养殖业污水中分离氨氮后生产磷酸铵镁缓释肥的可行性研究 (修复的)讲解.doc

利用养殖业污水中的高浓度氨氮生产磷酸铵镁缓释肥的可行性研究 一、养殖废水现状 近年来，随着社会经济的飞速发展，人们的生活质量不断提高，对蛋类、肉类、奶类等食品的需求量以平均每年10%左右的速度上升 。这些农副产品需求量的日趋扩大，大大推进了畜禽养殖业的发展。畜牧业产值在农业生产总值中的比重逐步提高，已由1978年的15%提高到2008年的36.7%，畜禽养殖业已经成为农业经济的主体 。 养殖业在给经济发展带来正面效益的同时，也给环境带来了不可避免的负面影响，养殖过程中产生的大量粪污给环境造成了严重的负担。根据环境保护部2009年发布的《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》 (HJ497-2009)中的定义，所谓 “畜禽粪污”就是指畜禽养殖场产生的废水和固体粪便的总称。据2010年2月发布的《第一次全国污染源普查公报》中统计：目前我国农业源COD和总氮排放量分别为1 324.09万t和270.46万 t， 分别占全国总排放量的 43.7%和53.1%。而畜禽养殖粪污作为农业污染源的主要部分，其COD和氨氮排放量分别为1 268.26万t和71.73万t，分别占农业污染源总排放量的96%和38%，占全国总COD和氨氮排放量的41.9%和41.5%。 二、养殖废水处理方法及现状 国内外对规模化畜禽场粪水的处理方法主要有综合利用和处理达标排放两大类。 综合利用是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径。但是，目前由于我国畜禽场饲养管理方式落后，加上综合利用前厌氧处理的不到位，常使畜禽粪水在综合利用的过程中产生许多问题，如废水产生量大、成分复杂、处理后污染物浓度仍很高、所用稀释水量多和受季节灌溉影响等。 对于处理达标排放的来讲，虽然国内外所用的工艺流程大致相同，即固液分离-厌氧消化-好氧处理。但是，对于我国处于微利经营的养殖行业来讲，建设该类粪污处理设施所需的投资太大、运行费用过高。因此，探寻设施投资少、运行费用低和处理高效的养殖业粪污处理方法，已成为解决养殖业污染的关键所在。 高浓度有机废水采用厌氧-好氧联合处理工艺是目前公认的最经济高效方法。采用厌氧-好氧工艺系统的处理实际养殖场废水目前尚少见报道，且已有的厌氧-好氧工艺处理养殖场废水报道，其处理效果均不佳，主要是好氧处理后对厌氧消化液污染物去除效果较差，尤其是氨氮去除率不高，远未达到排放标准。 氨氮是导致水体富营养化进程加快的重要污染物质，随着全球水环境不断恶化及公众环保意识日益增强，各国都纷纷制定了严格的氨氮排放标准，因此，探索经济有效的高浓度氨氮废水处理技术己成为当前水处理领域的热点和难点。 三、利用MAP法与生化工艺相结合处理养殖废水的新工艺 3.1 磷酸铵镁沉淀法（MAP法） 目前，氨氮的处理方法主要有吹脱法、化学沉淀法、离子交换法、电化学氧化法和生物脱氮技术等。化学沉淀法（MPA法）是近年来兴起的一种去除高浓度氨氮的新方法，该方法不仅可以将废水中的氨以沉淀物的形式固定下来，也能将磷固定下来， 相比于其他氨氮去除方法具有操作管理方便，能有效去除废水中的氨氮，最重要的是反应产物作为缓释肥料可以实现氨氮的回收再利用。 3.2 养殖废水生化工艺 养殖废水中的生化处理工艺正如前面介绍，主要是通过厌氧-好氧处理，此处理工艺的特点在于，能将大部分COD分解并达标排放，但是对于氨氮的处理效果却存在着两方面的问题，一是氨氮排放不能达标，特别是国家对于养殖废水处理的要求越来越来严格，氨氮的处理要求也相应增大；二是氨氮处理所消耗的能源比较大，包括碱度剂的投加和水力回流所需能源的增加。尽管如此，氨氮的排放仍然是不尽人意。 3.3 MAP法与生化工艺相结合处理养殖废水新工艺的提出 针对养殖废水中氨氮不能达标的问题，结合MPA法将养殖废水中难以处理的氨氮和总磷通过化学沉淀法固定下来，在去除氨氮的同时生成重要的缓释肥料—磷酸铵镁。本文主要是对此工艺的可行性进行分析讨论。 四、MAP法处理氨氮废水的原理 4.1 MAP MAP是MgNH4PO4(Magnesium Ammonium Phosphate，磷酸铵镁)的简称。它常以六个结晶水的形式存在，即MgNH4PO4?6H2O。MgNH4PO4?6H2O是白色的结晶粉末，相对密度为1.71，相对分于质量为245.41，微溶于冷水，溶于热水和稀酸，不溶于乙醇，遇碱溶液分解。在100°C时失水变成无水盐,热至熔化分解为焦磷酸镁。在工业上由镁盐溶液和磷酸盐溶液相互作用而得。可用作分析试剂、肥料或制药原料。MgNH4PO4?6H2O的溶度积常数KSP=2.5×10-13。其晶体为菱形或斜方形，硬度为2。向氨氮废水中加入镁离子和磷酸根就会生成MAP沉淀，其反应如下： Mg2++NH4++PO43-+6H2O→MgNH4PO4?6H2O↓