摘要：本文对某线路板厂的铜氨废水进行分阶段小试试验，对原处理系统氨氮去除效率低的原因进行分析，逐步优化工艺，确定增加用硫酸亚铁破络除铜作为前处理，降低铜离子对磷酸铵镁（MAP）沉淀法除氨氮的影响，提高了氨氮去除率，使处理后的废水达到后续生化处理的进水要求。
关键词：铜氨废水；破络；磷酸铵镁（MAP）沉淀法；
该线路板厂原铜氨废水处理系统主要采用磷酸铵镁（MAP）沉淀法作为预处理，沉淀后出水排到综合废水混合作二次处理。在运行当中发现，采用磷酸铵镁沉淀预处理后的废水氨氮仍然较高，且综合废水出水总铜也不稳定，经常出现超标。通过本次阶段性试验，探讨出处理效果更佳的工艺，为处理系统改造提供具有参考价值的依据。
一、第一阶段试验：
本阶段试验采用原处理系统工艺流程进行。
1、工艺处理流程：铜氨废水→pH调节（pH：4~5）→反应（投加20%MgCL2•6H2O量为40L/T，8%Na3PO4•12H2O量为40L/T）→pH调节（pH：8.5~9）→混凝（10%PAC投加量为：2L/T）→微滤膜系统过滤
2、处理前后水质对比：
图1-1 氨氮对比曲线
图1-2 总铜对比曲线
3、阶段结论
铜氨废水在酸性条件下投加镁盐与磷酸盐，调节pH至8.5~9，通过微滤膜过滤，废水中总铜去除率稳定在96%以上，氨氮去除率20%-40%，波动较大。通过查找相关文献、分析水质数据得出结论为：
（1）由于磷酸铜【Cu3（PO4）2】的溶度积常数ksp为1.4×10-37（25℃），磷酸铵镁【MgNH4PO4】的溶度积常数ksp为2.5×10-13（25℃），前者的溶度积远小于后者，因此铜离子【Cu2+】优先与磷酸根离子【PO43-】反应，生成磷酸铜【Cu3（PO4）2】沉淀。这就造成了在本次试验过程中，废水中的铜离子优先消耗大量磷酸根离子【PO43-】，以致与铵离子【NH4+】和镁离子【Mg2+】反应的磷酸根离子【PO43-】不足，使得铜离子的去除率达到96%以上，但氨氮的去除率仅有20%-40%。
（2）由于大量投加氯化镁，废水硬度高，pH电极结垢严重，容易影响pH检测准确度，膜系统产水通量下降较快，因此微滤膜不适合在磷酸铵镁反应工序后作为过滤单元使用。
二、第二阶段试验
针对上一阶段试验出现的问题，对工艺流程及试验条件作了相应修改。
1、提高磷酸盐用量，改用高磷酸根含量的2水磷酸二氢钠。
2、用絮凝沉淀代替易堵塞的微滤膜过滤。
本阶段试验工艺流程用沉淀代替膜过滤，提高磷酸盐用量。
1、工艺处理流程：铜氨废水→pH调节（pH：4~5，投加26.7%MgCL2•6H2O量为15L/T）→反应（投加13.3%NaH2PO4•2H2O量为30L/T）→pH调节（pH：8.5~9）→混凝（10%PAC投加量为：2L/T）→絮凝（0.5%PAM投加量为：1L/T）→沉淀
2、处理前后水质对比：
图2-1 氨氮对比曲线
图2-2 总铜对比曲线
3、阶段结论
第二阶段试验更换了2水磷酸二氢钠作为磷酸盐，使得磷酸盐有效含量得到提高，出水总铜仍然保持98%以上的高去除率，氨氮去除率为20%-50%，氨氮去除率不稳定，处理效果未有明显改善。
三、第三阶段试验
针对第二阶段试验的结果，总铜去除率高，但氨氮去除率低、波动大，分析判断铜离子的存在除了消耗磷酸根离子外，可能还对磷酸铵镁沉淀反应有干扰。因此，对第三阶段试验工艺流程作出优化，拟先将废水中铜除去，再进行磷酸铵镁沉淀反应。
