基于污泥减量的鸟粪石回收低浓度氮磷的试验研究

论文摘要

鸟粪石沉淀法可以同时回收污水中的氮、磷两种元素,而且本身是一种高效缓释复合肥料,因此近年来这一技术受到普遍关注。本文主要根据三峡库区城市污水水质情况,结合旁路污泥减量工艺,利用鸟粪石结晶法来去除回收污水中的氮磷。本试验研究主要分为两个部分:一是根据三峡库区城市污水水质特点配制氮磷废水,进行单因素烧杯试验。主要讨论了反应体系的pH值、三种构晶离子的摩尔配比、反应时间和反应强度等因素对鸟粪石的形成和氮磷去除效果的影响;二是将旁路污泥减量工艺模型的厌氧池中的污水作为原水,按照烧杯试验中所得的最佳参数设置并进行试验。试验结果表明,在温度、反应时间和搅拌强度一定的条件下,PO 34?的初始浓度较低时,pH值要调节至10.0左右才有明显结晶生成,并且反应较慢。反应前后的pH变化值一定程度上反映了反应程度,变化越大,说明反应进行越彻底。pH值调节至9.0左右时,生成的鸟粪石结晶体呈斜方晶;当pH值大于10.5时,生成的晶体比较细小,甚至结块。从X射线衍射图谱可以看出,pH值在9.5左右,生成物具有明显的晶体特征。同时,PO 34?初始浓度为1mmol/L（31mg/L）的水样,pH值在10.0到10.5的范围内,c（Mg 2 +）: c（NH 4+ ）: c（PO 34? ）为1:1:1时,均可达到50%左右。若c（Mg 2 +）: c（NH4+ ）: c（PO 34? ）为1.5:1.6:1时,鸟粪石除磷效果最佳,PO 34?去除率在55%左右,而氨氮去除率可达37%;PO 34?初始浓度为2mmol/L（62mg/L）的水样,c（Mg 2 +）: c（NH +4 ）: c（PO 34? ）为1:1:1时,pH值取9.5最佳,磷去除率最高可达75%,氮去除率可达85%。若c（Mg 2 +）: c（NH+4 ）: c（PO 34? ）为1.5:2.0:1时,鸟粪石除磷脱氮效果最佳,PO 34?去除率在80%左右,氨氮去除率在48%左右。此外,反应时间和搅拌强度对鸟粪石除磷脱氮效果的影响都不显著,我们在选择这两个参数的最佳值时,应该从鸟粪石的生成形态和自然沉降回收来考虑。本文认为最佳反应时间为25min,沉淀时间为60min,最佳搅拌速度为200r/min。旁路污泥减量工艺模型的厌氧池水试验研究表明,NH+4去除率约为48.5%,比配水试验相同试验条件下的NH4+去除率要高。其原因可能是由于采用污泥减量工艺中厌氧池污水,水环境比较复杂,虽然试验污水选取的是上清液,但是溶液中仍然会残留一些其他物质,如硝化菌等将NH+4转化为NO3?、NO2?或其他含氮物质。PO 34?去除率为75%,基本与配水试验中相同条件下得出的结果一致。由以上试验结果可知,利用鸟粪石结晶法去除厌氧池上清液的氮磷含量是可行的。最后,本论文对鸟粪石沉淀法回收氮磷技术进行了社会、环境和经济等方面的分析评价,得出鸟粪石结晶沉淀法具有较好的发展前景和实用价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 现有污水处理除磷脱氮的概况
• 1.1.1 生物法脱氮原理
• 1.1.2 物理化学法脱氮原理
• 1.1.3 生物法除磷原理
• 1.1.4 化学方法除磷脱氮原理
• 1.1.5 同步脱氮除磷理论
• 1.2 鸟粪石结晶法概况及应用
• 1.2.1 鸟粪石特点及结晶原理
• 1.2.2 对鸟粪石形成因素的研究
• 1.2.3 对镁添加剂的研究
• 1.2.4 鸟粪石结晶法的工艺研究
• 1.2.5 鸟粪石结晶法在实际工程中的应用
• 1.3 污泥减量工艺的特点及原理
• 1.4 课题研究的意义和主要内容
• 1.4.1 课题研究的意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 2 鸟粪石结晶法除磷脱氮试验设计与试验方法
• 2.1 试验仪器和药品
• 2.2 试验设计与试验方法
• 2.2.1 试验设计
• 2.2.2 试验方法
• 3 pH 值对鸟粪石形成影响
• 3.1 溶液 pH 值对鸟粪石除磷脱氮效果影响的试验设计
• 3.2 试验结果与分析
• 3.3 本章小结
• 4 镁氮投加比例对鸟粪石形成影响
• 4.1 镁氮投加比例对鸟粪石除磷脱氮效果影响的试验设计
• 4.2 试验结果与分析
• 4.3 本章小结
• 5 反应时间和搅拌强度对鸟粪石形成影响
• 5.1 反应时间对鸟粪石除磷脱氮效果的影响
• 5.1.1 反应时间对鸟粪石除磷脱氮效果影响的试验设计
• 5.1.2 试验结果与分析
• 5.2 搅拌强度对鸟粪石除磷脱氮效果的影响
• 5.2.1 搅拌强度对鸟粪石除磷脱氮效果影响的试验设计
• 5.2.2 试验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 6 污泥减量工艺模型的厌氧池中鸟粪石的生成情况
• 6.1 试验水质情况
• 6.2 试验设计
• 6.3 试验结果与分析
• 7 鸟粪石沉淀法回收氮磷的社会、环境和经济效益
• 7.1 社会效益
• 7.2 环境评价
• 7.3 经济评价
• 7.4 综合评价
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文