磷酸镁铵沉淀—沸石吸附法在海水养殖氨氮处理中的应用研究

论文摘要

目前水产养殖废水的处理方法大都借鉴传统污水处理的方法,特别对于海水养殖废水的处理来说,其盐度效应、水中污染结构与常见陆源污水的差异等因素增加了海水养殖废水的处理难度。其中,氨氮已成为制约水产养殖环境的主要胁迫因子,也是最难以去除的物质。现有的物理、化学处理技术对于溶解性的小分子氨氮不能有效地去除,虽然生物法去除氨氮已取得成果,但其效用不能持久稳定,抗不良环境冲击能力差。磷酸镁铵化学沉淀法除氨具有工艺简单、处理效果好等优点,但还未应用于低浓度氨氮废水的处理中,尤其是海水养殖废水的氨氮处理。本试验在单独对CaHPO4和镁离子化学沉淀法、沸石吸附法去除低浓度氨氮进行了静态试验并初步讨论了其反应机理的基础上,考察了影响磷酸镁铵沉淀-沸石吸附反应去除低浓度氨氮的效果的动力学因素,并将磷酸镁铵沉淀-沸石吸附滤床应用于海水养殖氨氮处理的小试中。对CaHPO4和镁离子化学沉淀法、沸石吸附法去除低浓度氨氮进行了静态试验的结果如下：镁离子浓度为0.054mol／L,CaHPO4的投加量为1.36g,反应时间15min,反应温度25℃的条件下,CaHPO4和镁离子化学沉淀法处理氨氮初始浓度为1mg／-10mg/L之间的模拟海水氨氮废水的氨氮去除率均在90%以上；在25℃,沸石投加量为2g时,用沸石吸附法处理浓度为1mg/L、3mg/L、5mg/L、7mg/L、9mg/L、10mg/L的氨氮模拟海水废水,测得去除率分别为：99.89%、98.9%、98.1%、97.6%、96.3%、95.9%,沸石吸附低浓度氨氮的过程适合用Freundlich等温吸附式来描述。出于提高CaHPO4和镁离子化学沉淀法去除氨氮的效率和易于工程化应用的考虑,将磷酸镁铵沉淀反应层和沸石吸附层填入自行设计的反应滤床,初步考察了影响滤床去除氨氮效果的动力学因素。结果显示：室温条件下,填料高度为30cm,进水速度为60L／h,氨氮浓度为1mg/L、3mg/L、5mg/L、7mg/L、9mg/L时,氨氮去除率在84%-95%之间,随氨氮浓度增大,去除率也减小,但均保持在80%以上最后,以养殖南美白对虾为例,将组合滤床应用于海水循环养殖的小试中。在整个饲养期间,水质稳定,出水氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮、DO、COD、pH指标均达到养殖水标准；经过37d的饲养,南美白对虾的平均体重由2.63g增长到6.34g,试验结束时,养殖密度达到2.0922kg／m3,南美白对虾的存活率达到82.5%。磷酸镁铵沉淀-沸石吸附滤床易于操作、成本低廉、实用性强,控制了养殖水体的氨氮浓度,维持了养殖环境的生态平衡,起到净化环境的作用,综合效益良好,为工厂化海水养鱼提供了一种新的方法和模式。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1 水产养殖业的发展方向及关键性问题
• 1.1 水产养殖业的发展现状及对环境的影响
• 1.2 工厂化水产养殖水处理系统的主要工艺及关键问题
• 1.3 养殖废水处理技术与传统污水处理的区别
• 2 海水养殖水体中主要理化因子
• 2.1 氨氮
• 2.2 盐度
• 2.3 pH值
• 2.4 溶解氧
• 2.5 总悬浮颗粒物TSS
• 2.6 有机物
• 2.7 亚硝酸氮、硫化氢、硝酸氮
• 3 海水养殖水体中的氨氮处理技术及其研究现状
• 3.1 生物法
• 3.2 环境矿物法
• 4 磷酸镁铵沉淀法处理氨氮废水的研究进展
• 4.1 磷酸镁铵沉淀法除氨的基本原理
• 4.2 影响磷酸镁铵沉淀法除氨的主要因素
• 5 本课题研究的目的、意义及主要内容
• 第二章 磷酸镁铵沉淀法处理模拟海水氨氮废水的试验研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 氨氮标准曲线
• 2.2 沉淀剂的投加量
• 2.3 影响氨氮去除率的因素
• 3 磷酸镁铵沉淀法处理低氨氮模拟养殖海水废水的理论分析
• 4 小结
• 第三章 沸石处理模拟海水氨氮废水试验研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 沸石加入量去氨氮去除率的影响
• 2.2 pH值对氨氮去除率的影响
• 2.3 氨氮初始浓度对去除率的影响
• 2.4 反应时间对氨氮去除率的影响
• 2.5 反应温度对氨氮去除率的影响
• 3 沸石处理模拟养殖海水废水氨氮的理论分析
• 4 小结
• 第四章 磷酸镁铵沉淀-沸石吸附滤床处理模拟海水养殖废水氨氮的初探
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 2 结果与讨论
• 2.1 动态试验
• 2.2 讨论
• 3 小结
• 第五章 磷酸镁铵沉淀-沸石吸附滤床在循环海水养殖南美白对虾水处理中的小试
• 1 材料与方法
• 1.1 主要试验设备与流程
• 1.2 试验方法
• 2 试验结果与分析
• 2.1 水质指标测定结果
• 2.2 南美白对虾饲养结果
• 3 讨论
• 4 小结
• 5 展望
• 创新点
• 参考文献