污水污泥中的磷回收研究

发布时间：2019-03-31 16:38

【摘要】：随着我国经济的迅速发展,回收磷的技术受到人们的普遍关注。磷作为人类生存的必要元素,在自然界中处于单向循环的状态,由于人们过度的使用磷,使自然界中磷资源不断减少且很难再生,然而目前许多磷存在于污水中,将污水排放到水中使水形成富营养化。如果恰当地选择从污水污泥中回收磷的技术,既能减少水污染,又能弥补自然界磷短缺的问题,在现实生活中具有重要意义。本文主要研究分析的是通过吸附法回收磷。首先,本实验的研究对象是玉米秸秆,将其进行改性炭化,最终制得吸附性能良好的吸附剂,通过研究其对溶液中磷酸根去除的效能,得到制备最优改性炭化玉米秸秆吸附剂的最佳条件。选用不同的化学改性剂对玉米秸秆进行改性,得知以氯化锌作为改性剂对玉米秸秆进行改性得到的吸附剂对溶液中磷酸根的去除效果最好。以氯化锌作玉米秸秆改性剂,制备改性炭化玉米秸秆吸附剂,分析改性剂的浓度、浸渍比、活化时间和活化温度等条件对吸附剂的吸附效能和产率的影响。通过实验数据表明,在改性剂的浓度为50g/L、浸渍比为2:1、活化时间2h、活化温度400℃的条件下制备的改性炭化玉米秸秆吸附剂对溶液中磷酸根的去除率达到99.52%,产率为21.75%。其次,本文采用最佳的改性炭化玉米秸秆吸附剂对溶液中磷酸根进行吸附,通过平衡吸附法分析了吸附剂的投加量、pH值、反应时间以及溶液中磷酸根初始浓度的不同对改性炭化玉米秸秆吸附剂去除溶液中磷的影响进行研究。通过实验数据表明,当溶液中磷的浓度为50mg/L、吸附剂的投加量为0.2g时,对溶液中磷酸根的去除率达到最佳,可达到99.52%,而且该吸附过程发生的比较迅速,反应20min,该吸附过程已经基本完成。其中溶液的pH值对吸附剂去除磷酸根的影响比较大,当溶液pH为2时,吸附剂对磷酸根的去除率为42.89%;当溶液的p H为8时,吸附剂对磷酸根的去除率为99.52%;当溶液的pH值超过8时,吸附剂对磷酸根的去除率呈现缓慢下降趋势,因此将溶液的p H调为弱碱性有利于吸附剂对磷回收。同时向溶液中投加不同浓度的干扰物,分析溶液中干扰物对改性炭化玉米秸秆吸附剂吸附溶液中磷酸根的影响。由实验结果表明,当溶液中含有不同浓度的COD和NH4+时,对吸附剂回收溶液中磷的影响很小。最后,本文通过Langmuir和Freundlich吸附等温模型详细地描述了不同温度下改性炭化玉米秸秆吸附剂对溶液中磷的吸附过程,结果表明,反应温度的高低对吸附剂的吸附能力影响不大。通过吸附动力学模型可知,改性炭化玉米秸秆吸附剂吸附溶液中磷的过程更接近伪二级动力学模型。综上所述,磷资源短缺和污水污泥中含有大量磷的问题应得到人们的普遍重视。污水污泥中回收磷的技术,随着人们研究而不断被完善。本文使用玉米秸秆制备吸附剂不仅实现废物利用,而且能有效地回收磷。因此,本文所研究的内容为污水污泥中回收磷的相关技术提供了参考,对解决磷资源短缺的问题具有重要意义。
[Abstract]:With the rapid development of China's economy, the technology of recycling phosphorus has been widely concerned by people. As the essential element of human existence, phosphorus is in the state of one-way circulation in nature, and because of the excessive use of the phosphorus, the phosphorus resource in nature is continuously reduced and it is difficult to regenerate, however, many of the phosphorus is present in the sewage, and the sewage is discharged into the water to form the eutrophic water. If the technology of recovering phosphorus from the sewage sludge is properly selected, the water pollution can be reduced, the problem of the shortage of the phosphorus in the natural world can be made up, and the method is of great significance in the real life. The main research of this paper is to recover the phosphorus by adsorption. First, the research object of the experiment is the corn straw, which is modified and carbonized, and finally the adsorbent with good adsorption performance is prepared, and the optimal conditions for preparing the optimal modified carbonized corn straw adsorbent are obtained by researching the efficiency of the phosphate radical removal in the solution. The corn straw was modified with different chemical modifier, and it was found that the removal effect of the phosphate radical in the solution was the best by using zinc chloride as a modifier to modify the corn straw. The effects of the conditions such as the concentration of the modifier, the impregnation ratio, the activation time and the activation temperature on the adsorption efficiency and yield of the adsorbent were analyzed by using zinc chloride as the corn straw modifier. The experiment data show that the removal rate of phosphate radical in the solution is 99.52% and the yield is 21.75% under the condition that the concentration of the modifier is 50 g/ L, the impregnation ratio is 2:1, the activation time is 2 h and the activation temperature is 400 DEG C. Secondly, the optimal modified carbonized corn straw adsorbent was used to adsorb the phosphate in the solution, and the addition of the adsorbent and the pH value were analyzed by the equilibrium adsorption method. The effect of the reaction time and the initial concentration of the phosphate in the solution on the removal of phosphorus from the modified carbonized corn straw adsorbent was studied. The experimental data show that when the concentration of the phosphorus in the solution is 50 mg/ L and the addition amount of the adsorbent is 0.2 g, the removal rate of the phosphate in the solution is the best, and 99.52% can be achieved, and the adsorption process is relatively rapid, the reaction is 20 min, and the adsorption process has been basically completed. and when the pH value of the solution is 8, the removal rate of the adsorbent to the phosphate radical is 99.52%; when the pH value of the solution is more than 8, The removal rate of the adsorbent to the phosphate has a tendency to decrease slowly, so that the p-H of the solution is adjusted to a weak base, which is favorable for the recovery of the phosphorus by the adsorbent. And simultaneously adding different concentration of the interference substance into the solution, and analyzing the influence of the interference on the phosphate radical in the adsorption solution of the modified carbonized corn straw adsorbent in the solution. The results show that when the solution contains COD and NH4 + with different concentration, the effect of phosphorus in the recovery solution of the adsorbent is very small. In the end, the adsorption process of the modified carbonized corn straw adsorbent in the solution at different temperatures is described in detail by the Langmuir and Freundlich adsorption isothermal model. The results show that the reaction temperature has little influence on the adsorption capacity of the adsorbent. The adsorption kinetics model shows that the process of the phosphorus in the adsorption solution of the modified carbonized corn straw adsorbent is closer to the pseudo-secondary dynamic model. In summary, the problem of phosphorus resource shortage and large amount of phosphorus in sewage sludge should be paid more and more attention. The technology of recovering phosphorus from sewage sludge has been perfected with people's research. The method for preparing the adsorbent by using the corn straw not only realizes the utilization of the waste, but also can effectively recover the phosphorus. Therefore, the contents of this paper provide a reference for the recovery of phosphorus in sewage sludge, and it is of great significance to solve the problem of the shortage of phosphorus resources.
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

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