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摘要：本文从实验及工程角度论述了MAP法处理阳极氧化表面处理含氨氮废水的可行性。通过实验控制：n（NH4+）：n（Mg2+）：n（PO43-）= 1：1：1条件下，pH控制在8.5-9.5效果最好。当ph 10以上，相对运行成本高，除去效率也随着ph进一步升高而降低。当实验控制pH为9.5，氨氮浓度控制在170mg/L，磷酸根浓度过量情况下。控制：n（NH4+）：n（Mg2+）摩尔比大概在1.3左右，氨氮去除效果最高达到了97.85%。通过实际运行发现：阳极氧化废水，在一段物化沉淀出水与二段物化反应系统之间添加MAP反应系统，pH控制在8.5-9.5之间，n（NH4+）：n（Mg2+）摩尔在1.3左右，氨氮去除效果明显，添加MAP法预处理之前氨氮平均浓度80.5mg/L，MAP添加后降低到40.3mg/L效果明显。氨氮预处理去除率提高23.65%。
关键字：氨氮废水；MAP法；阳极氧化
引言
“十三五”期间我国仍然处于工业化中后期，工业化和城市化仍将处于加快阶段，资源能源与环境矛盾将更加集中[1]。“十三五”期间将在“十二五”化学需氧量（COD）和二氧化硫（SO2）两项指标基础上把氨氮和氮氧化物（NOX）纳入总量控制指标。随着我国环保风暴的到来，国家对涉及到重污染行业新批项目的排污标准越来越高，而氨氮作为污染环境和水体富营养化的主要污染物质；氨氮污染对水生生物危害严重，氨氮污染本身形成的非离子氨会对水下生物造成直接危害。非离子氨在进入水生生物体内后，会对水生物的生物酶水解反应和膜稳定性产生破坏作用。
氨氮浓度较高时排入自然水体，易造成水体溶解氧急剧下降、水体鱼类的大量死亡，造成水体富营养化，形成黑臭水体。
因此研究工业废水中高效率除去氨氮方法，是提高水体环境质量，造福人类的重要环保措施之一，绿水青山就是金山银山。
目前氨氮废水的处理主要有以下几种方法[2]：生物法、物理化学法、离子交换法、膜分离法、MAP法、氧化法、高浓度氨氮吹脱等方法。本文将重点阐述MAP法处理阳极氧化废水氨氮的控制工艺及相关参数。
1研究背景
我司是一家从事表面处理行业上市公司，产生废水的工艺主要是阳极氧化表面处理工艺，阳极氧化工艺产生的废水具有含有一类重金属、ph值很低、总磷浓度很高、氨氮浓度较高等特点。
我司阳极废水站共分五股废水：含镍废水、含磷废水、综合废水、脱脂废水、染色废水，其中综合废水的氨氮含量是五股废水进水浓度最高的，平均浓度达到500mg/L。综合废水主要来源于阳极车间的剥黑膜、碱蚀、除灰的后端水洗等工艺，TP、TN、NH3-N都较高，运行实际发现：只是靠简单的前段物化+后段的生化处理很难保证氨氮的达标排放。阳极废水可生化性很低，生化成本运行也较高。
含氨氮的综合废水原处理工艺如下图所示：
图1：综合废水处理工艺
如何降低综合废水物化处理后进入生化系统初始氨氮浓度，提高物化段对高浓度氨氮去除效率，是保证综合废水氨氮达标的关键环节[3]。由于综合废水总磷含量很高，非常适合MAP法去除氨氮，增加MAP预处理单元将有效降低进入生化系统氨氮浓度。氨在水体中化学平衡及平衡常数如下：
2 MAP法去除氨氮机理
MAP法[4]主要是向含氨氮废水中添加镁盐和磷盐，由于我司废水磷盐浓度很高实际运行中不用考虑磷盐的影响，水中氨氮离子和某些阴离子形成不溶于水的复盐，
主要有：MgNH4PO4（MAP）、MnNH4PO4、NiNH4PO4等，且Mn、Zn、Ni均为重金属，水环境危害极大，一般不作为反应沉淀剂，因此通过投加镁盐形成沉淀来去除水中氨氮是较为合理的。
主要反应可用以下离子方程式来表达：
该方法生产的磷酸铵镁（鸟粪石）可以回收利用，可作用建造结构制品的阻火剂或花园土壤的缓释肥，所以从资源利用角度考虑，研究MAP除氨氮具有很重要的意义[5]。
3实验研究
3.1 实验室试验
