畢業(yè)論文化學(xué)沉淀法處理氨氮廢水

1、第1章 引 言1.1氨氮廢水的來(lái)源及危害水是人們居住星球上的一種物質(zhì)資源，它具有可循環(huán)性和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，是任何物質(zhì)不可替代的，它是人類(lèi)生存的基本條件和生產(chǎn)活動(dòng)的物資基礎(chǔ)。我國(guó)由于缺水和水污染對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的身體健康造成了極大危害。全國(guó)每年廢水排放總量由1998年的395億噸1增至2000年的1415億噸2，全國(guó)估計(jì)每年水污染造成的經(jīng)濟(jì)損失約400億元3保護(hù)水資源、防止水體污染已成為我國(guó)政府十分關(guān)注的重大問(wèn)題。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，含氮化合物廢水的排放量急劇增加，已經(jīng)成為環(huán)境的主要污染源而備受關(guān)注。氨態(tài)氮是水相環(huán)境中氮的主要污染形態(tài)4，其中氨態(tài)氮主要存在形式為銨離子和游離

2、氨?？傊瑏?lái)源比較廣泛，排放量較大，其主要來(lái)源包括生活污水和動(dòng)物排泄物、工業(yè)廢水、煤油廢水、某些制藥防水、垃圾填埋場(chǎng)滲濾液及鋼鐵、煤油、化肥無(wú)機(jī)化工、鐵合金、玻璃制造、肉類(lèi)加工和飼料生產(chǎn)等排放廢水。隨著科學(xué)工作者對(duì)氨氮進(jìn)一步研究和探討發(fā)現(xiàn)，氨氮是水體富營(yíng)養(yǎng)化和環(huán)境污染的一種重要污染物質(zhì)，一旦氨氮進(jìn)入水體，可導(dǎo)致水體缺氧滋生有害水生物導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)中毒，并且人類(lèi)在食用此種魚(yú)類(lèi)的同時(shí)又肯會(huì)有輕度中毒狀甚至死亡。此外，氨氮還會(huì)影響?hù)~(yú)鰓的氧氣傳遞，濃度較高時(shí)甚至導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)死亡5。大量的氨氮廢水排入江河湖海給工業(yè)廢水的處理帶來(lái)了困難6，在用氯消毒時(shí)，氨氮就會(huì)與氯氣作用生成氯胺，明確降低氯的消費(fèi)速率，大大增加了氯

3、的需要量7。氨轉(zhuǎn)化為硝酸、硝酸鹽進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為亞硝酸銨具有嚴(yán)重的三致作用，直接影響人類(lèi)健康。氮、磷是水體中某些藻類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在一定的水溫，光照和水流狀態(tài)下，當(dāng)水體中氮、磷達(dá)到一定濃度時(shí)形成水體富營(yíng)養(yǎng)化，藻類(lèi)大量繁殖，使水體嚴(yán)重缺氧，對(duì)其他水生生物的呼吸造成障礙，尤其是赤潮生物及其代謝物含有毒素，可引起水生生物中毒、死亡。1.2處理氨氮廢水的國(guó)內(nèi)外研究狀況1.2.1國(guó)內(nèi)研究狀況國(guó)內(nèi)在污水生物脫氮方面做了大量工作8。王磊等人采用固定化技術(shù)保證cod的去除率達(dá)到80%，同時(shí)保證nh4+-n的去除率達(dá)到95.5%；方振等人研究的生物陶粒反應(yīng)器能達(dá)到90%的去除率；刑傳宏等研究的膜生物反應(yīng)器，污水中nh

4、4+-n的去除率達(dá)97%以上；呂錫武9等人驗(yàn)證了氨氮廢水處理過(guò)程中的好氧反硝化的存在，并對(duì)好氧反硝化的機(jī)理進(jìn)行了討論；李汝其10指出曝氣生物濾池同時(shí)存在好氧、兼性和厭氧微生物，可以同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)，并在處理生活廢水的實(shí)驗(yàn)中氨氮和總氮去除率分別為91.8%和85.1%。在物理化學(xué)法處理氨氮廢水方面，淮陰鋼鐵集團(tuán)公司開(kāi)發(fā)了利用煙道氣處理余氨水的技術(shù)11；姜淑霞12等人使用超重力法處理氨氮廢水，保持了處理氨氮廢水技術(shù)上的可行性；胡允良13等使用吹脫法處理高濃度制藥氨氮廢水，吹脫效率可達(dá)96%；李可彬14等研究了軋狀液膜去處氨氮；曲久輝15等人研究了不同水質(zhì)下高鐵酸鹽對(duì)飲用水中氨氮實(shí)際效率及主

