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从污泥脱水上清液中以鸟粪石形式回收磷的研究

2020-12-07阅读(689)

从污泥脱水上清液中以鸟粪石形式回收磷的研究

论文摘要

以鸟粪石形式从污泥脱水上清液中回收磷的技术,因能够将污水中的磷以晶体形式从污水中分离出来,免于向天然水体过量排放,又因能够使沉淀物回收利用于农业和工业,减少甚至是完全杜绝天然磷矿石的开采,而成为最具前景的磷回收技术之一。本课题分别以模拟污泥脱水滤液和实际污泥脱水滤液为研究对象,以六联搅拌机作为间歇搅拌反应器,主要研究了模拟污泥脱水滤液和实际污泥脱水滤液的水质参数、间歇搅拌反应器的运行条件以及成核催化剂对鸟粪石生成效果的影响。以模拟污泥脱水滤液为母液的鸟粪石的生成效果研究表明:PO43-、Mg2+、NH4+初始浓度为等化学计量比时,PO43-的回收率随着三种离子初始浓度的增大而提高,并与PO43-初始浓度的自然对数值呈线性关系;Mg2+初始浓度是回收PO43-的关键性因素,反应条件中Mg2+初始浓度不应低于PO43-初始浓度;在试验条件下,鸟粪石生成的最佳pH值为10.24;NH4+和PO43-的初始浓度比在2.0～2.2范围内时,生成的沉淀中鸟粪石含量已达到了95.0%以上;搅拌转速在50rpm到350rpm范围内,PO43-、Mg2+和NH4+的回收浓度基本不变;反应时间的延长可以使鸟粪石晶体的粒径变得更大,所以应保证一定长度的反应时间。在PO43-、Mg2+和NH4+等初始浓度条件下对半实际污泥脱水滤液的水质条件、间歇搅拌反应器的运行参数及成核催化剂的研究结果表明:只有当PO43-、Mg2+和NH4+的初始浓度均在5.00mmol/L以上时,PO43-的回收率才能达到90.0%以上;在污泥脱水滤液中PO43-、Mg2+和NH4+初始浓度均为5.00mmol/L时,鸟粪石生成的最佳pH值条件仍为10左右;Mg2+、NH4+和PO43-等化学计量比反应无法使90.0%以上的PO43-参与生成鸟粪石晶体。当保持Mg2+和PO43-均在5.00mmol/L,NH4+初始浓度为12.00mmol/L时,约90.0%的PO43-参与生成鸟粪石;Ca2+通过与PO43-和OH-的结合对鸟粪石的生成产生抑制;在实际污泥脱水滤液中,搅拌转速仍然对Mg2+、PO43-和NH4+的回收浓度影响不大;当以不同质量的硅藻土作为成核催化剂时,Mg2+、PO43-和NH4+的回收效果基本相同;当以不同质量的鸟粪石作为成核催化剂时,Mg2+、PO43-和NH4+的回收浓度并没有较大不同,但是鸟粪石成核催化剂的投加会明显减小新生成鸟粪石的粒径。研究实际污泥脱水滤液中鸟粪石的生成效果后可知:仅对污泥脱水滤液施加搅拌作用就可使pH值升高,但升高的pH值不能使鸟粪石有效沉淀;Mg2+和PO43-的初始浓度以等化学计量比增加时,Mg2+、PO43-和NH4+的回收浓度随之增加;初始浓度为5.00mmol/L的Mg2+既能够使PO43-的回收率均达到90%以上,又能抑制Ca2+与PO43-的结合;pH值为10.010.5时,Mg2+、PO43-和NH4+的回收效果最好,鸟粪石产量最高;污泥脱水滤液浊度越低越有利于鸟粪石沉淀;在搅拌转速为50rpm到250rpm范围内,NH4+、Mg2+和PO43-回收浓度变化不明显,但NH4+的回收浓度高于Mg2+和PO43-的回收浓度;鸟粪石的反应时间以4080min为宜;剩余PO43-和浊度随沉淀时间的延长逐渐降低,沉淀时间不宜小于20min;鸟粪石成核催化剂一方面会使生成的鸟粪石晶体粒径变小,另一方面则会提高鸟粪石的沉淀性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 磷循环与污水中的磷
  • 1.1.1 磷元素的循环
  • 1.1.2 磷的过量排放
  • 1.1.3 天然磷矿石的日益匮乏
  • 1.2 鸟粪石结晶原理与生产工艺
  • 1.2.1 结晶的基本概念与原理
  • 1.2.2 鸟粪石结晶原理
  • 1.2.3 鸟粪石回收技术研究
  • 1.3 课题研究的意义和内容
  • 1.3.1 课题来源及研究意义
  • 1.3.2 研究内容
  • 第2章 试验设计和试验方法
  • 2.1 试验装置
  • 2.1.1 流化床反应器介绍
  • 2.1.2 间歇搅拌反应器介绍
  • 2.2 试验材料与试验方法
  • 2.2.1 试验水源
  • 2.2.2 试验检测项目及检测方法
  • 2.2.3 鸟粪石生成效果评价
  • 2.2.4 试验内容
  • 2.2.5 试验进度安排
  • 第3章 模拟污泥脱水滤液中鸟粪石的生成
  • 3.1 水质条件对鸟粪石生成效果的研究
  • 3.1.1 等化学计量比改变鸟粪石组份的初始浓度
  • 3.1.2 反应溶液的初始pH 值
  • 4+初始浓度'>3.1.3 NH4+初始浓度
  • 3.2 反应器运行条件对鸟粪石生成效果的影响
  • 3.2.1 搅拌强度
  • 3.2.2 反应时间
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 半实际污泥脱水滤液中鸟粪石的生成
  • 4.1 水质条件对鸟粪石生成效果的研究
  • 4.1.1 等化学计量比改变鸟粪石组份的初始浓度
  • 4.1.2 pH 初始值
  • 4+初始浓度'>4.1.3 NH4+初始浓度
  • 2+初始浓度'>4.1.4 Ca2+初始浓度
  • 4.2 搅拌转速对鸟粪石生成效果的影响
  • 4.3 成核催化剂对鸟粪石生成效果的影响
  • 4.3.1 硅藻土
  • 4.3.2 鸟粪石
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 污泥脱水滤液生成鸟粪石的条件研究
  • 5.1 自然搅拌试验
  • 5.2 水质条件对鸟粪石生成效果的影响
  • 2+和PO43-初始浓度'>5.2.1 Mg2+和PO43-初始浓度
  • 2+初始浓度'>5.2.2 Mg2+初始浓度
  • 5.2.3 初始pH 值
  • 5.2.4 初始浊度值
  • 5.3 反应器运行条件对鸟粪石生成效果的影响
  • 5.3.1 搅拌转速
  • 5.3.2 反应时间
  • 5.3.3 沉淀时间
  • 5.4 成核催化剂对鸟粪石生成效果的影响
  • 5.5 本章小结
  • 结论与建议
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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