磷酸銨鎂結(jié)晶法去除和回收煤氣化廢水中的氨氮.pdf

1、煤氣化廢水中含有大量氨氮和酚類等物質(zhì)，由于濃度和毒性高，無法直接生化處理。如果大量氨氮進(jìn)入自然水體會(huì)引起水體的富營養(yǎng)化，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。同時(shí)氮也是寶貴的工農(nóng)業(yè)資源，有必要回收利用。在研究煤氣化廢水特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇磷酸銨鎂（Magnesium Ammonium Phosphate, MAP）結(jié)晶法處理煤氣化廢水中的氨氮，達(dá)到回收資源，保護(hù)環(huán)境的目的。利用實(shí)際煤氣化廢水進(jìn)行了小試實(shí)驗(yàn)，研究MAP最佳反應(yīng)參數(shù)。同時(shí)運(yùn)用FLUENT計(jì)算

2、流體力學(xué)模擬軟件，模擬并優(yōu)化了 MAP反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于新型MAP結(jié)晶反應(yīng)器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試實(shí)驗(yàn)，確定其最佳運(yùn)行參數(shù)。
　　結(jié)果表明，煤氣化廢水中的高濃度酚類不會(huì)影響MAP反應(yīng)的進(jìn)行。對(duì)MAP結(jié)晶法處理煤氣化廢水中的氨氮進(jìn)行小試實(shí)驗(yàn)時(shí)，P/N和Mg/N摩爾比是最重要的反應(yīng)參數(shù)。當(dāng)P/N、Mg/N摩爾分別比為1.1和1.2時(shí)，氨氮的去除率可達(dá)到98％，同時(shí)殘余PO43-保持在一個(gè)相對(duì)較低的水平。經(jīng)過正交優(yōu)化，在保證NH4+-

3、N去除率的前提下，降低殘余PO43--P濃度，得到該工藝的處理煤氣化廢水的最佳反應(yīng)條件為pH9.5，反應(yīng)時(shí)間9.1min，攪拌轉(zhuǎn)速120rpm，沉淀時(shí)間1.5h，P/N摩爾比為1.0，Mg/N摩爾比為1.2~1.3。
　　基于小試實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)了新型MAP結(jié)晶反應(yīng)器，并利用FLENUT計(jì)算流體力學(xué)軟件對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬優(yōu)化和放大。通過對(duì)不同攪拌槳產(chǎn)生的速度場(chǎng)和湍流能的比較，表明長形攪拌槳產(chǎn)生的流場(chǎng)速度值和湍流能均最大且分布均勻。消

4、能板模擬中研究發(fā)現(xiàn)，增加消能板后出口處速度顯著減小。5種不同結(jié)構(gòu)的消能板中，特別消能板消能效果最好，消能效果達(dá)到95%。在儲(chǔ)泥量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)泥量的變化對(duì)于出水速度基本沒有影響，因此可以按照設(shè)計(jì)量滿負(fù)荷承載MAP晶體，減少排泥次數(shù)。
　　根據(jù)小試實(shí)驗(yàn)和反應(yīng)器的研究，運(yùn)用新型 MAP中試結(jié)晶反應(yīng)器在現(xiàn)場(chǎng)展開連續(xù)流實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明 MAP中試結(jié)晶反應(yīng)器可有效的去除煤氣化廢水中的氨氮，去除率保持在90%以上，并且出水磷濃度保持在非常低

5、的范圍，不會(huì)造成二次污染。MAP中試結(jié)晶反應(yīng)器最佳運(yùn)行參數(shù)為：進(jìn)水氨氮濃度2000mg/L左右，pH為8.5～9.5，THRT為1.71h，攪拌轉(zhuǎn)速120rpm，P/N摩爾比0.9~1.0，Mg/N摩爾比1.2左右，排泥間隔4h。在最佳運(yùn)行參數(shù)下，反應(yīng)器日處理能力為5.5t/d，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　對(duì)中試實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物做化學(xué)成分分析發(fā)現(xiàn)，沉淀物 MAP純度基本不隨反應(yīng)條件的變化而變化，保持在85%左右。并且通過顯微照片可以發(fā)現(xiàn)，沉淀物

6、中絕大多數(shù)都是正菱形晶體即MAP晶體。
　　通過簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)分析，發(fā)現(xiàn)在最佳運(yùn)行參數(shù)條件下，處理成本為盈余0.52￥/m3（不考慮設(shè)施投資、電能和人工費(fèi)等）盈余的這部分錢可以部分抵消設(shè)施投資、電能和人工費(fèi)等，將處理成本控制在一個(gè)可以接受的范圍。這為MAP結(jié)晶法的工業(yè)運(yùn)用提供了良好的先決條件。
　　MAP結(jié)晶法處理煤氣化高濃度氨氮廢水，具有操作簡(jiǎn)單、處理效果好的特點(diǎn)。因此在中試實(shí)驗(yàn)研究成果基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步推動(dòng) MAP技術(shù)實(shí)際生