5、要影響因素；杜鴻章16等人對(duì)催化濕式氧化法做了一系列的研究，在特定工藝條件下，可以使焦化廢水中氨氮去除率達(dá)到99.6%。謝煒平17研究了化學(xué)沉淀法，他利用化學(xué)沉淀劑mg(oh)2+h3po4除去廢水中的氨氮，并得到有用復(fù)合肥，并且探討了各反應(yīng)因素對(duì)氨氮去除率的影響。1.2.2國(guó)外研究狀況國(guó)外在污水生物脫氮方面作了大量工作。開(kāi)發(fā)了新的脫氮技術(shù)和新型生物器， 20世紀(jì)60年代后期，迅速發(fā)展起來(lái)的固定化技術(shù)在氨氮工業(yè)廢水處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景18。日本下水道事業(yè)團(tuán)用固定化硝化菌在硫化床反應(yīng)器中進(jìn)行一年半的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，nh4+-n去除率達(dá)到90%以上19；bjorn 等20開(kāi)發(fā)了一種能在低溫下有效脫

6、氮的浮動(dòng)床-生物膜反應(yīng)器，該反應(yīng)器能在7-18oc內(nèi)有效去除氨氮。yukata21等開(kāi)發(fā)出電化學(xué)生物反應(yīng)器，其脫氮原理是將酶或生物膜固定于電化學(xué)生物反應(yīng)器的陰極表面，通以電流，水電解產(chǎn)生氫，硝酸鹽從溶液主體擴(kuò)散至生物膜，氫做為電子供體而進(jìn)行反硝化反應(yīng)；vandergreaf22等發(fā)現(xiàn)氨可以直接作為電子供體而進(jìn)行硝化反應(yīng)，并稱(chēng)為厭氧氨生物氧化，他們的發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的硝化反硝化相比，該工藝有無(wú)需外加有機(jī)物作電子供體、防治二次污染及降低能耗等優(yōu)點(diǎn)。最近，有研究報(bào)道表面反硝化可發(fā)生在有氧條件下，既好氧反硝化的存在23，它突破了傳統(tǒng)生物脫氧技術(shù)限制。利用一個(gè)生物反應(yīng)器在一種條件下完成反應(yīng)，提供了微生物基礎(chǔ)。

7、同時(shí)硝化反硝化技術(shù)可以通過(guò)影響硝化和反硝化的基質(zhì)的投加量或消耗量來(lái)實(shí)現(xiàn)24?？傊捎诓煌瑥U水的性質(zhì)差異，目前還沒(méi)有一種通用的方法能夠處理氨氮廢水。因此，必須針對(duì)不同的廢水選擇不同的技術(shù)和工藝。但是無(wú)論采用何種方法，都應(yīng)遵循以下原則：能否改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和改變生產(chǎn)原料，以減少?gòu)U水量級(jí)降低氨氮含量；能否優(yōu)化水的利用計(jì)劃，良好的工廠管理及可能的副食品回收相結(jié)合；所選擇的工藝能否經(jīng)濟(jì)、高效的去除廢水中的氨氮。1.3氨氮廢水的處理現(xiàn)狀 過(guò)量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，降低水體觀賞價(jià)值，并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會(huì)影響水生生物甚至人類(lèi)的健康。因此，廢水脫氮處理受到人們的廣泛關(guān)注。目前，主要的脫氮

8、方法有生物硝化反硝化、折點(diǎn)加氯、氣提吹脫和離子交換法等。消化污泥脫水液、垃圾滲濾液、催化劑生產(chǎn)廠廢水、肉類(lèi)加工廢水和合成氨化工廢水等含有極高濃度的氨氮（500 mg/l以上，甚至達(dá)到幾千mg/l），以上方法會(huì)由于游離氨氮的生物抑制作用或者成本等原因而使其應(yīng)用受到限制。高濃度氨氮廢水的處理方法可以分為物化法、生化聯(lián)合法和新型生物脫氮法。1.3.1物化法吹脫法：在堿性條件下，利用氨氮的氣相濃度和液相濃度之間的氣液平衡關(guān)系進(jìn)行分離的一種方法。一般認(rèn)為吹脫效率與溫度、ph、氣液比有關(guān)； 沸石脫氨法：利用沸石中的陽(yáng)離子與廢水中的nh4+進(jìn)行交換以達(dá)到脫氮的目的。沸石一般被用于處理低濃度含氨廢水或含微量重

