过一个小时后，氨氮的去除率增长不多，同时过长 时间的搅拌会将已成型的MAP晶体打碎，不利于沉淀，影响出水 水质。故从实际应用和经济性上的考虑选定搅拌时间为 1h，此 时氨氮去除率约为81.55% 3.Mg/N对氨氮去除效果的影响。调节垃圾渗滤液PH值为 8.6，向渗滤液中投加MgCl2.6H2O，使Mg / N分别为0.8，1，1.2，1.4、 1.6，1.8，2，2.2。搅拌时间 1h后静沉，取上清液测量水中的氨氮 含量。具体数据见图 4。如图 4所示，投加氯化镁后，垃圾渗滤 液中氨氮的去除率随氯化镁的投加量增加而逐渐提高，当Mg / N 为1.4时对氨氮的去除率达到了80.85%，此后投加氯化镁虽然氨 氮的去除率继续增加，但增幅不明显，故从经济上考虑，选择Mg /N为1.4时作为氯化镁的最佳投加量。 4.P/N对氨氮去除效果的影响。考虑到垃圾渗滤液中磷含 量极低，故在本实验中不考虑垃圾渗滤液中磷的含量。调节渗 滤液PH值为 8.6，Mg/N为 1.4，搅拌时间 1h。投加磷酸二氢钾使 垃圾渗滤液中的 P/N分别为 0.8，0.9，1，1.1，1.2，1.3，1.4。反应 后，静置半小时，取上清液测定氨氮的含量。具体数据如图5所 示。 图5 P/N对氨氮去除效果的影响 如图5所示，垃圾渗滤液中氨氮的去除率随磷元素投加量的 增加而增加，当P/N为1时MAP对氨氮的去除率为82.74%，当P/ N为 1.4时MAP对氨氮的去除率为 85.82%，虽然 P/N为 1.4时 MAP对氨氮的去除率要高于P/N为 1时MAP对氨氮的去除率， 但其出水的剩余磷浓度也较高，从实际工程中经济性考虑，同时 考虑到出水中过量的磷元素会使后续生化处理得出水磷量超 标，故选定P/N为1为最佳磷元素的投加量。 四、结论 MAP处理垃圾渗滤液中氨氮的研究为有效处理垃圾渗滤液 中的氨氮提供可靠的实验数据和理论基础。实验方法采用磷酸 铵镁结晶法（MAP法）处理垃圾渗滤液，在进水COD浓度、处理 量一定的条件下，考察PH值、搅拌时间、Mg / N、P / N4个因素对 氨氮去除效率的影响。结果表明： 1.MAP法处理垃圾渗滤液的最佳PH值为8.6，此时NH3.H2O 和金属离子的氢氧化物对反应的影响最小。 2.MAP法处理垃圾渗滤液的最佳沉淀搅拌时间 1h，搅拌时 间过长会将已成型的MAP结晶打碎、溶解，不利于渗滤液中氨氮 的去除。 3.MAP法处理垃圾渗滤液的最佳Mg∶P∶N为 1.4∶1∶1，此时 Mg、P的利用相对充分，对于垃圾渗滤液中氨氮的去除效果最 好。HK 图2 pH值在8.2～8.8范围内的氨氮的去除效果 图4 Mg/N对氨氮去除效果的影响 生态环境 ECO-ENVIRONMENT 78