1、工艺处理流程：铜氨废水→pH调节（pH：4~5，投加20%FeSO4）→pH调节（pH：9~10）→混凝→微滤膜系统过滤→pH调节（pH：4~5，投加26.7%MgCL2•6H2O量为20L/T）→反应（投加13.3%NaH2PO4•2H2O量为40L/T）→pH调节（pH：8.5~9）→混凝（10%PAC投加量为：2L/T）→絮凝（0.5%PAM投加量为：1L/T）→沉淀
2、处理前后水质对比：
图3-1 氨氮对比曲线
图3-2 总铜对比曲线
3、阶段结论
（1）酸性条件下向废水中投加硫酸亚铁对铜氨络合离子【Cu（NH3）42+】进行破络，然后调节pH至9~10使铜离子形成氢氧化铜沉淀去除，通过微滤膜系统进行过滤，膜产水总铜基本保持在2mg/L以内。
（2）膜产水调节pH至偏酸性，投加6水氯化镁和2水磷酸二氢钠，调节pH至8.5~9，反应形成磷酸铵镁沉淀，少量残余的铜离子继续生成磷酸铜沉淀，经混凝沉淀后，出水氨氮去除率达到70%-80%，总铜稳定低于0.3mg/l。
（3）出水经过调节pH至中性后，可以达到进入生化处理系统处理的要求。（氨氮60mg/L左右，总铜0.3mg/L以下。）
四、磷酸铵镁反应的药剂投加量试验
表4-1 加药量与氨氮去除率关系
从上表数据可以看到，随着加药量的增加，氨氮去除率也随着提高。由于废水经预处理后还需进入生化处理系统，从微生物对N元素的需求以及节省药剂两方面因素考虑，按现有废水的原水水质情况，建议氨氮去除率设定在80%左右较为适宜。
根据上表数据，每吨废水（氨氮含量以250mg/l计算），氨氮去除率80%左右，约需投加4公斤6水氯化镁及4公斤2水磷酸二氢钠。由于本文重点不在探讨加药量问题，实际加药量还有节省空间，运行当中还需进一步试验更经济的加药量。
五、结论
通过三个阶段优化工艺的试验，对该线路板厂铜氨废水的处理得到了较为满意的处理效果，为下一步工艺改造提供有价值的参考。
（1）采用磷酸铵镁（MAP）沉淀法处理铜氨废水，为避免铜离子的干扰影响，有必要增加用硫酸亚铁破络除铜工序，大大减少磷酸盐消耗量，节省成本。
（2）由于水量较少，建议原水水质尽量调节均匀，批次进行处理。处理前对原水总铜和氨氮含量进行检测，计算药剂的投加量，减少药剂浪费。
（3）由于加入了大量镁盐，废水硬度升高，导致pH电极很容易结垢，故应经常清洗电极，避免电极结垢影响pH测量准确度。
（4）处理后的废水的氨氮含量和铜含量均已达到生化处理的进水要求，调节pH后进入生化系统处理。应避免与综合废水混合作二次处理，防止氨氮再次与铜离子生成络合物导致综合废水出水铜超标。
参考文献：
[1]鸟粪石结晶沉淀法处理氨氮废水的应用研究[J].苏州科技学院 环保应用技术研究所.污染防治技术.2006（06）
[2]铜氨络离子废水的处理[J].罗耀宗.甘肃环境研究与监测.1997（02）
[3]铜氨废水处理与废铜液回收[J].宫本涛.袁浩.李永德.左洪泽.唐基禄.电镀与精饰.2002.（01）
[4]铜氨制药废水除铜脱氨预处理[J].辛秉清.任洪强.丁丽丽.吴吉春.杨虹.南京大学学报（自然科学）.2007（04）
论文作者:陈志辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
标签：废水论文; 磷酸铵论文; 离子论文; 滤膜论文; 磷酸论文; 量为论文; 磷酸盐论文; 《基层建设》2018年第18期论文;