9、金屬的廢水；膜分離技術(shù)：利用膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行氨氮脫除的一種方法。這種方法操作方便，氨氮回收率高，無(wú)二次污染；map沉淀法:主要是利用以下化學(xué)反應(yīng)：mg2+nh4+hpo42- =mgnh4po4（s）+h+ （1-1）以一定比例向含有高濃度氨氮的廢水中投加磷鹽和鎂鹽，當(dāng)mg2 + nh4+po43 -2.51013時(shí)可生成磷酸銨鎂，除去廢水中的氨氮；化學(xué)氧化法：利用強(qiáng)氧化劑將氨氮直接氧化成氮?dú)膺M(jìn)行脫除的一種方法；折點(diǎn)加氯是利用在水中的氨與氯反應(yīng)生成氨氣脫氨，這種方法還可以起到殺菌作用，但是產(chǎn)生的余氯會(huì)對(duì)魚(yú)類(lèi)有影響，故必須附設(shè)除余氯設(shè)施。1.3.2生化聯(lián)合法物化方法在處理高濃度氨氮廢水時(shí)不會(huì)因

10、為氨氮濃度過(guò)高而受到限制，但是不能將氨氮濃度降到足夠低（如100 mg/l以下）。而生物脫氮會(huì)因?yàn)楦邼舛扔坞x氨或者亞硝酸鹽氮而受到抑制。實(shí)際應(yīng)用中采用生化聯(lián)合的方法，在生物處理前先對(duì)含高濃度氨氮的廢水進(jìn)行物化處理。膜-生物反應(yīng)器技術(shù)（mbr）是將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)的廢水生物反應(yīng)器有機(jī)組合形成的一種新型高效的污水處理系統(tǒng)。mbr處理效率高，出水可直接回用，設(shè)備少戰(zhàn)地面積小，剩余污泥量少。其難點(diǎn)在于保持膜有較大的通量和防止膜的滲漏。1.3.3新型生物脫氮法近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了一些全新的脫氮工藝，為高濃度氨氮廢水的脫氮處理提供了新的途徑。主要有短程硝化反硝化、好氧反硝化和厭氧氨氧化。短程硝化反硝化：生物

11、硝化反硝化是應(yīng)用最廣泛的脫氮方式。由于氨氮氧化過(guò)程中需要大量的氧氣，曝氣費(fèi)用成為這種脫氮方式的主要開(kāi)支。短程硝化反硝化（將氨氮氧化至亞硝酸鹽即進(jìn)行反硝化），不僅可以節(jié)省氨氧化需氧量而且可以節(jié)省反硝化所需炭源； 厭氧氨氧化（anammox）和全程自養(yǎng)脫氮(canon)：厭氧氨氧化是指在厭氧條件下氨氮以亞硝酸鹽為電子受體直接被氧化成氮?dú)獾倪^(guò)程。anammox的生化反應(yīng)式為：nh4+no2n2+2h2o （1-2）anammox菌是專(zhuān)性厭氧自養(yǎng)菌，因而非常適合處理含no2、低c/n的氨氮廢水。與傳統(tǒng)工藝相比，基于厭氧氨氧化的脫氮方式工藝流程簡(jiǎn)單，不需要外加有機(jī)炭源，防止二次污染，又很好的應(yīng)用前景。厭

12、氧氨氧化的應(yīng)用主要有兩種：canon工藝和與中溫亞硝化（sharon）結(jié)合，構(gòu)成sharon-anammox聯(lián)合工藝。canon工藝是在限氧的條件下，利用完全自養(yǎng)性微生物將氨氮和亞硝酸鹽同時(shí)去除的一種方法，從反應(yīng)形式上看，它是sharon和anammox工藝的結(jié)合，在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行；好氧反硝化：傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為，反硝化菌為兼性厭氧菌，其呼吸鏈在有氧條件下以氧氣為終末電子受體在缺氧條件下以硝酸根為終末電子受體。所以若進(jìn)行反硝化反應(yīng)，必須在缺氧環(huán)境下。近年來(lái)，好氧反硝化現(xiàn)象不斷被發(fā)現(xiàn)和報(bào)道，逐漸受到人們的關(guān)注。一些好氧反硝化菌已經(jīng)被分離出來(lái)，有些可以同時(shí)進(jìn)行好氧反硝化和異養(yǎng)硝化。這樣就可以在同

13、一個(gè)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)真正意義上的同步硝化反硝化，簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)省了能量。在反硝化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生n2o，是一種溫室氣體，產(chǎn)生新的污染，其相關(guān)機(jī)制研究還不夠深入，許多工藝仍在實(shí)驗(yàn)室階段，需要進(jìn)一步研究才能有效地應(yīng)用于實(shí)際工程中。另外，還有諸如全程自養(yǎng)脫氮工藝、同步硝化反硝化等工藝仍處在試驗(yàn)研究階段，都有很好的應(yīng)用前景。我們之所以選擇map化學(xué)沉淀法是因?yàn)樗衅洳豢杀葦M的優(yōu)勢(shì)：運(yùn)行成本低；反應(yīng)周期短；管理方便；沉淀物mgnh4po4（s）是一種有效的肥料，提純后可做化學(xué)試劑，家禽飼料，達(dá)到以廢治廢的目的。也就是說(shuō)化學(xué)沉淀法不但可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，還能帶來(lái)巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，因此選用之。1.4本課題

