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磷酸铵镁热分解法再生氨氮沉淀剂工艺的比较研究

作　者: 文艳芬
导　师: 周康根
学　校: 中南大学
专　业: 环境工程
关键词: 氨氮废水磷酸铵镁热分解渗滤液
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

磷酸铵镁（MAP）化学沉淀法处理氨氮废水具有操作简单、受温度和水中重金属离子等影响小、MAP可作为农用缓释肥料回收利用等优点。但由于沉淀剂成本高,加上磷酸铵镁作为缓释肥料的销路有限,影响了该法的实际应用。本论文在进行了MAP化学沉淀法的工艺条件优化的基础上,对MAP的直接热解、NaOH作用下热解和Mg（OH）₂作用下热解三种沉淀剂再生循环利用方法进行了比较研究,考察了热解条件对热解产物脱氮性能的影响,其中包括了药剂比例、热解温度和热解时间等因素;同时,还考察了包括吸附反应温度、吸附反应时间和pH值等氨氮吸附条件对热解产物氨氮吸附行为的影响。MAP在100℃下直接加热3h,所得产物主要为MgHPO₄·3H₂O,在25℃、pH=10下处理NH₃-N为800mg/L氨氮废水,搅拌反应40min后氨氮脱除率达95%。显示了磷酸氢镁具有良好的氨氮吸附性能。NaOH作用下MAP热解反应的最佳条件:以n（MAP）:n（NaOH）=1:1的配比在100℃下加热2h,所得产物主要为MgNaPO₄,在25℃、pH=9下处理NH₃-N为800mg/L氨氮废水,剩余氨氮浓度为1.6mg/L,出水磷浓度为185.6mg/L,显示了MgNaPO₄具有良好的氨氮吸附性能,但出水磷浓度较高。Mg（OH）₂作用下MAP热解反应的最佳条件:以n（MAP）:n（Mg（OH）₂）=1:1的配比在140℃下加热2h,所得产物Mg₃（PO₄）₂·10H₂O,在25℃下、pH=8.5下处理NH₃-N为800mg/L氨氮废水,氨氮脱除率为97.8%,剩余磷浓度为30mg/L。显示了Mg₃（PO₄）₂·10H₂O具有良好的氨氮吸附能力,出水磷浓度较低。最后利用三种不同方法得到的MAP热解产物进行了深圳下坪垃圾填埋场渗滤液中的高浓度氨氮废水的处理实验,脱除率均达到80%以上,尤其是NaOH作用下MAP热解所得产物,氨氮脱除率更高达91.4%,表明以MAP的热解产物作沉淀剂处理垃圾渗滤液中的氨氮是可行的。通过模拟试验以及实际废水试验的数据得出,从氨氮脱除率的角度,在NaOH作用下MAP热解产物的氨氮脱除性能最佳,但出水磷浓度较高;在Mg（OH）₂作用下的MAP热分解产物的氨氮脱除率略低,但出水磷浓度低。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章文献综述  11-28
  1.1 水体中的氮  11
  1.2 水体中氮的危害性  11-12
    1.2.1 造成水体的富营养化  11-12
    1.2.2 降低水体的观赏价值  12
    1.2.3 危害人类及生物的生存  12
    1.2.4 增加污水的处理成本  12
  1.3 水体中氮的来源  12-13
  1.4 氮脱除技术  13-22
    1.4.1 生物法  13-17
    1.4.2 物化法  17-22
  1.5 垃圾渗滤液脱氮  22-27
    1.5.1 渗滤液性质  23-24
    1.5.2 垃圾渗滤液脱氮技术  24-27
  1.6 本课题的目的、意义及主要内容  27-28
第二章实验研究方法  28-35
  2.1 主要试剂与仪器  28-29
    2.1.1 主要试剂  28
    2.1.2 主要仪器  28-29
  2.2 实验方法  29-30
    2.2.1 MAP化学沉淀法去除氨氮  29
    2.2.2 MAP热解  29
    2.2.3 MAP热解产物的氮吸附性能  29
    2.2.4 MAP热解产物可循环性  29-30
    2.2.5 MAP化学沉淀法及其热解产物处理垃圾渗滤液实验  30
  2.3 分析方法  30-35
    2.3.1 氨氮的测定  30-31
    2.3.2 正磷酸根的测定  31-33
    2.3.3 COD的测定  33-34
    2.3.4 晶相分析  34-35
