以Ca（OH）2为pH调节剂的磷酸氢镁吸附法处理氨氮废水的研究

论文摘要

磷酸铵镁（MAP）化学沉淀法在处理钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业产生的高浓度氨氮废水研究中取得了较大进展，具有反应速度快、所需时间短、生成的沉淀可以作为复合肥而利用等特点，但也暴露了一些缺陷，如沉淀剂的用量大、成本高，需要消耗大量碱对废水的pH进行调整，沉淀产物出路有限，出水难以达标等。本研究采用热分解技术将MAP沉淀物加热分解，制备出磷酸氢镁（MHP）吸附剂处理氨氮废水，收集吸附产物MAP重新热分解为MHP循环使用，解决了沉淀剂用量和沉淀产物出路问题。采用CaO为pH值调节剂，与传统沉淀法使用NaOH相比大大降低碱耗成本。此外，热分解产生的NH3纯度高，以氨水形式收集后可直接使用。MHP吸附工艺处理后的氨氮废水出水采用沸石法深度处理。主要研究内容及结论如下：考察了pH值、温度、初始氨氮浓度对MHP吸附中低浓度氨氮的影响，得到最优工艺条件：NH4Cl体系20～25℃、pH值为9，（NH4）2SO4体系40℃、pH值为9，（NH4）2CO3体系25～30℃、pH值为13.5。MHP的氨氮吸附容量随氨氮浓度的增大而显著上升。考察了MHP剂量、CaO剂量、初始氨氮浓度对MHP吸附高浓度氨氮的影响，得到最优工艺条件：初始NH4+浓度为3.6g／L的NH4Cl模拟废水中，MHP吸附剂按照n（MHP）：n（NH4+）=2：1、CaO按6g／L投加，反应后溶液中氨氮的去除率为82.8％；初始NH4+浓度为8g／L的（NH4）2SO4模拟废水中，MHP吸附剂按照n（MHP）：n（NH4+）=2.5：1、CaO按13.3g／L投加，反应后溶液中氨氮的去除率为50.5％；初始NH4+浓度为3.6g／L的（NH4）2CO3模拟废水中，MHP吸附剂按照n（MHP）：n（NH4+）=1：1、CaO按6g／L投加，反应后溶液中氨氮的去除率为25.0％。NH4Cl体系中MHP吸附剂的循环性能在900mg／L、3.6g／L NH4+废水中随着循环次数的增加不断减弱，在10g／LNH4+废水中则相对稳定。研究了MHP吸附氨氮工艺的原理，对Mg2+-PO43--NH4+-H+-H2O体系进行了热力学平衡研究，包括磷酸平衡、溶解——沉淀平衡关系的计算，绘制了磷酸化合态分布图、lg[Mg2+]～lg[NH4+]关系图、两相共存图、lg[NH4+]～pH与lg[Mg2+]～pH关系图，为各项工艺参数的控制提供了理论依据。将天然丝光沸石改性为性能优良的钠型沸石，对废水进行了深度处理。钠型沸石吸附氨氮的适宜pH值为7.0～8.0，在不同浓度的氨氮废水中均表现出优良的吸附性能。当NH4+浓度为1000mg／L时，沸石吸附量9.67mg／g，氨氮去除率96.7％，残留浓度33.48mg／L。沸石吸附氨氮可用Langmuir等温线很好的描述，沸石具有快速吸附、缓慢平衡的特点，沸石吸附氨氮的离子交换过程符合孔道扩散模型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 氮在废水中的存在状态及危害
• 1.1.1 氮在废水中的存在状态
• 1.1.2 氨氮废水的来源与危害
• 1.2 氨氮废水处理的研究现状
• 1.2.1 吹脱法
• 1.2.2 化学沉淀（MAP）法
• 1.2.3 折点氯化法
• 1.2.4 离子交换法
• 1.2.5 生物处理法
• 1.2.6 膜处理法
• 1.2.7 催化湿式氧化法
• 1.2.8 烟道气治理法
• 1.2.9 其它方法
• 1.3 磷酸氢镁吸附技术的研究现状
• 1.3.1 磷酸氢镁吸附技术的原理与方法
• 1.3.2 磷酸氢镁吸附技术在氨氮的应用现状
• 1.4 沸石法对氨氮废水的深度处理
• 1.4.1 沸石特性及吸附机理
• 1.4.2 沸石改性活化处理
• 1.4.3 沸石吸附的影响因素