14、的研究意義及內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要針對(duì)模擬氨氮廢水進(jìn)行化學(xué)沉淀法去除氨氮的研究。在溶解性磷酸鹽，鎂及氨氮的起始摩爾濃度比為1:1:1條件下，研究改變起始濃度及ph對(duì)氨氮去除效果影響并找出最佳ph條件下，通過(guò)改變?nèi)芙庑粤姿猁}，鎂及氨氮的起始摩爾濃度配比，考察化學(xué)沉淀法對(duì)氨氮去除效果的影響并探討化學(xué)沉淀法去除氨氮的最佳實(shí)驗(yàn)條件，以便為實(shí)際廢水中去除氨氮摸索最佳反應(yīng)條件做鋪墊。具體包括：1探討當(dāng)氨氮、溶解性磷酸鹽及鎂初始摩爾濃度為1:1:1條件下，ph對(duì)氨氮處理效果的影響。2在同一ph條件下，氨氮初始濃度對(duì)氨氮去除率的影響。3探討當(dāng)ph=11條件下，氨氮、溶解性磷酸鹽及鎂初始摩爾濃度配比對(duì)氨氮處理效果的影響

15、。第2章 實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)藥品及儀器2.1.1實(shí)驗(yàn)藥品，見(jiàn)表2-1 表2-1 實(shí)驗(yàn)藥品藥品名稱(chēng)規(guī)格生產(chǎn)廠家氯化銨（nh4cl）分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠氯化鎂（mgcl2.6h2o）分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠磷酸氫二鈉（na2hpo4.12h2o）分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠naoh分析純沈陽(yáng)市民生化工廠98%硫酸分析純沈陽(yáng)市民生化工廠鉬酸銨（nh4）6m07o24.4h2o）分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠抗壞血酸分析純沈陽(yáng)市民生化工廠酒石酸銻氧鉀分析純沈陽(yáng)市遠(yuǎn)東試劑廠磷酸二氫鉀分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠碘化鉀分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠二氯化汞分析純沈陽(yáng)市民生化工廠koh分析純沈陽(yáng)市民生化工廠酒石酸鉀鈉（knac4h4o

16、6,4h2o）分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠濃氨水分析純沈陽(yáng)市遠(yuǎn)東試劑廠硫酸鎂（mgso4.7h2o）分析純沈陽(yáng)市遠(yuǎn)東試劑廠edta二鈉（c10h14n2o8na2，2h2o）分析純沈陽(yáng)市遠(yuǎn)東試劑廠鉻黑t指示劑干粉（含nacl）分析純沈陽(yáng)市新化試劑廠濃鹽酸分析純沈陽(yáng)市民生化工廠碳酸鈣分析純沈陽(yáng)市民生化工廠甲基紅指示劑分析純沈陽(yáng)市民生化工廠90%乙醇分析純沈陽(yáng)市遠(yuǎn)東試劑廠2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器，見(jiàn)表2-2表2-2 實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱(chēng)型號(hào)廠家酸度計(jì)phs-3c型上海光學(xué)儀器五廠磁力攪拌器79.3型上海光學(xué)儀器五廠分光光度計(jì)721w上海光學(xué)儀器五廠2.2實(shí)驗(yàn)步驟2.2.1ph和初始濃度對(duì)氨氮去除效率的影響1將10

17、g/lnh4cl原溶液稀釋成實(shí)驗(yàn)所需濃度的溶液500ml；2取250 ml稀釋后的nh4cl溶液加入500ml燒杯中，調(diào)節(jié)ph為7，按摩爾比mg2+:nh4+:po43-=1:1:1加入na2hpo4.12h2o和mgcl2.6h2o，攪拌至完全溶解。3攪拌20分鐘，至沉淀反應(yīng)完全后停止攪拌，接著靜置15分鐘，然后取溶液上清液，過(guò)濾，測(cè)量。4重復(fù)步驟2，3，調(diào)節(jié)ph為8，9，10，11。2.2.2配比對(duì)氨氮溶解性磷酸鹽去除效果的影響1將10g/lnh4cl原溶液稀釋成實(shí)驗(yàn)所需濃度的溶液500ml；2取250 ml稀釋后的nh4cl溶液加入500ml燒杯中，調(diào)節(jié)ph為11，按摩爾比mg2+:nh

