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厌氧养猪废水中磷的化学固定与回收原理研究

作　者: 周建石
导　师: 田爱民；宋永会
学　校: 山东科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 磷酸钙厌氧养猪废水结晶磷回收
分类号: X703.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

从厌氧养猪废水中去除和回收磷（P）元素,对该废水的污染控制和资源化利用具有重要意义,其中磷酸钙（Calcium Phosphate,CP）结晶法是一种主要的工艺。本文系统研究了模拟和实际养猪废水体系中溶液条件对CP结晶反应效率和磷去除率的影响,获得了最佳工艺参数,利用现代仪器分析手段对产物CP进行了表征,并对CP的形成机理进行探讨。首先以模拟废水为处理对象,进行了CP结晶小试烧杯实验,考察了pH值、钙（Ca）盐、氨（NH3）盐、镁（Mg）盐和碳酸根(CO₃^2-)浓度以及多种有机物、晶种等不同条件对CP结晶反应效率、磷去除率的影响,借助扫描电镜-能谱分析仪（SEM-EDX）观察了产物形态,利用X射线衍射仪（XRD）确定了产物成分。研究表明,CP结晶反应的最佳pH值为10.0;随着Ca/P摩尔比的增加,P的去除率增大;最佳的Ca/P摩尔比为2.0,过高的Ca盐投加量对提高反应效率作用不明显;在除磷方面,镁盐和钙盐有类似的性质,都能促进除磷。有铵盐存在的条件下,当Mg²⁺浓度增至一定时,模拟溶液中将有磷酸铵镁（MAP）晶体产生;CO₃^2-通过结合钙离子而减少CP晶体的生成量,使P的去除率大大降低,但不会影响CP的晶形与纯度。以厌氧养猪废水为处理对象,进行了CP结晶小试实验,考察了pH值、Ca、Mg盐投加量及有机物浓度对CP结晶反应效率、磷去除率的影响。研究表明,除了增加的反应物在剂量上有所增加之外,其他的情况与模拟废水大体相当。并且在高pH值条件下增幅较大,但Ca盐浓度的变化不改变反应的最佳pH值;CP结晶反应对废水的色度以及COD_Cr,都有一定的去除作用;有机物浓度的降低,有利于CP结晶反应的进行;XRD、SEM-EDX分析显示,在最佳结晶反应条件下从养猪废水中得到的CP纯度很高。应用空气曝气方式提高养猪废水的pH值,进行CP结晶是完全可行的;pH值随着曝气时间线性升高,最高可达9.21;开始反应后,即有白色絮状沉淀出现,随后逐渐增多。扩大试验仍以曝气为基础,结果符合以钙盐为主的除磷规律,借助扫描电镜-能谱分析仪（SEM--EDX）和X射线衍射仪（XRD）验证磷酸盐结晶法除磷效果非常好。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
1 绪论  12-26
  1.1 课题的提出  12-17
  1.2 国内外研究现状、发展研究  17-21
  1.3 结晶法回收磷研究的目的及可行性  21-24
  1.4 研究内容、方法  24-26
2 烧杯批次模拟实验  26-64
  2.1 不同条件钙离子单独对磷元素的去除  26-30
  2.2 不同条件镁离子单独对磷元素的去除  30-34
  2.3 柠檬酸对磷酸盐沉淀的影响  34-37
  2.4 无水醋酸钠对磷酸盐沉淀的影响  37-40
  2.5 比较沸石晶种对磷酸盐沉淀的影响  40-42
  2.6 碱度(HCO_3~-)对磷酸盐沉淀的影响  42-44
  2.7 铵盐对磷酸盐沉淀的影响  44-46
  2.8 腐植酸对磷酸盐沉淀的影响  46-49
  2.9 适宜钙磷比与石灰除磷分析  49-54
  2.10 不同条件钙、镁离子共同对磷元素的去除  54-60
  2.11 钙、镁和氨离子共同对磷元素的去除  60-64
3 真实废水实验  64-80
  3.1 曝气吹脱法除磷  64-68
  3.2 除磷对有机物浓度及废水COD_(Cr)的影响  68-71
  3.3 石灰作为钙源单独除磷  71-74
  3.4 MgCl_2.6H_2O作为镁源单独除磷  74-77
  3.5 钙镁共同除磷  77-80
4 扩大实验  80-85
  4.1 反应釜除磷  80-83
  4.2 附着材料的选取  83-85
5 磷酸盐沉淀的形成机理研究  85-92
  5.1 晶体的形成原理  85-87
  5.2 羟基磷酸钙形成机理研究  87-90
  5.3 相关磷酸盐晶体的研究  90-92
6 主要结论及建议  92-94
  6.1 主要结论  92-93
  6.2 存在的问题及建议  93-94
参考文献  94-99
在学科研简历  99-100
致谢  100

厌氧养猪废水中磷的化学固定与回收原理研究

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