鸟粪石去除氨氮工艺在污水处理中应用

鸟粪石去除氨氮工艺在污水处理中的应用摘要：在陕西省奥维乾元污水处理厂工程中，当进厂污水中氨氮浓度超过250mg/l时，采用鸟粪石沉淀法脱氮技术去除氨氮，有效地保证了污水处理厂的出水水质满足《污水排入城市下水道水质标准》（cj343-2010）要求。文中介绍了鸟粪石沉淀法脱氮技术及其在该工程中的应用情况。

关键词：鸟粪石沉淀法脱氮技术；物化脱氮

中图分类号：f205文献标识码：a文章编号：

1工程概况

陕西省奥维乾元污水处理站工程设计规为4600立方米/日，主要负责处理奥维乾元化工厂的生活污水、气化废水、地面冲洗废水、事故污水和甲醇精馏排放水，处理后的污水水质满足《污水排入城市下水道水质标准》（cj343-2010）要求，并经提升送至城市污水处理厂集中处理。

工程中采用鸟粪石沉淀法脱氮技术去除氨氮，取得了良好的脱氮效果，为后续的生化处理创造了条件。

2鸟粪石去除氨氮工艺介绍

2.1鸟粪石及其形成机理

鸟粪石学名为磷酸铵镁（mgnh4po46h2o），英文简称map，白色粉末无机晶体矿物，相对密度1.71[1]。废水处理中的鸟粪石沉淀法就是将mg2+加入到含有磷酸盐和氨氮的污水中，反应生成难溶的鸟粪石沉淀，以实现废水脱氮的方法[2]。与传统活性污泥法相比，可以减少约49%的污泥体积[2]，而且对实现氨氮资源回收具有重大意义。

在水溶液中，鸟粪石的形成过程可以用以下三个化学方程式来描述：

mg2++po43-+nh4++h2o→mgnh4po46h2o（1）

mg2++hpo42-+nh4++6h2o→mgnh4po46h2o+h+（2）

mg2++h2po4-+nh4++6h2o→mgnh4po46h2o+2h+（3）

鸟粪石的形成受水溶液ph值的影响很大，当溶液中mg2+、nh4+、po43-的活度积大于鸟粪石的溶度积时（鸟粪石的溶度积常数为3.89×10-10~7.08×10-14），会自发沉淀生成鸟粪石。

2.2鸟粪石形成的影响因素

2.2.1ph值

ph条件决定了组成鸟粪石的各种离子在水中达到平衡时的存在形态和活度。只有当鸟粪石沉淀所需的各种离子的活度积超过相应的溶度积时，沉淀才发生。

在一定的范围内，鸟粪石在水中的溶解度随着ph的升高而降低；但当ph升高到一定值时，鸟粪石的溶解度会随ph的升高而增大。有实验证明，当mg2+、nh4+、po43-的摩尔比为1:1:1，废水温度为室温，反应时间15分钟，静止2分钟时，形成鸟粪石沉淀的最佳ph为8.91[3]。

2.2.2沉淀剂的选择

闵敏[4]等人用鸟粪石沉淀法处理养猪场的废水，分别采用mgcl2+na2hpo4、mgso4+na2hpo4、mgo+h3po4、mg（oh）2+h3po4、mgso4+h3po4做沉淀剂，实验表明mgso4+na2hpo4处理效果最好，氨氮去除率可达86%。

2.2.3沉淀剂投加摩尔配比

由化学方程式（1）可知，生成鸟粪石理论的摩尔比mg2+：nh4+：po43-为1:1:1。根据同离子效应，增大mg2+、po43-的配比可促进（1）式向正反应方向进行，从而提高氨氮的去除率，但若增加po43-量，则反应后污水中残余的磷量增加，会带来新的污染。通常在降低磷酸盐投加比例的同时，增加镁盐的投加量，可提高氨氮去除率。

刘小澜[5]等人通过向焦化废水中投加mgcl26h2o和na2hpo46h2o做实验，结果表明，当mg2+、nh4+、po43-的摩尔比为1.4:1:0.8时，氨氮的去除率可达到95%以上，残磷量为9.2mg/l。

3污水处理厂进出水水质及工艺流程

3.1污水处理厂进水水质

污水处理厂处理的污水主要是奥维乾元化工厂的生活污水、气化废水、地面冲洗废水、事故污水和甲醇精馏排放水，从污水综合排放口取样化验，得到污水的水质，经过数据统计后做为设计进水水质，详见表3.1-1。

表3.1-1污水处理厂进水水质

同时，在实测的水质数据中发现，氨氮浓度偶尔会达到400mg/l。

3.2污水处理厂出水水质

处理后的污水送至城市污水处理厂集中处理，排放水质水质满足《污水排入城市下水道水质标准》（cj343-2010）要求。

3.3污水处理厂工艺流程

根据进出水水质确定污水处理厂的工艺流程，详见图3.3-1。

图3.3-1污水处理厂工艺流程图

4鸟粪石去除氨氮工艺的应用

4.1鸟粪石去除氨氮工艺在该工程中的作用

通过污水处理厂进水水质可知，在95%以上时段，原水氨氮浓度在250mg/l以下，此时可通过生物处理使氨氮达标排放；在极端情况时原水氨氮浓度会达到400mg/l，单纯的生物处理无法达标，可先通过加药预处理将氨氮处理到250mg/l以下，再通过生物处理使之达标排放。

该工艺在大部分时间运行时不需要投加磷酸盐和镁盐除氨氮，运行成本低，处理效果能达到相关排放标准；但当需要时，工艺具备极端水质应对处理能力，不至于因来水氨氮含量过高导致系统停产或产生超标排放问题。

工艺考虑污水在进入生化池处理前进行了加药并反应沉淀的预处理，考虑在反应池中投加磷酸氢二钠和氯化镁，通过物化反应和沉淀达到以下效果：

4.1.1物化脱氮

通过投加磷酸氢二钠和氯化镁使氨氮转变成鸟粪石固体沉淀物达到脱氮的目的。

4.1.2物化除钙

通过投加磷酸氢二钠使水中的钙和硫酸反应，形成磷酸钙沉淀，降低钙离子。因为钙离子在好氧系统中会和二氧化碳反应产生碳酸钙，结垢堵塞管道和曝气系统，影响运行状态，降低处理效果。

4.2主要设计参数

原水氨氮浓度超过250mg/l时，磷酸氢二钠投加量为460mg/l，本工程采用纯度为98%的商品磷酸氢二钠，用药量约为2160kg/d；氯化镁投加量为400mg/l，本工程采用纯度为100%的商品氯化镁，用药量约为1840kg/d。

混合池采用机械混合方式，混合时间60秒；沉淀池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池，设计表面负荷1.38m3/m2.h。

5结论

鸟粪石去除氨氮工艺在该工程中得到较好的应用，在原水氨氮浓度超过250mg/l时，仍能保证污水经过处理后达标排放，既降低了污水厂的初期投资和运行费用，又不会对后续污水处理产生冲击，为当地的环境保护做出了重要贡献。

参考文献：

[1]邹安华,孙体昌,邢奕,等.ph对map沉淀法去除肺水肿氨氮的影响[j].环境科学动态,2005(4):4-6.

[2]姚涛,蔡伟民,李龙海.磷酸铵镁法处理含但林废水的研究进展[j].中国给水排水,2005,21（2）:x.

[3]穆大刚,孟范平,赵莹,等.化学沉淀法净化高浓度氨氮废水初步研究[j].青岛大学学报（工