论文摘要
本文在分析高浓度氨氮废水的研究现状、存在问题和发展趋势的基础上，利用镁盐和磷酸盐进行反应，通过化学沉淀法处理pH值为2、氨氮浓度为1600mg／L的废水。为了能够在不影响处理效果的条件下使处理费用降低，首次提出用矿物质代替化学药剂处理高酸度高浓度氨氮废水的方法。对不同的化学沉淀剂在相同的反应条件下进行比较实验，选择MgSO4·7H2O和Na2HPO4·12H2O作为最佳化学沉淀药剂。通过正交实验方法和单因素优化实验，确定反应的pH值对氨氮去除率和磷去除率的影响最大，其次是Mg∶P∶N配比，而反应温度的影响相对较小，并得到最佳反应条件：Mg∶P∶N物质的量之比为1.3∶1.0∶1.0，pH值为9.7，反应温度为25℃，反应时间为10min。在此条件下，由回归曲线方程y1=-3.046x3+130.337x2-1635.934x+6411.979、y2=0.192x3-8.173x2+102.464x-301.317、y3=17.563x2-382.810x+2077.775和y4=-1.098x2+23.926x-29.841（其中x为pH值，y1为残留氨氮浓度、y2为氨氮去除率、y3为残留磷浓度、y4为磷去除率），得到回归曲线，并由曲线分别求得反应后残留氨氮浓度为18.56mg／L，氨氮去除率为98.84％、残留磷浓度为4.16mg／L、磷去除率为98.34％，由实验测定的反应后残留氨氮浓度为29.76mg／L、氨氮去除率为98.14％、残留磷浓度为7.04mg／L、磷去除率为97.54％。用矿物质水镁石（主要成分为Mg（OH）2）代替氢氧化钠，矿物质泻利盐（主要成分为MgSO4·7H2O）作为镁盐的添加剂处理高酸度高浓度氨氮废水时，在纯药剂处理高酸度高浓度氨氮废水得到的最佳工艺为基础，得出相应的最佳工艺条件：Mg∶P∶N物质的量之比为1.3∶1.0∶1.0，pH值为10，反应温度为25℃，反应时间为20min。在此条件下，由回归曲线方程y1=-0.205x3+3.072x2+0.798x-17.328和y2=-1.848x2+36.820x-85.754，（其中x为pH值，y1为氨氮去除率，y2为磷去除率），得到回归曲线，并由曲线分别求得反应后氨氮去除率92.51％、磷去除率为96.91％，由实验测定的氨氮去除率为94.86％、磷去除率为96.87％。把N∶P配比作为自变量x，pH值作为自变量y，以氨氮去除率、磷去除率为考察指标，分别得到多元回归方程：z=-72.364-168.71x+50.255y+3.0063xy+70.333x2-2.6604y2和z=129.42+116.72x+32.195y-0.475xy-48.082x2-1.5808y2，并对方程进行求导，解得P∶N物质的量之比极值均在1左右，pH值极值均在10左右，与单因素实验确定的最佳反应条件（Mg∶N∶P配比为1.3∶1.0∶1.0，pH值为9.7）接近。将所得的沉淀物进行组成和结构分析，得出沉淀物中含氮量（以N计）为5.0％，含磷（以P2O5计）31.8％，含镁（以MgO计）16.8％。并且经扫描电镜显示，沉淀物呈斜方形的晶体结构，X衍射分析表明沉淀物的主要成分为磷酸铵镁（52％）。可作为缓释肥料使用。经初步经济分析，用矿物质处理1吨高酸度高浓度氨氮废水的处理费用为30.353元，比用纯药剂处理1吨废水所需处理费用少47.258元。