改性沸石去除废水中氨氮的实验研究

论文摘要

淡水资源日趋短缺,而用水需求量不断增长。同时大量含有氨氮和磷的工业废水和生活污水排入天然水体,造成水质量下降,较高的氨氮含量也使得活性污泥生物处理工艺受到抑制,出水氨氮浓度均达不到排放标准。本实验以太原河西北中部污水处理厂经过沉砂池预处理后的废水为研究对象,对浑源沸石去除该水中的氨氮进行探讨,旨在降低氨氮浓度,让其达到一级A排放标准。首先对天然浑源沸石去除氨氮的影响因素进行了研究,包括沸石投加量,沸石的粒径大小、接触时间、pH值、初始氨氮浓度等。并对参数进行了优化选择研究；其次,采用静态法对几种改性方法进行比较,利用加热（不同温度）、酸（不同浓度的盐酸、硫酸、硝酸、不同时间阶段的改性）、碱（氢氧化钠）、盐（氯化铵、不同浓度、不同时间的氯化钠）改性处理的沸石来去除水样中的氨氮,确定最佳的改性方法和条件；并采用小试动态实验对NaCl改性沸石去除氨氮废水的影响因素进行了探讨。结果表明,除氢氧化钠和氯化铵外,其他方法用来改性沸石后对于水样中氨氮的去除都有一定的效果：沸石在温度为300～600℃时改性的沸石对浓度为30-60mg／L的水样的脱氮效果相对较好,综合考察各种因素,本实验选用500℃为最佳改性温度,此时氨氮的去除率达到了75.2%；盐酸改性沸石在盐酸浓度为0.1mol/L时改性沸石对浓度为30-60mg／L的水样的脱氮效果相对较好,最佳投加量是20g,此时氨氮的去除率达到91.1%；硝酸改性沸石在HN03浓度是1. 0mol/L时对氨氮浓度为30～60mg/L的水样的脱氮效果相对较好,沸石投加量为25g时,氨氮的去除率达到91.4%；硫酸改性沸石在H2SO4浓度是O.10mol／L时对氨氮浓度为30-60mg／L的水样的脱氮效果相对较好,当改性沸石投加量为30g时,氨氮的去除率为91.4%；氯化钠改性沸石在氯化钠浓度为0.6mol/L,改性时间为3h左右,0.6mol/L时的NaCl改性沸石对浓度为30-60mg／L的水中氨氮的去除率达到95.9%。在小试动态实验过程中,主要考察了NaCl改性沸石柱吸附氨氮的影响因素,包括流速、COD浓度、温度以及改性沸石柱的高度,其结果表明流速对沸石柱的氨氮吸附性能有很大的影响,流速的增大加快了氨氮的穿透速度,减小了改性沸石的吸附容量。增加改性沸石的柱高,可以延长沸石柱的吸附脱氮时间。水中的COD浓度,10～20℃范围内温度的变化对改性沸石吸附氨氮基本没有影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国水资源现状
• 1.1.2 水体富营养化以及氮磷的危害
• 1.2 脱氮技术研究现状
• 1.2.1 生物脱氮法
• 1.2.2 物化法
• 1.3 本课题研究的目的、内容和意义
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 沸石
• 2.1 沸石的结构与特征
• 2.1.1 沸石的结构
• 2.1.2 沸石的高效吸附性能
• 2.1.3 沸石的阳离子交换性能
• 2.1.4 沸石的催化性
• 2.2 沸石去除氨氮机理
• 2.3 沸石改性方法及机理
• 2.3.1 加热改性
• 2.3.2 无机酸改性
• 2.3.3 无机碱改性
• 2.3.4 无机盐改性
• 2.3.5 稀土改性
• 2.4 沸石在环境保护中的应用研究
• 2.4.1 沸石在水处理中的应用
• 2.4.2 净化空气
• 2.4.3 在环境材料的应用
• 2.4.4 沸石的应用前景
• 2.5 改性沸石去除废水中氮磷的研究现状
