【摘 要】
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高浓度氮磷废水主要来源于工业废水、生活污水与农业废水,具有来源广、排放大、危害强等特点。通常此类废水中氨氮浓度远高于磷酸盐浓度,传统的生物处理工艺很难达到理想的处理效果,而物理化学处理方法存在只能去除废水中的某一种污染物等问题。为此,本文研究一种高氮磷废水一体化脱氮除磷处理新方法,在同一反应器内,采用牺牲镁板阳极法提供镁盐,与废水中磷酸盐与部分氨氮沉淀为磷酸铵镁(MAP)回收资源后,进一步利用镀钌
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高浓度氮磷废水主要来源于工业废水、生活污水与农业废水,具有来源广、排放大、危害强等特点。通常此类废水中氨氮浓度远高于磷酸盐浓度,传统的生物处理工艺很难达到理想的处理效果,而物理化学处理方法存在只能去除废水中的某一种污染物等问题。为此,本文研究一种高氮磷废水一体化脱氮除磷处理新方法,在同一反应器内,采用牺牲镁板阳极法提供镁盐,与废水中磷酸盐与部分氨氮沉淀为磷酸铵镁(MAP)回收资源后,进一步利用镀钌钛网(DSA)为阳极电化学氧化处理剩余氨氮与硝态氮,以期达到一体化脱氮除磷的目的。研究一方面可回收氮、磷,为实现资源的可持续发展的途径提供参考,另一方面也对水体富营养化的危害控制提供新的思路,研究具有重要的现实意义,得到的主要结论如下:(1)在镁板为阳极,钛板为阴极的电化学沉淀磷酸铵镁体系中,初始pH、电解时间与电流密度对磷酸盐与氨氮的去除有重要影响。初始pH为7.5时,磷酸盐与氨氮的去除率分别达97.03%、7.49%,升高初始pH会降低磷酸盐去除率而增加氨氮的去除率;电解时间在20 min时磷酸盐的去除趋于饱和,30 min时磷酸盐与氨氮的去除率分别达98%、7.63%;较高的电流密度会增大磷酸盐与氨氮的去除率,20 m A/cm2时磷酸盐与氨氮的去除率分别达95.54%、12.26%,但过大的电流密度将导致MAP的分解,不利于磷酸盐的去除;极板间距、极板面积、共存钾离子与共存钠离子对磷酸盐的去除率无明显影响;但Na+浓度高于1500 mg/L时,氨氮去除率仅为0.48%;电化学沉淀磷酸铵镁法对低浓度氮磷废水同样适用,当废水稀释8倍时,磷酸盐与氨氮的去除率分别达99.8%、37.83%。以磷酸盐去除率为响应值的响应面优化分析结果表明,初始pH为电化学沉淀磷酸铵镁法脱氮除磷的的主要影响因素,初始pH与电解时间与电流密度均有交互作用,初始pH为7-8,电解时间为15-20 min,电流密度为15-20 m A/cm2时,磷酸盐去除率有峰值99%。(2)沉淀XRD与SEM、FTIR表征分析结果表明,初始pH与K+或者Na+对沉淀有明显影响,初始pH为7.5条件下沉淀为典型磷酸铵镁;初始pH为10.5条件下沉淀变为氢氧化镁等无定形物质;K+或者Na+浓度高于1500 mg/L时,所获得的沉淀表面明附着其他无定形晶体。K+或者Na+浓度高于2500 mg/L时,沉淀主体为磷酸钠镁与磷酸钾镁。(3)在镀钌钛网(DSA)为阳极,钛板为阴极的电化学氧化脱氮体系中,氨氮与总氮的主要去除途径为阳极氧化,初始pH、电解时间、电流密与度氯离子浓度对氨氮与总氮的去除率有重要影响。升高初始pH将增大间接氧化能力,当初始pH为10.5时氨氮与总氮的去除率分别达84.86%、89.5%;脱氮反应饱和前较长的电解时间与较大的电流密度有利于污染物的去除,60 min与45 m A/cm2为氨氮与总氮去除达到饱和的电解时间与电流密度;氯离子浓度的增加有利于氨氮的去除;极板间距与极板面积对氨氮与总氮的去除无明显影响。硝态氮的去除主要为阴极还原,阴极的极板活性面积为主要影响因素。以总氮去除率为响应值的响应面优化分析结果表明,电解时间为体系的主要影响因素;电解时间与初始pH、电流密度均有交互作用,初始pH为9.5-10.5,电解时间为54-66 min,电流密度为50-60 m A/cm2时,总氮的除率有峰值72%。
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