磷酸铵镁法循环去除煤气化废水中氨氮的研究

【摘要】：随着能源市场的调整,煤炭的气化技术在我国得到快速发展。但随着煤气化产业的快速发展,生产过程中产生了大量的煤气化废水。煤气化废水中含有大量的杂环、酚类、生物毒性有机物及氨氮。由于废水中大量难降解有机物的存在,使得微生物的硝化及反硝化作用受到了严重抑制,导致生化法除氮效果极差。而磷酸铵镁结晶法可以避免煤气化废水中有机物的生物毒性,可以高效稳定的去除废水中的氨氮。利用磷酸铵镁法去除煤气化废水中的氨氮的运行条件,影响因素及化学污泥的处理是本研究的核心。采用响应面优化法、结晶与晶体结构分析、分子量分布法及电渗析系统回收磷酸铵镁循环沉氨等技术路线,结合高效液相色谱仪(HPLC)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等技术手段,进行了磷酸铵镁镁去除煤气化废水中氨氮条件参数优化、煤气化废水中典型有机物及分子量分布对磷酸铵镁法去除氨氮影响、电渗析法回收磷酸铵镁循环沉氨技术条件探究实验,为磷酸铵镁法去除废水中氨氮的实际应用提理论及技术依据,研究结果如下：(1)优化了磷酸铵镁法去除煤气化废水中氨氮的技术参数对磷酸铵镁法去除煤气化废水中氨氮的运行条件情况得到以下结论：最佳的操作条件pH值为9.5,镁氮比范围为1.1-1.2,磷氮比范围为0.8～1.1。极差分析显示镁氮比对整个除氮效果的影响最显著。(2)探究了煤气化废水中有机物对磷酸铵镁法去除氨氮的影响杂环类和酚类有机物因络合及吸附作用抑制MAP晶体的形成,且杂环类有机物的抑制作用大于酚类有机物。对于杂酚类和杂环类有机物而言,多组分有机物对MAP晶体形成的抑制作用大于单一组分(3)探究了煤气化废水中有机物分子量对磷酸铵镁法除氮影响煤气化废水中小于500D的物质对磷酸铵镁法除氮效果产生抑制作用,并导致晶体形状改变。由于有机物的吸附作用及均相成晶过程,煤气化废水中小于500D的有机物是磷酸铵镁法除氮过程中主要协同去除的有机物。14)解析了磷酸钱镁晶体酸解电渗析法回收循环沉氨技术利用磷酸铵镁酸解除氨,回收药剂循环沉氨等技术路线,开展磷酸铵镁晶体酸解电渗析回收循环沉氨技术的研究,研究成果如下：运行条件如下：电流密度的操控范围是70～80 mA/cm-2,运行时间为2-3h,阴极室的电导率应大于1900 s/cm。此阳离子交换膜的极限电流可以适应通常的电流值,避免了浓差极化和电解水现象的出现,降低了磷酸铵镁回收过程中的电耗。 【关键词】：煤气化废水 磷酸铵镁 有机物 分子量分布 循环沉氨
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X784
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-30
• 1.0 煤气化废水的污染16-18
• 1.0.1 煤气化废水来源16-18
• 1.0.2 煤气化废水的危害18
• 1.1 煤气化废水中氨氮的处理概况18-22
• 1.1.1 生化处理技术19-20
• 1.1.2 物理处理技术20-22
• 1.2 磷酸铵镁法的应用22-23
• 1.2.1 磷酸铵镁的物化性质22
• 1.2.2 磷酸铵镁法的除氮机理22-23
• 1.3 磷酸铵镁法处理废水的影响因素23-26
• 1.3.1 成晶环境的初始pH值23-24
• 1.3.2 化学沉淀剂的投加量24-25
• 1.3.3 化学沉淀剂的种类25
• 1.3.4 共存物质25-26
• 1.3.5 温度26
• 1.4 磷酸铵镁法处理煤气化废水存在的问题26-30
• 1.4.1 磷酸铵镁法去除煤气化废水中氨氮操作条件26
• 1.4.2 典型有机物影响26-27
• 1.4.3 分子量分布影响27
• 1.4.4 磷酸铵镁法循环处理煤气化废水技术27-30
• 1.4.4.1 廉价镁源28-29
• 1.4.4.2 热解回收29-30
• 第二章 研究目的与内容30-34
• 2.1 选题目的与意义30
• 2.2 研究内容30-32
• 2.2.1 磷酸铵镁法去除煤气化废水中的氨氮31
• 2.2.2 煤气化废水中的有机物对磷酸铵镁去除氨氮的影响31
