稀土冶炼高浓度氨氮废水的多模块处理工艺研究

发布时间：2017-07-15 17:11

  本文关键词：稀土冶炼高浓度氨氮废水的多模块处理工艺研究

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【摘要】：本研究针对稀土冶炼高浓度氨氮废水中氨氮的浓度难以采用单一方法有效降低的问题,设计了多模块处理工艺。根据不同浓度的氨氮废水,分别建立了鸟粪石沉淀法、吸附法以及吸附-介电泳法三个工艺模块。并在鸟粪石反应装置中采用鸟粪石沉淀法有效地处理了实际稀土冶炼高浓度氨氮废水。具体研究主要分为四个方面： (1)研究了鸟粪石沉淀法中各因素对高浓度模拟氨氮废水处理效果的影响并优化了工艺处理条件； (2)探究了各因素对吸附法和鸟粪石沉淀法处理中浓度模拟氨氮废水的影响效果并确定最佳反应条件； (3)探索吸附-介电泳法对低浓度模拟氨氮废水的处理效果及工艺条件； (4)探究了多模块连续工艺处理高浓度氨氮废水的小试及鸟粪石反应器运行条件。在鸟粪石沉淀法处理高浓度模拟氨氮废水的研究中,获得以下主要结果： (1)通过正交试验确定了pH、镁的投加量、磷的投加量和反应时间对沉淀效果的影响,影响大小顺序为pH磷的投加量镁的投加量反应时间。通过改变投药方式,发现以液体沉淀剂处理高浓度氨氮废水时的去除效果较好,剩余氨氮浓度降低了1149mg/L。(2)通过单因素影响实验进一步优化工艺条件,处理浓度为30000mg/L的氯化铵模拟废水时的最佳工艺条件为：pH值为9.0, n(Mg):n(N):n(P)为1：1：1,反应55min,沉淀30min,氨氮的去除率为96.46%,剩余浓度为540mg/L。处理浓度为8000mg/L的硫酸铵模拟废水的最佳工艺条件为：pH为9.0,n(Mg):n(N):n(P)为1：1：1,反应50min,沉淀30min。氨氮的去除率为95.76%,剩余浓度为180mg/L在处理中浓度模拟氨氮废水的实验研究中,获得以下主要结果： (1)人造沸石对不同初始浓度下的氨氮去除率在前60min迅速提高,反应平衡时间为120min。(2)鸟粪石沉淀法对中浓度氨氮去除效果的影响实验中,最佳工艺条件为：pH值在9.0-10.0,反应60min。初始浓度为500mg/L时,氨氮去除率高达96.53%。 (3)相同初始浓度下,鸟粪石沉淀法对氨氮的去除效果优于吸附法,沸石吸附法对氨氮的去除率仅为75%,鸟粪石沉淀法比吸附法提高了21.5%。在吸附-介电泳法处理低浓度模拟氨氮废水的研究中,主要结论为：(1)确定了人造沸石的最佳投加量为2g/L,吸附-介电泳法比单纯吸附法对氨氮去除率提高了20%,氨氮的剩余浓度只有4mg/L。 (2)考察了施加电压对吸附-介电泳法去除氨氮的影响,15V为吸附-介电泳法处理低浓度氨氮的最佳电压。氨氮的去除率最高为94%,氨氮的剩余浓度最低为1.8mg/L。(3)考察处理时间对氨氮去除率的影响,最佳介电泳处理时间为20 min,氨氮去除率比单纯吸附提高了24%。在多模块处理高浓度实际氨氮废水的研究中,获得的主要结果如下：(1)处理初始浓度为22550mg/L的氯化铵废水,经过第一个模块—二级鸟粪石沉淀反应后,氨氮总去除率为99.17%；第二模块—沸石吸附法处理后氨氮浓度为50mg/L；第三模块—吸附-介电泳法处理后,氨氮的剩余浓度为47.5mg/L。(2)初始浓度为6640mg/L的硫酸铵实际废水经二级鸟粪石沉淀反应后,剩余氨氮的浓度降到18.8mg/L,吸附-介电泳法处理后降为17.8mg/L。在鸟粪石反应器处理高浓度模拟氨氮废水的试验研究中,主要考察了pH值对氨氮去除率的影响,pH值为8左右时,氨氮的去除率即可达96.73%。初始浓度为23700mg/L和60000mg/L的实际氨氮废水连续进行二级鸟粪石沉淀反应,pH为8.0,反应时间为60min,停留30min,氨氮的总去除率分别高达99.87%和99.88%,生成的沉淀产物为优质的缓释肥料,实现氨氮的资源化利用。
【关键词】：氨氮废水 鸟粪石沉淀法 吸附法 吸附-介电泳 鸟粪石反应器
【学位授予单位】：中央民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X758
【目录】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 研究背景14-16
• 1.1.1 高浓度氨氮污染现状14
• 1.1.2 高浓度氨氮的危害14-15
• 1.1.3 稀土湿法冶炼高浓度氨氮废水的种类15-16
• 1.2 处理氨氮废水的主要技术16-18
• 1.2.1 吹脱法与汽提法16-17
• 1.2.2 吸附法17
• 1.2.3 折点氯法17
• 1.2.4 化学沉淀法17-18
• 1.2.5 生物法18
