鳥糞石沉淀法處理抗生素發(fā)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(yù)處理抗生素發(fā)酵后階段高濃度氨氮廢水，考察了pH值、Mg2+與Na2HPO4投加量、時(shí)間、溫度對(duì)氨氮去除率的影響。在制藥企業(yè)廢水處理中，以廢治廢，化害為利，變廢為寶，加強(qiáng)三廢資源化。

關(guān)鍵詞：鳥糞石沉淀法;高氨氮廢水;預(yù)處理

制藥企業(yè)在抗生素發(fā)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(duì)后續(xù)生物處理極為不利，水處理后排放容易超標(biāo)。在生物處理前適當(dāng)降低NH3-N濃度，可為后續(xù)生物處理創(chuàng)造良好條件，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

目前，常用的廢水氨氮去除技術(shù)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(yīng)，反應(yīng)生成難溶的鳥糞石沉淀，以實(shí)現(xiàn)廢水中脫氮的方法。對(duì)實(shí)現(xiàn)氨氮資源回收具有重大意義。

本公司生產(chǎn)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?；槔儚U為寶，加強(qiáng)三廢資源化，實(shí)施零排放。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)儀器

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

1.2 試驗(yàn)方法

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

1.3 分析方法

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

2.結(jié)果與討論

2.1 pH值對(duì)氨氮去除率的影響

氨氮濃度8184mg/L，溫度為常溫，取反應(yīng)物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）：n（PO43-）=1：1：1，調(diào)整原水pH值，攪拌反應(yīng)20min，靜置30min，測(cè)定上清液氨氮濃度。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

溶液pH會(huì)影響離子在水中達(dá)到平衡時(shí)的存在形態(tài)和活度，當(dāng)溶液pH較低時(shí)，溶液中存在大量H+，促使反應(yīng)逆向進(jìn)行，不利于鳥糞石結(jié)晶的產(chǎn)生，因此堿性條件更有利于反應(yīng)的進(jìn)行。見表1當(dāng)pH>10時(shí)，反應(yīng)中聞到明顯的氨的氣味，說明反應(yīng)造成了氨的揮發(fā)，去除率也明顯下降。綜合pH對(duì)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(xù)生化處理的要求。

2.2 Mg2+投加量對(duì)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(yīng)物摩爾比n（NH4+）：n（PO43-）=1：1，改變投加Mg2+的量，反應(yīng)物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）=0.8-1.3：1，調(diào)整原水pH值9左右，攪拌反應(yīng)20min，靜置30min，測(cè)定上清液氨氮濃度。試驗(yàn)結(jié)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(yīng)物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）=1.0-1.2。

2.3 Na2HPO4投加量對(duì)氨氮去除率的影響

NaH2PO4酸性較強(qiáng)，投入后，有大量的氣泡產(chǎn)生，操作不易控制。Na3PO4堿性大，投入后，pH>10，要用硫酸回調(diào);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(wěn)定，煮沸則水解成磷酸氫二鈉。所以在實(shí)驗(yàn)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(yīng)物摩爾比n（Mg2+）：n（NH4+）=1.1：1，改變投加Na2HPO4的量，反應(yīng)物摩爾比n（Na2HPO4）：n（NH4+）=0.8-1.3調(diào)整原水pH值9左右，攪拌反應(yīng)20min，靜置30min，測(cè)定上清液氨氮濃度。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖表3可見當(dāng)n（NH4+）：n（PO43-）為1左右，氨氮去除率較高，但投加過多磷鹽為導(dǎo)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(shí)間對(duì)氨氮去除率的影響

反應(yīng)時(shí)間主要取決于鳥糞石晶體的成核速率和成長速率，適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時(shí)間有利于鳥糞石結(jié)晶發(fā)育和沉淀析出。實(shí)驗(yàn)中，投加完試劑，馬上有沉淀析出，在調(diào)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(diào)整原水pH值9左右，攪拌反應(yīng)10min，取樣50 mL，靜置30min，測(cè)定上清液氨氮濃度。間隔10 min各取樣50 mL（共6個(gè)），靜置30min，測(cè)定上清液氨氮濃度。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4實(shí)驗(yàn)研究表明，反應(yīng)時(shí)間對(duì)氨氮去除率影響很小，但反應(yīng)時(shí)間不宜過長，否則會(huì)破壞鳥糞石的結(jié)晶沉淀體系，降低結(jié)晶沉淀性能。另外，反應(yīng)時(shí)間越長，所需的動(dòng)力消耗越多，增加處理費(fèi)用。

2.5 溫度對(duì)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(diào)整反應(yīng)溫度，調(diào)pH值9左右，攪拌反應(yīng)20min，靜置30min，測(cè)定上清液氨氮濃度。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可見，溫度對(duì)鳥糞石的生成有一定的影響，但不明顯。在實(shí)驗(yàn)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(shí)際生產(chǎn)中我們采用常溫反應(yīng)。

3 結(jié)論

①在制藥企業(yè)抗生素發(fā)酵處理后階段用鳥糞石結(jié)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(yīng)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(yīng)時(shí)間約20min，溫度為常溫操作;

②鳥糞石結(jié)晶法去除高氨氮廢水反應(yīng)速度快，受溫度影響小，操作簡(jiǎn)單，沉淀劑就地取材，采用含Mg2+、PO43-的廢水，大大降低處理費(fèi)，實(shí)現(xiàn)以廢治廢，化害為利，變廢為寶，加強(qiáng)三廢資源化。

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