18、4+:po43-=1:1.1:1.1加入na2hpo4.12h2o和mgcl2.6h2o，攪拌至完全溶解。3攪拌20分鐘，至沉淀反應(yīng)完全后停止攪拌，接著靜置15分鐘，然后取溶液上清液，過(guò)濾，測(cè)量。4重復(fù)步驟2，3，依次取 mg2+:nh4+:po43-為1:1.2:1.2 ； 1:1.3:1.3 ；1:1.4:1.4 。2.3實(shí)驗(yàn)分析方法 本實(shí)驗(yàn)采用的水質(zhì)分析方法均依照國(guó)家環(huán)保局編寫(xiě)的水和廢水分析檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)中主要的分析項(xiàng)目包括：nh4+-n、po43-p、 mg2+及ph。具體分析方法見(jiàn)表2-3表2-3 水質(zhì)分析方法分析項(xiàng)目單位分析方法nh4+-nmg/l納式試劑光度法po43pmg/l鉬

19、銻抗分光光度法mg2+mg/l原子吸收光度法ph-酸度計(jì)2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的測(cè)定圖2-1，2-2分別是分光光度法測(cè)量氨氮及溶解性磷酸鹽的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中的n、p濃度均依照此標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)進(jìn)行計(jì)算。圖2-1 分光光度法測(cè)量溶解性磷酸鹽的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)圖2-2 分光光度法測(cè)量氨氮的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)第3章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1 ph對(duì)不同初始濃度的氨氮廢水處理效果的影響1氨氮起始濃度為100mg/l，按摩爾比mg2+:nh4+:po43-=1:1:1投入na2hpo4.12h2o和mgcl2.6h2o后，p-濃度為221.104 mg/l，mg2+濃度為173.556 mg/l，經(jīng)化學(xué)沉淀后上清液中n、mg及p的濃度及去除

20、率隨ph的變化見(jiàn)圖3-1。從圖中可以看出：氨氮起始濃度為100mg/l時(shí)，隨著ph的增大,n、mg及p的殘余濃度均降低, 去除率均增大。n的去除率由ph=7時(shí)的22.16%增加到ph=11時(shí)的66.24%，但去除效果仍不理想，而且n、p及mg三者有著不同的去除率，p及mg的去除率幾乎相同，n的去除率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于p及mg的去除率，如ph=11時(shí)n的去除率為66.24%，p的去除率為79.52%。（a）殘余濃度 （b）去除率 圖3-1氨氮起始濃度為100mg/l時(shí)n，mg及p的殘余濃度及去除率曲線(xiàn)2氨氮起始濃度為500mg/l，按摩爾比mg2+:nh4+:po43-=1:1:1投入na2hpo4.1

21、2h2o和mgcl2.6h2o后，p-濃度為1105.52 mg/l，mg2+濃度為867.78 mg/l，經(jīng)化學(xué)沉淀后上清液中n、mg及p的濃度及去除率隨ph的變化見(jiàn)圖3-2 從圖中可以看出：氨氮起始濃度為500mg/l時(shí)，隨著ph的增大,n、mg及p的殘余濃度均降低, 去除率均增大，當(dāng)ph=11時(shí)，n的去除率相對(duì)較好為80.62%。n的去除率雖然仍小于p及mg的去除率，但相差程度已縮小，如ph=11時(shí)n的去除率為80.62%，p的去除率為88.66%。 （a）殘余濃度 （b）去除率 圖3-2氨氮起始濃度為500mg/l時(shí)n，mg及p的殘余濃度及去除率3氨氮起始濃度為900mg/l,按摩爾比

22、mg2+:nh4+:po43-=1:1:1投入na2hpo4.12h2o和mgcl2.6h2o后，p-濃度為1989.93mg/l，mg2+濃度為1562 mg/l，經(jīng)化學(xué)沉淀后上清液中n、mg及p的濃度及去除率隨ph的變化見(jiàn)圖3-3。從圖中可以看出：氨氮起始濃度為900mg/l時(shí)，隨著ph的增大,n、mg及p的殘余濃度均降低, 去除率均增大，當(dāng)ph=11時(shí)，n的去除率可達(dá)到89.59%。n和p、mg幾乎有相同的去除率，如ph=10時(shí)n的去除率為74.19%，p的去除率為76.33%。 （a）殘余濃度 （b）去除率 圖3-3氨氮起始濃度為900mg/l時(shí)n，mg及p的殘余濃度及去除率4氨氮起始

