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尿液中营养物的迁移转化规律及回收方法研究

作　者: 梁成岗
导　师: 王晓昌
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 环境科学
关键词: 尿液 氮磷回收 脲酶 活性污泥 堆肥 磷酸铵镁沉淀法
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


生活污水中含有大量氮磷等有价值的营养物质,其中尿液是生活污水中氮磷营养物质的主要来源。生活污水中大约80%的氮、50%的磷来自于尿液。目前尿液通常与污水中的其它组分混在一起,经过城市污水处理厂处理后排放,但这样的处理方式成本高,且忽视了氮磷的回收价值。相对于其它废水,尿液具有体积小、营养物质多的水质特征,本文对尿液进行源头分离和处理及营养物质回收做了系统性分析研究。本文分析探讨了尿液中氮磷等营养物质的迁移转化特性及其影响因素,研究指出尿液中总氮含量为8000-10000mg/L,在新鲜尿液中氮元素主要以尿素形式存在。尿液中尿素在自由脲酶直接催化或微生物间接催化的作用下会迅速完全水解生成氨氮,但由于在新鲜尿液中自由脲酶的量很少,尿液中尿素分解为氨氮的转化率约18.2%。尿液中磷元素含量700-2000 mg/L,主要以聚磷酸盐形式存在,可以迅速水解为磷酸根。此外,温度和pH也是影响尿液中尿素水解和磷酸盐浓度保持稳定的重要因素。研究中考虑采用投加脲酶、活性污泥与堆肥填料以促进尿液中氨氮转化效率。结果表明,在30℃,pH=6.5的实验条件下,在投加脲酶后,尿素分解速度大为提高,在10,20和50 mg/L投量下,24小时后尿素的氨氮转化率即可分别达25.4%、49.5%和85.0%,但此后随时间延长尿素分解率不再增长;在10g/L的污泥投量下,尿素在6天左右的时间内即可达到最大值,氨氮浓度达7000mg/L。提高活性污泥量,可缩短尿素的分解时间,在20和50g/L的活性污泥投量下,分别在4和2天左右,尿素分解达到最大;堆肥填料在10g/L的投量下,氨氮浓度在14天左右可达到最大值,而在20和50g/L的投量下分别在10和5天左右氨氮浓度达到最大值。相比较而言,自由脲酶投量不仅可以提高影响尿素分解速度还影响尿素分解程度,而活性污泥和堆肥填料的投量仅仅影响尿素分解速率。因此,以活性污泥来促进尿素分解在经济和技术上最为可行。论文采用磷酸铵镁沉淀法,即鸟粪石法回收尿液中氮、磷等营养物质。向尿液中投加活性污泥可有效促进氮磷营养物质的分解和转化,催化后的尿液过滤以去除残留杂质,以氯化镁作为投加镁盐,以磷酸二氢钠作为投加磷源,在投配比[Mg]:[N]:[P]为1.4:1:1,pH为10.5,沉淀时间为10分钟的条件下,活性污泥促进转化后的尿液中营养物质回收的效果最佳,氮元素的回收率可达95%左右,磷元素的回收率高达98%以上。根据X衍射分析结果,沉淀物主要是NH4MgPO4·6H2O,含量占到回收产物的70%以上。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 研究背景  9-18
    1.1.1 我国水资源和水污染现状  9-11
    1.1.2 分散式卫生系统及其特点  11-14
    1.1.3 生活污水中营养物质的分布特点  14-18
  1.2 研究目的和意义  18-19
  1.3 论文的构成  19-20
2 尿液的基本性质与处理技术综述  20-24
  2.1 尿液的化学组成及其特征  20
  2.2 尿液处理和营养物回收技术的研究现状  20-24
    2.2.1 卫生化  21
    2.2.2 缩减体积  21-22
    2.2.3 稳定  22
    2.2.4 氮磷等营养物质的去除  22
    2.2.5 微污染物的处理  22
    2.2.6 氮磷等营养元素的回收  22-24
3 研究内容与方法  24-26
  3.1 研究内容  24
    3.1.1 尿液中氮磷等营养物质的迁移转化规律  24
    3.1.2 尿液中营养物质的回收  24
    3.1.3 回收产物的鉴定分析  24
  3.2 研究方法  24-26
    3.2.1 实验系统和实验方法  24-25
    3.2.2 分析测试方法  25-26
4 尿液中营养物迁移转化规律的研究  26-37
  4.1 尿素的自然分解和氮、磷转化过程  26-28
    4.1.1 实验材料和方法  26
    4.1.2 实验结果和讨论  26-28
  4.2 尿素分解和氮转化的促进  28-32
    4.2.1 实验材料和方法  28-30
    4.2.2 实验结果和讨论  30-32
  4.3 脲酶的尿素分解催化作用及其影响因素  32-35
    4.3.1 实验材料和方法  32-33
    4.3.2 实验结果和讨论  33-35
  4.4 活性污泥投量的优化  35-36
  4.5 小结  36-37
5 尿液中营养物质回收方法研究  37-59
  5.1 脲酶催化尿素分解和氮、磷回收  37-46
    5.1.1 初步实验  37
    5.1.2 氮、磷回收  37-46
  5.2 活性污泥促进尿素分解和氮、磷回收  46-53
  5.3 最优回收条件确定  53-55
  5.4 尿液中营养物质回收方法的评价  55-59
    5.4.1 回收产物的鉴定分析  55-56
    5.4.2 回收方法的技术经济评价  56-59
6 结论  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-66

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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