• 2.2.3 煤气化废水的分子量分布对磷酸铵镁法去除氨氮的影响31
• 2.2.4 磷酸铵镁法循环处理煤气化废水的技术研究31-32
• 2.3 技术路线32-34
• 第三章 磷酸铵镁法去除煤气化废水中的氨氮34-52
• 3.1 材料与方法34-35
• 3.1.1 煤气化废水的水质34
• 3.1.2 实验方法34-35
• 3.1.2.1 反应条件优化实验34-35
• 3.1.2.2 实际煤气化废水实验35
• 3.1.2.3 重复性实验35
• 3.1.3 分析方法35
• 3.2 结果与讨论35-50
• 3.2.1 溶液初始pH值对磷酸铵镁法除氮影响35-39
• 3.2.2 镁氮比对磷酸铵镁法除氮影响39-41
• 3.2.3 磷氮比对磷酸铵镁法除氮的影响41-44
• 3.2.4 温度对磷酸铵镁法去除氨氮的影响44
• 3.2.5 煤气化废水实验44-48
• 3.2.6 重复性试验48-50
• 3.3 本章小结50-52
• 第四章 煤气化废水中有机物对磷酸铵镁结晶法去除氨氮的影响52-62
• 4.1 材料与方法52-54
• 4.1.1 实验用水52
• 4.1.2 实验方法52-53
• 4.1.2.1 有机物影响实验52-53
• 4.1.2.2 单一组分影响实验53
• 4.1.2.3 多组分影响实验53
• 4.1.3 分析方法53-54
• 4.2 结果与讨论54-60
• 4.2.1 杂环类和酚类有机物对MAP法除氮效果影响54-58
• 4.2.1.1 杂环类有机物对MAP法除氮效果影响54-56
• 4.2.1.2 酚类有机物对MAP法除氮效果的影响56-58
• 4.2.2 杂环及酚类有机物对MAP晶体形状的影响58-59
• 4.2.3 有机物共存体系对MAP法脱氮效果影响59-60
• 4.3 本章小结60-62
• 第五章 煤化工废水中有机物分子量分布及对氨氮去除的影响62-68
• 5.1 材料与方法62-63
• 5.1.1 实验设备及材料62
• 5.1.2 实验方法62-63
• 5.1.2.1 分子量分布试验62
• 5.1.2.2 MAP法去除氨氮试验62-63
• 5.1.2.3 Mg_3(PO_4)_2定量试验63
• 5.1.3 分析方法63
• 5.2 结果与讨论63-67
• 5.2.1 煤气化废水中有机物特性63-64
• 5.2.2 煤气化废水中有机物对MAP法效果影响64-65
• 5.2.3 煤气化废水中有机物对MAP晶体形状的影响65-66
• 5.2.4 煤气化废水中有机物在MAP法中的协同去除66-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 离子交换法回收磷酸铵镁循环沉氮技术研究68-80
• 6.1 材料与方法68-71
• 6.1.1 实验用水68-69
• 6.1.1.1 原水68
• 6.1.1.2 合成废水68
• 6.1.1.3 磷酸铵镁酸溶液的配置68-69
• 6.1.2 实验装置69
• 6.1.3 实验方法69-70
• 6.1.3.1 离子交换材料试验69-70
• 6.1.3.2 极限电流实验70
• 6.1.3.3 运行时间实验70
• 6.1.3.4 镁离子影响实验70
• 6.1.4 分析方法70-71
• 6.2 结果与讨论71-78
• 6.2.1 离子交换法选择71
• 6.2.2 电渗析法回收磷酸铵镁循环沉氨71-75
• 6.2.2.1 极限电流71-72
• 6.2.2.2 运行电流实验72-74
• 6.2.2.3 运行时间74-75
• 6.2.3 镁离子的影响75-76
• 6.2.4 磷酸铵镁循环沉淀实验76-78
• 6.2.5 电能消耗78
• 6.3 本章小结78-80
• 第七章 结论与建议80-82
• 7.1 结论80-81
• 7.2 建议81-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-89
• 附录89-90
• 附录A 实验设备与仪器89-90
• 附录B 攻读学位期间发表论文目录90

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