23、濃度為1500mg/l,按摩爾比mg2+:nh4+:po43-=1:1:1投入na2hpo4.12h2o和mgcl2.6h2o后，p-濃度為3316.56mg/l，mg2+濃度為2603.34 mg/l，經(jīng)化學(xué)沉淀后上清液中n、mg及p的濃度及去除率隨ph的變化見(jiàn)圖3-4。從圖中可以看出：氨氮起始濃度為1500mg/l時(shí)，隨著ph的增大,n、mg及p的殘余濃度均降低, 去除率均增大，當(dāng)ph=1011時(shí)，n的去除率分別為78.45%和90.16%。n和p、mg仍然幾乎有相同的去除率，如ph=11時(shí)n的去除率為90.16%，p的去除率為90.62%。（a）殘余濃度 （b）去除率 圖3-4氨氮起始濃

24、度為1500mg/l時(shí)n，mg及p的殘余濃度及去除率5氨氮起始濃度為2500mg/l,按摩爾比mg2+:nh4+:po43-=1:1:1投na2hpo4.12h2o和mgcl2.6h2o后，p-濃度為5527.6 mg/l，mg2+濃度為4338.9 mg/l，經(jīng)化學(xué)沉淀后上清液中n、mg及p的濃度及去除率隨ph的變化見(jiàn)圖3-5。從圖中可以看出：氨氮起始濃度為2500mg/l時(shí)，隨著ph值的增大,n、mg及p的殘余濃度均降低, 去除率均增大，當(dāng)ph=911時(shí)，n的去除率分別為83.12%、91.5%和94.69%已達(dá)到很高的去除率，但由于初始濃度的增加，各物質(zhì)的殘余濃度并沒(méi)有降到很低，如ph=

25、9時(shí)，n的殘余濃度為422mg/l。其次，n和p、mg仍然幾乎有相同的去除率。 （a）殘余濃度 （b）去除率 圖3-5氨氮起始濃度為2500mg/l時(shí)n，mg及p的殘余濃度及去除率由圖3-1到圖3-5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出以下規(guī)律：1同一氨氮初始濃度條件下，隨著ph的上升，n、mg、p的殘余濃度呈下降趨勢(shì)，去除率呈上升趨勢(shì)，在ph1011范圍內(nèi)，各物質(zhì)殘余濃度最低；在純水中mgnh4po4（s）的條件容度積在ph=10.7時(shí)達(dá)到極小值，因而，mgnh4po4（s）在堿性溶液中沉淀更有利。ph升高對(duì)氨氮去除有利可以從以下兩個(gè)方面討論說(shuō)明。首先，根據(jù)反應(yīng)方程式（1-1）化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)kc= （3-

26、1）在恒溫條件下，kc為一個(gè)常數(shù)，當(dāng)ph升高時(shí)，h+濃度呈下降趨勢(shì)，平衡向右移動(dòng)，也就是朝著生成mgnh4po4（s）的方向進(jìn)行，但為了保持kc穩(wěn)定，mg2+ nh4+ hpo42-必須降低，因而，mg2+，nh4+及hpo42-去除率均有上升趨勢(shì)。 其次，根據(jù)水的離子積為常數(shù)的原理，可以看出，當(dāng)反應(yīng)ph升高時(shí)，為了維持水溶液中的離子積常數(shù)穩(wěn)定，升高的oh-濃度必將導(dǎo)致h+濃度的降低以維持kw的穩(wěn)定，因而反應(yīng)向著生成h+的方向進(jìn)行，即朝著生成mgnh4po4（s）的方向進(jìn)行，因此，n、mg、p的去除率是呈上升趨勢(shì)的。2氨氮起始濃度較低時(shí)，即濃度為100mg/l，500mg/l時(shí)，氨氮的去除率遠(yuǎn)

27、比溶解性磷酸鹽及鎂的去除率低得多，但是當(dāng)氨氮的初始濃度在900mg/l以上的時(shí)候，氨氮的去除率開(kāi)始接近溶解性磷酸鹽及鎂的去除率，即溶解性磷酸鹽及鎂的去除率高于氨氮的去除率，從原理上分析，按照化學(xué)反應(yīng)式（1-1），三者應(yīng)該有相同的去除率，但實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明他們并不相同，并且可以看出隨著氨氮初始濃度的增加，沉淀中mgnh4po4（s）的比例越高。實(shí)際上，在化學(xué)沉淀法處理氨氮的同時(shí)，反應(yīng)過(guò)程是復(fù)雜的，因?yàn)樵谌芤褐谐朔磻?yīng)（1-1）外還有其他反應(yīng)的存在，主要包括： mg2+po43- mg3（po4）2（s） (3-2)mg2+hpo42- mghpo4（s） (3-3)mg2+2h2po4- mg(h