• 1.4.4 沸石的再生
• 1.4.5 沸石在氨氮废水中的应用现状
• 1.4.6 沸石在我国的应用前景
• 1.5 研究目的及思路
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究思路
• 第二章 MHP吸附剂的制备
• 2.1 实验研究方法
• 2.1.1 主要试剂与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 分析方法
• 2.2 沉淀法制备MAP的工艺条件
• 2.2.1 pH值对MAP沉淀过程的影响
• 2.2.2 配比对MAP沉淀过程的影响
• 2.2.3 反应时间对MAP沉淀的影响
• 2.3 MHP的制备
• 2.3.1 MAP热分解制备MHP工艺条件的组合
• 2.3.2 MAP热分解质量衡算
• 2.4 小结
• 第三章 MHP吸附法处理中低浓度氨氮废水工艺参数的优化
• 3.1 实验研究方法
• 3.1.1 主要试剂与仪器
• 3.1.2 实验研究方法
• 3.1.3 分析方法
• 3.2 吸附条件对磷酸氢镁吸附废水中氨氮的影响
• 3.2.1 MHP投加量对氨氮去除效果的影响
• 3.2.2 不同废水体系中pH值对MHP氨氮去除效果的影响
• 3.2.3 温度对MHP吸附氨氮效果的影响
• 3.2.4 初始氨氮浓度对MHP吸附效果的影响
• 3.3 磷酸氢镁吸附剂的循环性能
• 3.3.1 MHP循环使用流程及影响因素
• 3.3.2 三种废水体系磷酸氢镁吸附剂的循环实验
• 3.4 小结
• 第四章 MHP吸附剂脱除高浓度氨氮行为的研究
• 4.1 实验研究方法
• 4.1.1 主要试剂和仪器
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 分析方法
• 4.2 不同废水体系中MHP的用量对吸附效果的影响
• 4.3 不同废水体系在不同氨氮浓度下CAO的用量
• 4Cl废水中CaO的用量对氨氮脱除效果的影响'>4.3.1 NH₄Cl废水中CaO的用量对氨氮脱除效果的影响
• 4）₂SO₄废水中CaO的用量对氨氮脱除效果的影响'>4.3.2 （NH₄）₂SO₄废水中CaO的用量对氨氮脱除效果的影响
• 4）₂CO₃废水中CaO的用量对氨氮脱除效果的影响'>4.3.3 （NH₄）₂CO₃废水中CaO的用量对氨氮脱除效果的影响
• 4.3.4 三种废水体系的pH值条件
• 4.4 初始氨氮浓度对不同废水体系的影响
• 4.5 MHP在高浓度氨氮废水中的循环性能
• 4.6 小结
• 2+-PO₄^3--NH₄⁺-H⁺-H₂O体系热力学平衡研究'>第五章 Mg²⁺-PO₄^3--NH₄⁺-H⁺-H₂O体系热力学平衡研究
• 5.1 热力学计算
• 5.1.1 磷酸平衡
• 2+]～lg[NH₄⁺]关系图'>5.1.2 lg[Mg²⁺]～lg[NH₄⁺]关系图
• 4⁺]～pH与lg[Mg²⁺]～pH关系图'>5.1.3 lg[NH₄⁺]～pH与lg[Mg²⁺]～pH关系图
• 5.2 小结
• 第六章 钠型沸石对氨氮废水的深度处理及动力学研究
• 6.1 实验研究方法
• 6.1.1 实验材料
• 6.1.2 实验方法
• 6.1.3 分析方法
• 6.2 沸石的钠型活化改性
• 6.2.1 NaCl溶液浓度对沸石改性效果的影响
• 6.2.2 pH对沸石改性效果的影响
• 6.2.3 盐浸时间对沸石改性效果的影响
• 6.3 钠型沸石对氨氮废水的深度处理
• 6.3.1 废水pH值对钠型沸石吸附氨氮效果的影响
• 6.3.2 初始氨氮浓度对钠型沸石吸附氨氮效果的影响
• 6.4 吸附等温线
• 6.5 吸附动力学
• 6.5.1 吸附动力学曲线
• 6.5.2 孔道扩散动力学模型
• 6.6 小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要的研究成果