• 2.5.1 温度改性沸石去除废水中氨氮的研究现状
• 2.5.2 酸改性沸石净化水中氨氮的研究现状
• 2.5.3 碱改性沸石去除废水中氨氮的研究现状
• 2.5.4 盐改性沸石去除废水中氮磷的研究现状
• 2.5.5 稀土改性沸石去除废水中氮磷的研究现状
• 2.5.6 国外沸石去除废水中氨氮的研究现状
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验主要药品及仪器
• 3.1.1 主要试剂
• 3.1.2 主要材料
• 3.1.3 实验主要仪器
• 3.2 沸石的改性制备
• 3.2.1 加热改性
• 3.2.2 无机酸改性
• 3.2.3 无机碱改性
• 3.2.4 无机盐改性
• 3.3 沸石阳离子交换容量的测定
• 3.4 氨氮标准曲线的绘制
• 3.5 沸石氨氮吸附容量的测定
• 3.5.1 吸附等温线
• 3.5.2 吸附等温线的数学拟合
• 3.6 实验方法
• 3.6.1 静态实验方法
• 3.6.2 小试动态实验方法
• 3.7 实验步骤
• 3.7.1 静态实验的实验步骤
• 3.7.2 小试动态实验步骤
• 第四章 天然浑源沸石去除废水中氨氮的研究
• 4.1 沸石投加量对氨氮去除率的影响
• 4.2 沸石粒径对氨氮去除率的影响
• 4.3 pH值对氨氮去除率的影响
• 4.4 接触时间对氨氮去除率的影响
• 4.5 初始氨氮浓度对氨氮去除率的影响
• 4.6 参数优化
• 4.7 小结
• 第五章 改性浑源沸石去除废水中氨氮的静态实验研究
• 5.1 实验方法
• 5.2 加热改性沸石去除废水中氨氮的研究
• 5.2.1 确定适合改性的最佳温度
• 5.2.1 确定适合改性的最佳时间
• 5.3 盐酸改性沸石去除废水中氨氮的研究
• 5.3.1 盐酸的浓度与氨氮去除率的关系
• 5.3.2 盐酸改性沸石投加量与氨氮去除率的关系
• 5.4 硝酸改性沸石去除废水中氨氮的研究
• 5.4.1 硝酸浓度与氨氮去除率的关系
• 5.4.2 硝酸改性沸石投加量与氨氮去除率的关系
• 5.5 硫酸改性沸石去除废水中氨氮的研究
• 5.5.1 硫酸浓度与氨氮去除率的关系
• 5.5.2 硫酸改性沸石投加量与氨氮去除率的关系
• 5.5.3 无机酸改性沸石与氨氮去除率的关系分析
• 5.6 氢氧化钠改性沸石去除废水中氨氮的研究
• 5.7 氯化铵改性沸石去除废水中氨氮的研究
• 5.8 氯化钠改性沸石去除废水中氨氮的研究
• 5.8.1 改性浓度与氨氮去除率的关系
• 5.8.2 NaCl改性沸石投加量与氨氮去除率的关系
• 5.8.3 改性时间与氨氮去除率的关系
• 5.8.4 改性3小时NaCl改性沸石投加量与氨氮去除率的关系
• 5.8.5 无机盐改性对沸石去除氨氮效果的影响
• 5.9 本章小结
• 第六章 NaCl改性沸石去除废水中氨氮的小试动态实验研究
• 6.1 流速对氨氮去除率的影响
• 6.2 柱高对氨氮去除率的影响
• 6.3 温度对氨氮去除率的影响
• 6.4 原水的COD浓度对改性沸石去除氨氮效果的影响
• 6.5 原水的氨氮浓度变化对氨氮去除率的影响
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论
• 7.1 结论
• 7.1.1 改性沸石去除氨氮的静态实验
• 7.1.2 NaCl改性沸石去除氨氮的小试动态实验
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录