28、2po4)2（s） (3-4)即在沉淀過(guò)程中除了生成mgnh4po4（s）之外，還存在mg3（po4）2（s），mghpo4（s）和mg(h2po4)2（s）等晶體。它們的存在是和溶液的ph密切相關(guān)的，(3-4)存在于酸性條件下，(3-3)存在于中性及堿性條件下，而（3-2）則存在于強(qiáng)堿性條件下。也就是因?yàn)檫@些反應(yīng)的存在，導(dǎo)致溶解性磷酸鹽及鎂的去除率高于氨氮的去除率。stratful25等人對(duì)此進(jìn)行了探討，他們認(rèn)為沉淀的晶體不全是mgnh4po4（s），還好有其它鹽類(lèi)，它們可能包括：mg3（po4）2（s），mghpo4（s）和mg(h2po4)2（s）等。除此之外，他們還認(rèn)為沉淀中mgnh4

29、po4所占比例是與氨氮初始濃度有關(guān)的。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。3.2氨氮初始濃度對(duì)氨氮去除率的影響。為了進(jìn)一步了解氨氮初始濃度對(duì)氨氮去除率的影響，在固定ph條件下，對(duì)氨氮的初始濃度作圖，見(jiàn)圖3-6。從圖中可以看出氨氮初始濃度對(duì)氨氮去除率有較大影響。在同一ph條件下，隨著氨氮初始濃度的增加，去除率普遍有上升趨勢(shì)，在氨氮起始濃度較低（100mg/l500mg/l）條件下，氨氮去除率較低。如氨氮起始濃度為100mg/l時(shí)即使在ph=11時(shí)，去除率也僅僅達(dá)到66.24%，最低僅22.16%，在氨氮起始濃度較高（900mg/l2500mg/l）條件下，去除率相對(duì)較高，最高可達(dá)到94.69%。其次，在不同的

30、ph值條件下，初始濃度對(duì)氨氮去除率的影響是不同的，在ph為7時(shí)，曲線(xiàn)的斜率較大，即去除率隨濃度的變化較明顯；而在ph為8、9、10、11時(shí)，ph的增長(zhǎng)較緩慢，尤其在ph=11的高濃度段，曲線(xiàn)的斜率幾乎為零，即去除率的變化不明顯。圖3-6 不同ph條件下，氨氮初始濃度對(duì)氨氮的去除率影響曲線(xiàn)3.3配比對(duì)氨氮去除效果的影響氨氮起始濃度分別為100mg/l、500mg/l、900mg/l時(shí)，n的殘余濃度見(jiàn)圖3-7。由圖中可知：隨著溶解性磷酸鹽、鎂對(duì)氨氮配比的變化，氨氮剩余濃度有下降趨勢(shì)；根據(jù)溶液化學(xué)平衡理論，在一定溫度下kc為一常數(shù)，也就是說(shuō)，當(dāng)mg2+及hpo42-濃度不斷上升時(shí)，反應(yīng)向生成mgnh

31、4po4的方向進(jìn)行，因而，氨氮剩余濃度有下降趨勢(shì)；除此之外，還可以用影響生成沉淀因素中的同離子效應(yīng)和溶度積規(guī)則來(lái)解釋這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，加入mg2+及hpo42- 離子導(dǎo)致離子積大于mgnh4po4的ksp，因而反應(yīng)會(huì)朝著生成沉淀的方向進(jìn)行，氨氮得到了去除。（a）氨氮起始濃度分別為100mg/l （b）氨氮起始濃度分別為500mg/l（c）氨氮起始濃度分別為900mg/l圖3-7氨氮?dú)堄酀舛入S配比的變化氨氮起始濃度分別為100mg/l、500mg/l、900mg/l時(shí)，p的殘余濃度見(jiàn)圖3-8。由圖中可知：溶解性磷酸鹽的剩余濃度，隨著配比的升高，有上升趨勢(shì)，雖然隨著反應(yīng)向生成mgnh4p

32、o4的方向進(jìn)行時(shí)，溶解性磷酸鹽的去除率又提高趨勢(shì)，但是同時(shí)溶解性磷酸鹽的初始 濃度也是升高的，因而其剩余濃度仍然有上升趨勢(shì)。（a）氨氮起始濃度分別為100mg/l （b）氨氮起始濃度分別為500mg/l（c）氨氮起始濃度分別為900mg/l圖3-8 總磷殘余濃度隨配比的變化氨氮起始濃度分別為100mg/l、500mg/l、900mg/l時(shí)，n的去除率見(jiàn)圖3-9。由圖中可知：在氨氮初始濃度較低的條件下，提高配比，雖然氨氮去除率比在相同氨氮濃度初始濃度下，配比為1：1：1時(shí)的氨氮去除率有所提高，但去除效果的增加不夠明顯，如圖b所示，當(dāng)氨氮起始濃度為500mg/l時(shí)，配比由1：1：1變化到1：1.4