（1）检测仪器
试验中氨氮采用HJ505-2009钠氏试剂分光光度法，仪器为紫外分光光度计/UV-1750，检出限位0.025mg/L。
（2）实验步骤
实验药品：硫酸镁（MgSO4?7H2O）、氢氧化钠、PAM、聚合氯化铝、磷酸氢二钾（KH2PO4），配成溶液使用。
3.2实验考察的因素
（1）pH的影响
控制n（NH4+）：n（Mg2+）：n（PO43-）= 1：1：1条件下，在适当pH条件下氨氮除去率可达98.48%，通过实验条件分别选取pH为8.5、9.0、9.5、10、10.5，5组数据进行相关实验，氨氮浓度控制在170mg/L，反应停留时间控制在10min。去除结果如下图所示：
图3：镁离子浓度对MAP法氨氮除去影响
4工程实践
通过实验发现MAP法对我司阳极氨氮废水进行实际处理有一定的实际意义
我司进行相关工程实践，本工程把pH控制在8.5-9.5之间，n（NH4+）：n（Mg2+）摩尔比大概在1.3左右，在第二级物化反应前段添加硫酸镁（MgSO4?7H2O），如上图所示在厌氧池池体上添加一加药系统，以反应系统，并添加活性炭吸附油脂及降低COD。在一级物化与二级物化之间添加MAP法除氨氮工序，二级物化沉淀出水氨氮平均浓度由80.5mg/L降低到40.3mg/L，氨氮去除效率提高了23.65%。再经后续的A2/O生化处理，氨氮可完全达标。经过验证在实际运行过程中MAP处理效率可行，作为高氨氮的处理的预处理工序完全可以用于实际工程[6]。
5结论
对于阳极氧化工业含氨氮废水（200mg/L左右），只是简单物化+生化处理，易导致排水氨氮超标[7]，究其原因主要是：1、简单物化对氨氮除去及其有限；2、阳极工业废水生化性较差，碳源相对不足；3、氨氮浓度较高情况下对活性污泥中的微生物也有一定危害。针对阳极氧化工业废水，降低废水进入生化系统氨氮浓度后，可达标排放。
经过上述实验室的实验，及我司做的实际的运行结果，可以得出氨氮浓度在200mg/L阳极氧化废水采用MAP法作为预处理工序，效果较为明显，可用于工程实践。
主要结论如下：
（1）实验控制n（NH4+）：n（Mg2+）：n（PO43-）= 1：1：1条件下，pH控制在8.5-9.5效果较好。如果ph控制10以上，相对运行成本较高，除去效率也随着ph进一步升高而降低。
（2）实验控制pH为9.5，氨氮浓度控制在170mg/L，磷酸根浓度过量情况下n（NH4+）：n（Mg2+）摩尔比大概在1.3左右，氨氮去除效果最高达到了97.85%
（3）我司阳极氧化废水在一段物化沉淀出水与二段物化反应系统，添加MAP反应系统，pH控制在8.5-9.5之间，n（NH4+）：n（Mg2+）摩尔比大概在1.3左右，实际运行效果明显，二段物化沉淀出水氨氮平均浓度由80.5mg/L，降低到40.3mg/L效果明显。
在我司阳极氧化废水，氨氮浓度200mg/L，MAP法得到实际应用，MAP法可去除一部分氨氮，再经过生化处理，我司阳极氧化废水氨氮达标排放，相关工程改造也取得圆满成功[9]。
参考文献
[1]中华人民共和国环境保护部.2016中国环境状况公报（R）.
[2]王孝青.高氨氮废水预处理工艺设计及运行控制技术研究[D].河北，河北科技大学.2016.
[3]鲁秀国，罗军，赖祖明.氨氮废水处理技术发展现状[J].华东交通大学学报.2015，32（2）：130-134.
[4]李臣华，陈自强，等.一种高浓度氨氮兼含酚废水处理方案[J].煤炭加工与综合利用，2014，（2）：63-67.
论文作者:梁红星1,王红永2,潘剑滨1
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/22
标签：废水论文; 阳极论文; 浓度论文; 水体论文; 我司论文; 生化论文; 效果论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;