鸟粪石沉淀法处理抗生素发酵后阶段高氨氮废水

王红锁 张夏平 郝红红 王斌华 舒孟英

摘 要：采用鸟粪石沉淀法预处理抗生素发酵后阶段高浓度氨氮废水，考察了pH值、Mg2+与Na2HPO4投加量、时间、温度对氨氮去除率的影响。在制药企业废水处理中，以废治废，化害为利，变废为宝，加强三废资源化。

关键词：鸟粪石沉淀法;高氨氮废水;预处理

制药企业在抗生素发酵处理后阶段，高浓度氨氮废水多，氨氮含量超10000，排放量大。氨氮浓度过高对后续生物处理极为不利，水处理后排放容易超标。在生物处理前适当降低NH3-N浓度，可为后续生物处理创造良好条件，达到排放标准。

目前，常用的废水氨氮去除技术有下几种：

废水处理中的鸟粪石沉淀（MAP）法就是将Mg2+加入到含有磷酸盐和氨氮的污水中，在碱性条件下反应，反应生成难溶的鸟粪石沉淀，以实现废水中脱氮的方法。对实现氨氮资源回收具有重大意义。

本公司生产工艺车间有大量含Mg2+的废水，可以作为镁源，资源厂有焦磷酸钠可以作为磷源，焦磷酸钠可以水解为磷酸氢二钠。化害为利，变废为宝，加强三废资源化，实施零排放。

1 实验部分

1.1 试验仪器

试验主要仪器：DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器、PHS-3C精密pH计、YP3001N电子天平、UN-1800紫外可见分光光度计。

1.2 试验方法

取公司园区高氨氮废水100mL，按照一定的反应摩尔比依次加入Na2HPO4，取于公司园区含Mg2+的废水（或固体镁盐），用30%的液碱调节pH值，搅拌20min后静置30min，取上清液测定氨氮浓度。

1.3 分析方法

氨氮的测定采用纳氏试剂比色法，磷酸盐的测定采用钼酸铵分光光度法，镁的测定采用铜试剂分离EDTA络合滴定法，COD的测定采用重铬酸钾法。

2.结果与讨论

2.1 pH值对氨氮去除率的影响

氨氮浓度8184mg/L，温度为常温，取反应物摩尔比n（Mg2+）：n（NH4+）：n（PO43-）=1：1：1，调整原水pH值，搅拌反应20min，静置30min，测定上清液氨氮浓度。试验结果见表1。

溶液pH会影响离子在水中达到平衡时的存在形态和活度，当溶液pH较低时，溶液中存在大量H+，促使反应逆向进行，不利于鸟粪石结晶的产生，因此碱性条件更有利于反应的进行。见表1当pH>10时，反应中闻到明显的氨的气味，说明反应造成了氨的挥发，去除率也明显下降。综合pH对磷酸铵镁沉淀生成的影响，溶液的pH值控制在8.5-9.5之间最有利于氨氮的去除，正常操作pH控制为9左右，也满足后续生化处理的要求。

2.2 Mg2+投加量对氨氮去除率的影响

取废水氨氮浓度800mg/L100mL，常温，投加Na2HPO4量不变，取反应物摩尔比n（NH4+）：n（PO43-）=1：1，改变投加Mg2+的量，反应物摩尔比n（Mg2+）：n（NH4+）=0.8-1.3：1，调整原水pH值9左右，搅拌反应20min，静置30min，测定上清液氨氮浓度。试验结果见表2。

表2可见，增加Mg2+投加量，氨氮去除率也随之提高，但超过一定摩尔比，Mg2+过量过多，反尔氨氮去除率降低。我们反应物摩尔比n（Mg2+）：n（NH4+）=1.0-1.2。

2.3 Na2HPO4投加量對氨氮去除率的影响

NaH2PO4酸性较强，投入后，有大量的气泡产生，操作不易控制。Na3PO4碱性大，投入后，pH>10，要用硫酸回调;本公司资源厂有大量的焦磷酸钠，焦磷酸钠水溶液在70℃以下尚稳定，煮沸则水解成磷酸氢二钠。所以在实验中采用Na2HPO4。

取废水氨氮浓度712 mg/L100mL，常温，投加Mg2+量不变，取反应物摩尔比n（Mg2+）：n（NH4+）=1.1：1，改变投加Na2HPO4的量，反应物摩尔比n（Na2HPO4）：n（NH4+）=0.8-1.3调整原水pH值9左右，搅拌反应20min，静置30min，测定上清液氨氮浓度。试验结果见表3。

图表3可见当n（NH4+）：n（PO43-）为1左右，氨氮去除率较高，但投加过多磷盐为导致剩余磷浓度增加，可将n（NH4+）：n（PO43-）控制在0.9-1之间。

2.4 时间对氨氮去除率的影响

反应时间主要取决于鸟粪石晶体的成核速率和成长速率，适当的反应时间有利于鸟粪石结晶发育和沉淀析出。实验中，投加完试剂，马上有沉淀析出，在调pH中，不断有鸟粪石析出。取废水氨氮浓度6003mg/L500mL，常温，投加Mg2+、Na2HPO4量不变，调整原水pH值9左右，搅拌反应10min，取样50 mL，静置30min，测定上清液氨氮浓度。间隔10 min各取样50 mL（共6个），静置30min，测定上清液氨氮浓度。试验结果见表4。

表4实验研究表明，反应时间对氨氮去除率影响很小，但反应时间不宜过长，否则会破坏鸟粪石的结晶沉淀体系，降低结晶沉淀性能。另外，反应时间越长，所需的动力消耗越多，增加处理费用。

2.5 温度对氨氮去除率的影响

取废水氨氮浓度6003mg/L100mL，投加Mg2+、Na2HPO4

量不变，调整反应温度，调pH值9左右，搅拌反应20min，静置30min，测定上清液氨氮浓度。试验结果见表5。

由表5可见，温度对鸟粪石的生成有一定的影响，但不明显。在实验中，温度超过40度，明显可以闻到氨味，加上鸟粪石的溶解度受温度影响也很小，所以，在实际生产中我们采用常温反应。

3 结论

①在制药企业抗生素发酵处理后阶段用鸟粪石结晶法去除高氨氮废水是可行的。采用含Mg2+、PO43-的废水作为沉淀剂，最佳反应条件：pH值为9左右，n（NH4+）：n（PO43-） =1：0.9-1，n（NH4+）：n（Mg2+）=1：1-1.1，反应时间约20min，温度为常温操作;

②鸟粪石结晶法去除高氨氮废水反应速度快，受温度影响小，操作简单，沉淀剂就地取材，采用含Mg2+、PO43-的废水，大大降低处理费，实现以废治废，化害为利，变废为宝，加强三废资源化。

参考文献：

[1]蒋京东，徐远，马三剑，等.鸟粪石结晶沉淀法处理氨氮废水[J].水处理技术，2008，34（2）：45-49.

[2]陈静霞，李咏梅.鸟粪石沉淀法预处理高氨氮废水的镁盐研究[J].环境工程学报，2011，5（12）：2663-2667.

[3]唐登勇，张聪，徐建强，等.鸟粪石沉淀法预处理中等浓度氨氮废水研究[J].应用化工，2018，47（2）：258-261.

[4]孔殿超，崔康平，杨阳，等.鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的影响因素及其产物性质研究[J].安全与环境工程，2010，17（5）：12-16.