33、：1.4，氨氮去除率由80.62%只增加到85.5%，同時(shí)溶解性磷酸鹽的濃度也呈上升趨勢(shì)，所以改變配比效果不顯著。 （a）氨氮起始濃度分別為100mg/l （b）氨氮起始濃度分別為500mg/l（c）氨氮起始濃度分別為900mg/l圖3-9 氨氮去除率隨配比的變化第4章 結(jié) 論本實(shí)驗(yàn)采用磷酸鹽化學(xué)沉淀法處理氨氮模擬廢水，以廢水中的氨氮、p、mg的殘留濃度為表征，考察了ph、氨氮初始濃度、氨氮與溶解性磷酸鹽及鎂三者之間的配比對(duì)氨氮去除效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用map化學(xué)沉淀法對(duì)氨氮模擬廢水的去除效果是明顯的。1在同一初始濃度下，隨著ph的上升，氨氮、p、mg的殘余濃度都呈下降趨勢(shì)，去除率都呈

34、上升趨勢(shì)，在ph=11條件下達(dá)到最高；氨氮的去除率整體上是隨著氨氮初始濃度的增加而升高的；隨著溶解性磷酸鹽及鎂對(duì)氨氮配比的增加，氨氮的去除率呈略微上升趨勢(shì)，同時(shí)溶解性磷酸鹽的濃度也呈上升趨勢(shì)，所以改變配比效果不顯著。2在摩爾比mg2+:nh4+:po43-=1:1:1時(shí)，氨氮、p、mg的去除率也不是一致的，氨氮起始濃度較低時(shí)，氨氮的去除率遠(yuǎn)比p、mg的去除率低得多，但是當(dāng)氨氮的初始濃度在900mg/l以上的時(shí)候，氨氮的去除率開(kāi)始接近溶解性磷酸鹽及鎂的去除率。3對(duì)于低濃度的氨氮廢水，去除率普遍相對(duì)較低，但殘余濃度也較低；對(duì)于高濃度的氨氮廢水，去除率普遍相對(duì)較高，但殘余濃度也較高，所以，去除率不是

35、衡量處理效果的唯一指標(biāo)。參考文獻(xiàn)1 國(guó)家環(huán)?？偩种袊?guó)環(huán)境狀況公報(bào)1998：42 國(guó)家環(huán)保總局中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)2000：43 劉天齊環(huán)境保護(hù)第二版化學(xué)工業(yè)出版社2000：1084 王兆雄，郭崇濤，張英，等化工環(huán)境保護(hù)和三廢處理技術(shù)北京：化工工業(yè)出版社，1982：18295 章非娟生物脫氮技術(shù)中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社1992：136 delica s j，chao a c，charles smallwood，et alremoval of organic priority pollution of oxidation coagulationenvironmental engineering，1983，1

36、09(1)：37457 原丁氮肥工業(yè)中氨氮廢水治理技術(shù)進(jìn)展化工環(huán)保，1995，15（2）：73778 高廷耀，夏四清市污水脫氮除磷工藝評(píng)述環(huán)境科學(xué)，1999，20（1）：1101129 呂錫武，李鋒，稻森悠平氨氮廢水處理過(guò)程中的好氧反硝化研究給水排水，2000，26（4）：172010 李汝其，孔波，錢(qián)易曝氣生物濾池處理生活污水實(shí)驗(yàn)環(huán)境科學(xué)，1999，20（5）：697111 周立權(quán)焦化廢水處理技術(shù)的重大突破環(huán)境導(dǎo)報(bào)，1999（5）：4512 姜淑霞，朱莉機(jī)處理氨氮廢水實(shí)驗(yàn)齊魯石油化工，1999，27（3）：20120213 胡允良，張震威，翟巍制藥廢水的氨氮吹脫實(shí)驗(yàn)工業(yè)水處理，1999，19

37、（4）：192114 李可彬，金士道液膜法去除廢水中的氨氮污染膜科學(xué)與技術(shù)，1996，16（3）：404515 曲久輝，王立立，田寶珍高鐵酸鹽氧化絮凝去除飲用水中氨氮的研究環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2000，20（3）：16016316 杜鴻章，房廉清 ，江義難降解高濃度有機(jī)廢水催化濕式氧化凈化技術(shù)水處理技術(shù)，1997，23（3）：16016317 謝煒平廢水中氨氮的去除與利用陜西環(huán)境，1998，5（3）：151618 boran z，kazuo yseasonal change of mocrobial population and activities in a building wastewater reuse system using a membrane separation activated sludge processwat scitech，1996，34(56)：29530219 kazuhiro t，masakazu n，naomichi m，et alapplication of immobilized nitrifiers get to re