张学会1，韩祥1，刘燕2
（1.北京龙源环保工程有限公司，北京100044；2.中科合成油工程股份有限公司，北京100028）
［摘 要］磷酸铵镁沉淀法能有效处理高浓度氨氮废水，但由于药剂成本较高，一直未被广泛应用。某钢铁企业烟气脱硫废水氨氮含量高达2 394.6 mg/L、pH为9.02，拟采用磷酸铵镁沉淀法处理至最终出水氨氮含量为150 mg/L。为此，设计N∶P∶Mg=1∶0.8∶1.05作为研究参数，基于相关小试结果，分别对实测氨氮含量为2 394.6 mg/L和设计氨氮含量为1 000 mg/L、500 mg/L的脱硫废水采用磷酸铵镁沉淀法处理的药剂成本进行分析。结果表明，磷酸铵镁沉淀法是处理高氨氮废水的有效方法之一，但药剂成本是决定其能否广泛应用的关键，尚需从废水处理工艺、药剂种类、加药方式等方面予以优化改进。
［关键词］高氨氮脱硫废水；磷酸铵镁沉淀法；工艺流程；药剂成本分析；结果与讨论；建议
［中图分类号］X703.5 ［文献标志码］A ［文章编号］1004-9932（2020）04-0055-03
0 引 言
工业上根据氨氮含量的不同，氨氮废水可划分为三类：高浓度氨氮废水，NH3-N含量＞500 mg/L；中等浓度氨氮废水，NH3-N含量50～500 mg/L；低浓度氨氮废水，NH3-N含量＜50 mg/L。其中，高浓度氨氮废水的处理方法主要有吹脱法、折点氯化法、离子交换法、膜分离法、生物脱氮法、磷酸铵镁（MAP）沉淀法等［1-4］。
磷酸铵镁沉淀法又称鸟粪石法，是一种高浓度氨氮废水的有效处理方法，其工艺流程简单，药剂能够与氨快速反应生成沉淀并易实现固液分离，氨氮去除率可达80%以上［5-6］，产生的磷酸铵镁沉淀物可作为缓释肥料用于农业或者园林绿化。但该法药剂成本较高，因而一直没有被广泛应用。
传统的高氨氮废水处理多采用吹脱法，是高氨氮废水的有效处理方法之一，但其主要缺点是曝气风机的能耗较高，并存在一定的噪声污染，且吹脱出来的氨气一部分被酸性溶液吸收、一部分高点放空，由此造成污染因子的转移，故吹脱法并非一种环境友好型的处理方法。
而磷酸铵镁沉淀法产生的磷酸铵镁沉淀物使废水中的氨氮固化，变为一种缓释肥料，可实现二次利用；对于一些精细化工企业而言，许多副产物可作为磷酸铵镁沉淀法的药剂使用，从而在一定程度上降低处理成本，并符合废物无害化、资源化处置的绿色环保理念。
1 磷酸铵镁沉淀法工艺原理及流程简介
1.1 工艺原理
磷酸铵镁沉淀法的工艺原理是，先通过加碱调节氨氮废水的pH至10左右，同时投加镁盐和磷酸盐，与废水中的氨氮反应生成MgNH4PO4·6H2O沉淀，从而快速降低废水中的氨氮含量。其反应方程式如下：
1.2 工艺流程
1.2.1 水质参数
本试验中高氨氮废水取自某钢铁企业烟气脱硫废水，脱硫工艺采用活性焦法，其废水水质参数如表1。
由表1可以看出，该废水氨氮含量高达2 394.6 mg/L，pH为9.02。拟采用磷酸铵镁沉淀法处理该高浓度氨氮废水，由于磷酸铵镁沉淀法不能完全去除高氨氮废水中的污染因子，只能将氨氮含量迅速降至150 mg/L左右，若想进一步降低氨氮含量，则需耗用大量的处理药剂，这在经济上是不划算的，而当废水中氨氮含量在150 mg/L左右时，工程上有很多低成本的有效处理方法，因此设计最终出水氨氮含量为150 mg/L。
1.2.2 高氨氮脱硫废水处理工艺流程
磷酸铵镁沉淀法处理高氨氮废水工艺系统主要由废水缓冲箱（池）、废水四联箱、一级澄清器、废水两联箱、二级澄清器、排放箱、污泥脱水机（压滤机）、污泥缓冲罐以及相应的废水输送泵、搅拌器等设备组成。脱硫废水先进入废水缓冲箱均质，然后进入废水处理反应箱（废水四联箱）；在废水四联箱内，先通过加入氢氧化钠将溶液pH调节至9～10，随即先后加入磷源和镁源，使磷酸盐和镁盐与废水中的氨氮反应生成沉淀物，再加入絮凝剂使沉淀产物在一级澄清器内分离；一级澄清器溢流水进入废水两联箱，再次调节pH 至11.5左右，以除去废水中多余的Mg2+，然后由泵送入二级澄清器内除去悬浮物；二级澄清器溢流水至出水箱（排放箱），在出水箱内加入盐酸回调出水pH至中性，然后回用至指定系统；一级澄清器、二级澄清器底部流出的污泥则泵入污泥缓冲罐，再由泵送入污泥压滤机脱水，脱水后得到的泥饼外运，压滤液回流至废水缓冲箱。
2 药剂成本分析
2.1 药剂种类
40%的NaOH水溶液；磷源——98%的 Na2HPO4·12H2O固体粉料（工业级）；镁源——97%的MgCl2·6H2O固体粉料（工业级）；30%的HCl水溶液；聚合硫酸铁固体粉末。
2.2 药剂成本分析
废水中氨氮含量的高低通常直接决定着水处理药剂成本的高低。本设计以N∶P∶Mg=1∶0.8∶1.05作为研究参数，为使氨氮反应完全，设计上要添加过量的镁源，且为避免处理后排放废水中磷含量过高，需减少磷源的投加量。
更多内容详见《中氮肥》2020年第4期