磷酸铵镁(MAP)热解产物循环沉氨处理氨氮废水新技术基础研究

随着世界范围对氨氮资源化认识的提高，基于氨氮和磷回收的化学沉淀结晶法的研究异常活跃，由于受化学沉氨过程磷源和水相磷残留的影响，化学沉氨法处理氨氮废水面临着成本和水环境管理标准的双重压力。本项目针对上述问题，重点研究化学沉氨、磷酸铵镁(MAP)热解过程副产物生成机制及调控、热解过程热力学行为和化学沉氨-MAP热解产物循环新工艺的关键影响因子、整体新技术的综合控制条件与优化等，同时研究控制MAP热解反应副产物生成的调控方法；研究建立高效能化学沉氨-热解循环氨氮废水处理新型技术，并对其影响整体技术效能的关键影响因子进行优化研究，实现对氨氮高效去除的同时热能和药剂需求最小化的目标，研究结果将为化学沉氨-MAP热解产物循环处理氨氮废水新工艺的工程应用奠定技术基础。

基于氨氮回收的磷酸铵镁（MAP）化学沉淀结晶法一直是水处理领域的研究热点，该工艺中的磷酸盐消耗及上清液磷酸盐残留、化学药剂成本过高等是制约其推广应用的难题。本项目针对上述问题，重点研究了化学沉氨-MAP热解过程副产物生成机制、热解过程热力学行为和化学沉氨-MAP热解产物循环新工艺的关键影响因子的优化；建立了高效能化学沉氨-热解循环处理氨氮废水新技术，优化了关键影响因子，实现对氨氮高效去除的同时热能和药剂需求最小化的目标，研究结果为化学沉氨-MAP热解产物循环处理氨氮废水新工艺的工程应用奠定技术基础。主要成果如下：. 1. 阐释了MAP热解副产物生成机制，优化了MAP热解过程工艺参数.NaOH碱促热解最佳工艺参数为NaOH 与NH4+摩尔比1:1，热解温度110 °C，热解时间3 h。MgHPO4为MAP热解主产物，同时还生成了部分焦磷酸镁衍生物。. 2. 筛选出MAP热解反应的关键控制参数，建立了MAP热解动力学方程.MAP直接热解为自催化降速的一步降解过程，热解活化能100 KJ/mol左右，热解动力学方程为 f(α) = k0 (l-α)n。NaOH碱促热解过程为双分子基元反应的两步降解，符合 prout-tompkins n-th order (Bna)模型。混合碱碱促热解为三步降解，起始活化能71.6 KJ/mol。. 3. 优化了化学沉氨-MAP热解产物循环处理氨氮废水技术关键控制因素.MAP热解产物处理氨氮废水最佳条件：pH = 9.5，Mg2+ : NH4+ = 1 : 1，时间60 min；温度110 °C时，直接热解产物沉氨效率最大可达84%。当NaOH:Mg(OH)2:NH4+ = 0.5:0.5:1时，混合碱热解产物沉氨率达90%以上，上清液中磷酸盐残留量＜0.5 mg/L。. 4. 构建了化学沉氨-MAP热解产物循环处理氨氮废水新型工艺技术并应用.热解产物循环沉氨酸解最佳工艺参数：pH = 1、温度120°C、时间2 h。混合碱促热解产物循环沉氨工艺效率＞80%。研制出折流式连续流磷酸铵镁结晶反应器(CCSBR)，优化了运行参数，结合响应面建模方法和晶种投加技术考察了CCSBR运行效果：日处理养殖废水能力：60 m3/d；出水NH3-N＜30 mg/L；循环处理六次，平均费用：0.5元/m3。