鳥糞石沉淀法處理抗生素發酵后階段高氨氮廢水

王紅鎖 張夏平 郝紅紅 王斌華 舒孟英

摘 要：采用鳥糞石沉淀法預處理抗生素發酵后階段高濃度氨氮廢水，考察了pH值、Mg2+與Na2HPO4投加量、時間、溫度對氨氮去除率的影響。在制藥企業廢水處理中，以廢治廢，化害為利，變廢為寶，加強三廢資源化。

關鍵詞：鳥糞石沉淀法;高氨氮廢水;預處理

制藥企業在抗生素發酵處理后階段，高濃度氨氮廢水多，氨氮含量超10000，排放量大。氨氮濃度過高對后續生物處理極為不利，水處理后排放容易超標。在生物處理前適當降低NH3-N濃度，可為后續生物處理創造良好條件，達到排放標準。

目前，常用的廢水氨氮去除技術有下幾種：

廢水處理中的鳥糞石沉淀（MAP）法就是將Mg2+加入到含有磷酸鹽和氨氮的污水中，在堿性條件下反應，反應生成難溶的鳥糞石沉淀，以實現廢水中脫氮的方法。對實現氨氮資源回收具有重大意義。

本公司生產工藝車間有大量含Mg2+的廢水，可以作為鎂源，資源廠有焦磷酸鈉可以作為磷源，焦磷酸鈉可以水解為磷酸氫二鈉。化害為利，變廢為寶，加強三廢資源化，實施零排放。

1 實驗部分

1.1 試驗儀器

試驗主要儀器：DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、PHS-3C精密pH計、YP3001N電子天平、UN-1800紫外可見分光光度計。

1.2 試驗方法

取公司園區高氨氮廢水100mL，按照一定的反應摩爾比依次加入Na2HPO4，取于公司園區含Mg2+的廢水（或固體鎂鹽），用30%的液堿調節pH值，攪拌20min后靜置30min，取上清液測定氨氮濃度。

1.3 分析方法

氨氮的測定采用納氏試劑比色法，磷酸鹽的測定采用鉬酸銨分光光度法，鎂的測定采用銅試劑分離EDTA絡合滴定法，COD的測定采用重鉻酸鉀法。

2.結果與討論

2.1 pH值對氨氮去除率的影響

氨氮濃度8184mg/L，溫度為常溫，取反應物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）：n（PO43-）=1：1：1，調整原水pH值，攪拌反應20min，靜置30min，測定上清液氨氮濃度。試驗結果見表1。

溶液pH會影響離子在水中達到平衡時的存在形態和活度，當溶液pH較低時，溶液中存在大量H+，促使反應逆向進行，不利于鳥糞石結晶的產生，因此堿性條件更有利于反應的進行。見表1當pH>10時，反應中聞到明顯的氨的氣味，說明反應造成了氨的揮發，去除率也明顯下降。綜合pH對磷酸銨鎂沉淀生成的影響，溶液的pH值控制在8.5-9.5之間最有利于氨氮的去除，正常操作pH控制為9左右，也滿足后續生化處理的要求。

2.2 Mg2+投加量對氨氮去除率的影響

取廢水氨氮濃度800mg/L100mL，常溫，投加Na2HPO4量不變，取反應物摩爾比n（NH4+）：n（PO43-）=1：1，改變投加Mg2+的量，反應物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）=0.8-1.3：1，調整原水pH值9左右，攪拌反應20min，靜置30min，測定上清液氨氮濃度。試驗結果見表2。

表2可見，增加Mg2+投加量，氨氮去除率也隨之提高，但超過一定摩爾比，Mg2+過量過多，反爾氨氮去除率降低。我們反應物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）=1.0-1.2。

2.3 Na2HPO4投加量對氨氮去除率的影響

NaH2PO4酸性較強，投入后，有大量的氣泡產生，操作不易控制。Na3PO4堿性大，投入后，pH>10，要用硫酸回調;本公司資源廠有大量的焦磷酸鈉，焦磷酸鈉水溶液在70℃以下尚穩定，煮沸則水解成磷酸氫二鈉。所以在實驗中采用Na2HPO4。

取廢水氨氮濃度712 mg/L100mL，常溫，投加Mg2+量不變，取反應物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）=1.1：1，改變投加Na2HPO4的量，反應物摩爾比n（Na2HPO4）：n（NH4+）=0.8-1.3調整原水pH值9左右，攪拌反應20min，靜置30min，測定上清液氨氮濃度。試驗結果見表3。

圖表3可見當n（NH4+）：n（PO43-）為1左右，氨氮去除率較高，但投加過多磷鹽為導致剩余磷濃度增加，可將n（NH4+）：n（PO43-）控制在0.9-1之間。

2.4 時間對氨氮去除率的影響

反應時間主要取決于鳥糞石晶體的成核速率和成長速率，適當的反應時間有利于鳥糞石結晶發育和沉淀析出。實驗中，投加完試劑，馬上有沉淀析出，在調pH中，不斷有鳥糞石析出。取廢水氨氮濃度6003mg/L500mL，常溫，投加Mg2+、Na2HPO4量不變，調整原水pH值9左右，攪拌反應10min，取樣50 mL，靜置30min，測定上清液氨氮濃度。間隔10 min各取樣50 mL（共6個），靜置30min，測定上清液氨氮濃度。試驗結果見表4。

表4實驗研究表明，反應時間對氨氮去除率影響很小，但反應時間不宜過長，否則會破壞鳥糞石的結晶沉淀體系，降低結晶沉淀性能。另外，反應時間越長，所需的動力消耗越多，增加處理費用。

2.5 溫度對氨氮去除率的影響

取廢水氨氮濃度6003mg/L100mL，投加Mg2+、Na2HPO4

量不變，調整反應溫度，調pH值9左右，攪拌反應20min，靜置30min，測定上清液氨氮濃度。試驗結果見表5。

由表5可見，溫度對鳥糞石的生成有一定的影響，但不明顯。在實驗中，溫度超過40度，明顯可以聞到氨味，加上鳥糞石的溶解度受溫度影響也很小，所以，在實際生產中我們采用常溫反應。

3 結論

①在制藥企業抗生素發酵處理后階段用鳥糞石結晶法去除高氨氮廢水是可行的。采用含Mg2+、PO43-的廢水作為沉淀劑，最佳反應條件：pH值為9左右，n（NH4+）：n（PO43-） =1：0.9-1，n（NH4+）：n（Mg2+）=1：1-1.1，反應時間約20min，溫度為常溫操作;

②鳥糞石結晶法去除高氨氮廢水反應速度快，受溫度影響小，操作簡單，沉淀劑就地取材，采用含Mg2+、PO43-的廢水，大大降低處理費，實現以廢治廢，化害為利，變廢為寶，加強三廢資源化。

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