第三章 MAP化学沉淀法去除氨氮  35-43
  3.1 MAP化学沉淀法去除氨氮废水的原理  35
  3.2 MAP化学沉淀法去除氨氮实验结果与讨论  35-41
    3.2.1 氨氮初始浓度的影响  35-36
    3.2.2 平衡pH值的影响  36-38
    3.2.3 反应时间的影响  38
    3.2.4 温度的影响  38-39
    3.2.5 沉淀剂投加比例的影响  39-40
    3.2.6 不同种类的镁盐  40-41
  3.3 沉淀物物相分析  41-42
  3.4 小结  42-43
第四章 MAP直接热解及热解产物的氨氮吸附行为  43-54
  4.1 MAP直接热解反应原理  43-44
  4.2 MAP直接热解实验  44-48
    4.2.1 MAP直接热解实验步骤  44
    4.2.2 热解温度的影响  44-47
    4.2.3 热解时间的影响  47-48
  4.3 MAP直接热解产物的氨氮吸附性能  48-51
    4.3.1 MAP直接热解产物氨氮吸附实验步骤  48
    4.3.2 吸附反应时间的影响  48-49
    4.3.3 吸附反应温度的影响  49
    4.3.4 平衡pH的影响  49-51
  4.4 热解产物的循环脱氮效率  51-53
  4.5 小结  53-54
第五章 NaOH作用下MAP的热解及热解产物的氨氮吸附行为  54-66
  5.1 NaOH作用下MAP热解实验原理  54
  5.2 NaOH作用下MAP热解实验  54-59
    5.2.1 NaOH作用下MAP热解实验步骤  54-55
    5.2.2 n(MAP)∶n(NaOH)∶n(NH_4Cl)配比的影响  55-57
    5.2.3 热解时间的影响  57
    5.2.4 热解温度的影响  57-59
  5.3 NaOH作用下MAP热解产物氨氮吸附实验  59-63
    5.3.1 NaOH作用下MAP热解产物氨氮吸附实验步骤  59
    5.3.2 平衡pH的影响  59-60
    5.3.3 吸附反应温度的影响  60-61
    5.3.4 吸附反应时间的影响  61
    5.3.5 氨氮初始浓度的影响  61-63
  5.4 热解产物的循环脱氮效率  63-65
  5.5 小结  65-66
第六章 Mg(OH)_2作用下MAP的热解及热解产物的氨氮吸附行为  66-77
  6.1 Mg(OH)_2作用下MAP热解实验原理  66
  6.2 Mg(OH)_2作用下MAP热解实验  66-71
    6.2.1 Mg(OH)_2作用下MAP热解实验步骤  66-67
    6.2.2 n(MAP)∶n(Mg(OH)_2)∶n(NH_4Cl)配比的影响  67-69
    6.2.3 热解温度的影响  69-71
    6.2.4 热解时间的影响  71
  6.3 Mg(OH)_2作用下MAP热解产物的氨氮吸附性能  71-74
    6.3.1 Mg(OH)_2作用下MAP热解产物氨氮吸附实验步骤  71-72
    6.3.2 吸附反应温度的影响  72
    6.3.3 吸附反应时间的影响  72-73
    6.3.4 平衡pH的影响  73-74
  6.4 热解产物的循环脱氮效率  74-76
  6.5 小结  76-77
第七章 MAP热解产物循环脱氮效果比较  77-81
第八章化学沉淀法去除垃圾渗滤液中氨氮的试验研究  81-90
  8.1 垃圾填埋厂概况  81-82
  8.2 实验材料及分析方法  82
  8.3 实验步骤  82-83
  8.4 结果与讨论  83-89
    8.4.1 色度的去除  83-85
    8.4.2 无机物的去除  85-87
    8.4.3 有机物的去除  87-89
  8.5 小结  89-90
第九章结论与建议  90-92
  9.1 结论  90-91
  9.2 建议  91-92
参考文献  92-95
致谢  95-96
硕士期间取得的科研成果  96

磷酸铵镁热分解法再生氨氮沉淀剂工艺的比较研究

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