以鸟粪石形式从污水处理厂同时回收氨氮和磷的研究

摘要

氮磷污染是引起水体富营养化的重要原因，经济而有效地控制氮磷污染已成为当前亟待解决的环保问题。目前，在污水处理中，变传统的“处理”为现代的“回收”越来越得到世界各国学者与政府的高度重视。因控制水体富营养化而实施生物营养物去除的污水厂中，某些工艺单元如厌氧区、污泥浓缩池、污泥消化池、脱水机房等的液流中富含氨氮和磷酸根，这为氮和磷的回收创造了条件。本文所研究的鸟粪石沉淀法即是一种可同时从污水中回收氮和磷的技术。 本试验采用化学沉淀法原理，向氮磷污水中投加含Mg2+和PO3-离子的药剂，使污水中的氨氮和磷以鸟粪石(磷酸铵镁，MgNH4P04'6H20)的形式沉淀出来，从而同时回收污水中的氮和磷。在试验研究过程中，首先，通过大量试验确定最佳化学沉淀药剂为Na2HP04·12H20和MgS04·7H20，搅拌速度100r/min，反应时间10min。其次，确定pH值、N：P配比、Mg：P配比和反应温度为影响反应平衡的主要因素，并采用正交试验方法和单因素优化试验，探讨得出反应的最佳工艺条件为：pH=9.5，N：P=1.1，Mg：P=1.3，并在该最佳工艺条件下进行试验，磷的回收率可达98﹪，氨氮的回收率可达88﹪。然后，本研究对反应沉淀物的物理和化学性质进行了分析，结果表明，沉淀物的沉降性能较好，且单位体积废水的沉淀物产量及N，P，Mg的含量与鸟粪石理论值相近；扫描电镜表明，沉淀物的主要成分是鸟粪石。并对沉淀物鸟粪石的肥料特性做了简要分析，开拓了鸟粪石作为高效复合肥料使用的研究思路。以鸟粪石沉淀法从污水厂同时回收氨氮和磷，可以有效补充日益短缺的氮磷资源，真正实现了“变废为宝”的目的，满足了社会、经济和环境可持续发展的要求。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1水体富营养化

1.1.2氮磷废水处理的研究现状及主要处理技术

1.1.3磷回收的研究现状及主要处理技术

1.2鸟粪石沉淀法脱氮除磷的研究

1.3本研究的主要内容及研究意义

1.3.1主要内容

1.3.2研究意义

第2章鸟粪石法同时回收氮磷的工艺条件研究

2.1前言

2.2实验方法和材料

2.2.1实验废水

2.2.2实验方法

2.2.3实验仪器

2.3分析方法

2.3.1氨氮的测定方法：纳氏试剂比色法

2.3.2磷的测定方法：钼酸铵分光光度法

2.3.3镁的测定方法：铜试剂分离EDTA络合滴定法

2.4实验分析、测定中遇到的问题及解决办法

2.4.1测定氨氮和磷的浓度时遇到的问题及解决办法

2.4.2测定镁的浓度时遇到的问题及解决办法

2.5实验结果与讨论

2.5.1反应药剂及操作条件的选择

2.5.2正交试验设计

2.5.3单因素优化试验

2.5.4最优工艺试验研究

2.6小结

第3章试验机理及化学沉淀反应动力学研究

3.1化学沉淀法原理

3.2试验机理

3.3化学沉淀法动力学探讨

3.3.1 pH值对氨氮和磷的回收率的动力学试验

3.3.2反应温度对化学反应动力学影响的研究

3.4小结

第4章沉淀物性质分析

4.1前言

4.2鸟粪石的性质

4.3沉淀物的分离与收集

4.4沉淀物的沉降性能分析

4.5沉淀物分析方法

4.5.1主要内容

4.5.2试剂制备

4.5.3操作条件的控制

4.5.4试验步骤

4.5.5肥料成分的计算方法

4.6沉淀物的组分分析

4.7沉淀物扫描电镜分析

4.7.1电镜分析原理

4.7.2沉淀物电镜图分析

4.8沉淀物的物理和化学特性

4.9沉淀物的开发前景

4.9.1缓释肥的特点

4.9.2开发缓释肥的必要性

4.10小结

第5章初步经济分析

5.1运行费用估算

5.2综合效益

结论与建议

参考文献

致谢

附录 (发表论文及申请专利目录)