• 1.3 鸟粪石沉淀法国内外研究动态18-20
• 1.3.1 鸟粪石沉淀法影响因素19-20
• 1.3.2 国内外鸟粪石回收装置研究进展20
• 1.4 吸附法国内外相关研究进展20-22
• 1.4.1 矿物类吸附剂21
• 1.4.2 纳米材料吸附剂21
• 1.4.3 废弃物吸附剂21-22
• 1.5 介电泳技术国内外研究现状22-26
• 1.5.1 介电泳的概念22-23
• 1.5.2 介电泳的力学公式23-24
• 1.5.3 介电泳技术国内外研究及应用进展24-26
• 1.6 研究内容和意义26-29
• 1.6.1 研究内容26-27
• 1.6.2 技术路线27-28
• 1.6.3 研究意义28-29
• 第二章 鸟粪石沉淀法处理高浓度氨氮废水的研究29-51
• 2.1 实验试剂及仪器29-30
• 2.1.1 实验试剂29
• 2.1.2 实验仪器29-30
• 2.2 实验方法30-32
• 2.2.1 沉淀剂种类的筛选30
• 2.2.2 正交试验设计30
• 2.2.3 单因素对高浓度氨氮去除效果的影响30-32
• 2.2.4 鸟粪石沉淀产物的表征32
• 2.2.5 氨氮测定方法32
• 2.2.6 磷测定方法32
• 2.3 实验结果及讨论32-49
• 2.3.1 沉淀剂组合的筛选32-33
• 2.3.2 正交设计结果分析33-34
• 2.3.3 鸟粪石沉淀法中单因子影响因素研究34-44
• 2.3.4 鸟粪石沉淀产物表征44-49
• 2.4 本章小结49-51
• 第三章 中浓度氨氮废水的处理工艺研究51-67
• 3.1 实验试剂及仪器51-52
• 3.1.1 实验试剂51
• 3.1.2 实验仪器51-52
• 3.2 实验方法52-53
• 3.2.1 筛选吸附材料52
• 3.2.2 人造沸石投加量对中浓度氨氮去除效果影响实验52
• 3.2.3 接触时间对中浓度氨氮去除效果影响实验52
• 3.2.4 沸石吸附氨氮动力学实验52
• 3.2.5 pH值对中浓度氨氮去除效果影响实验52
• 3.2.6 初始浓度对中浓度氨氮去除效果影响实验52-53
• 3.2.7 鸟粪石沉淀法处理中浓度氨氮模拟废水实验53
• 3.2.8 吸附前后沸石的SEM表征53
• 3.3 实验结果及讨论53-65
• 3.3.1 吸附材料的筛选53-55
• 3.3.2 沸石投加量对氨氮去除效果的影响55-56
• 3.3.3 反应时间对氨氮去除效果的影响56-57
• 3.3.4 沸石吸附氨氮动力学研究57-59
• 3.3.5 pH值对氨氮去除效果的影响59
• 3.3.6 不同初始浓度对氨氮去除效果的影响59-60
• 3.3.7 鸟粪石沉淀法处理中浓度氨氮模拟废水60-62
• 3.3.8 吸附前后沸石的SEM表征62-65
• 3.4 本章结论65-67
• 第四章 吸附-介电泳法处理低浓度氨氮废水的研究67-80
• 4.1 实验试剂及仪器67-68
• 4.2 实验方法及装置68-69
• 4.2.1 实验方法68-69
• 4.2.2 实验装置69
• 4.3 实验结果及讨论69-79
• 4.3.1 吸附剂和电极种类对吸附-介电泳法处理低浓度氨氮废水的影响69-70
• 4.3.2 投加量对沸石吸附-介电泳处理低浓度氨氮废水的影响70-71
• 4.3.3 电压对沸石吸附-介电泳法处理低浓度氨氮废水的影响71-72
• 4.3.4 处理时间对沸石吸附-介电泳法处理低浓度氨氮废水的影响72-73
• 4.3.5 初始浓度对吸附-介电泳法处理低浓度氨氮废水的影响73-74
• 4.3.6 介电泳前后沸石的SEM表征74-79
• 4.4 本章小结79-80
• 第五章 多模块处理氨氮废水的工艺及鸟粪石反应器研究80-94
• 5.1 实验试剂及仪器80
• 5.2 实验方法及装置80-83
• 5.2.1 实验方法81-82
• 5.2.2 实验装置82-83
• 5.3 实验结果及讨论83-92
• 5.3.1 多模块处理模拟氨氮废水的小试试验83-85
• 5.3.2 鸟粪石-吸附-介电泳多模块处理实际氨氮废水小试试验85-86
• 5.3.3 鸟粪石反应器处理高浓度模拟氨氮废水的试验86-88
• 5.3.4 鸟粪石反应器处理高浓度实际氨氮废水的试验88-89
• 5.3.5 鸟粪石沉淀产物表征89-92
• 5.3.6 鸟粪石沉淀反应成本效益分析92
• 5.4 本章小结92-94
• 结论与展望94-97
• 创新点97-98
• 参考文献98-106
• 致谢106-107
• 攻读学位期间发表的学术论文目录107

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