【摘要】：針對傳統(tǒng)磷酸銨鎂(MAP)處理法需要添加鎂源和提高pH等復雜操作,以及使用化學試劑導致成本高等問題,本論文提出了犧牲鎂陽極電解工藝來實現(xiàn)鎂源和pH的同步添加,并通過引入離子交換膜實現(xiàn)電解過程中pH穩(wěn)定,驗證了序批式運行模式及連續(xù)式運行模式的可行性,利用單因素試驗和響應表面法優(yōu)化了兩種運行模式的關鍵參數(shù),分析了兩種運行模式的處理效果。此外,論文還對雙室電解工藝中存在的膜污染特征進行了初步研究,分析了膜污染的情況與影響,為犧牲鎂陽極雙室電解處理法的長效運行提供參考依據(jù)。論文獲得以下主要結論:(1)在序批式運行模式下,隨著陽極液pH從8.0升高至9.5,模擬沼液中磷去除率先上升后下降,而隨著電流密度從11.1 A m-2升高至44.4 Am-2,模擬沼液中磷去除率隨之逐漸升高,但初始的電流效率隨之下降。綜合考慮磷去除效果與經(jīng)濟性,確定序批式運行模式的較優(yōu)參數(shù)為陽極液pH 8.5和電流密度22.2 Am-2。在該條件下,通過陰-陽分段序批處理方式替代化學試劑,將實際沼液的pH從7.4提升至8.5-8.6之間,實現(xiàn)93%磷的穩(wěn)定去除,同時將處理成本控制在$81.6 kg-1 P(換算成人民幣為522.2元 kg-1P)。(2)利用響應表面法對連續(xù)式運行模式的關鍵參數(shù)進行了優(yōu)化,建立沼液磷去除率與電流密度、水力停留時間的二次響應曲面模型,發(fā)現(xiàn)電流密度及水力停留時間均對磷去除率有極顯著的影響。為在最短水力停留時間內(nèi)實現(xiàn)最高的磷去除率,通過模型預測獲得了最優(yōu)參數(shù)為電流密度78.2 A m-2和水力停留時間40 min,在此條件下實際沼液的磷去除率在多次運行過程中始終保持85%以上,運行成本約為$71.7kg-1 P(換算成人民幣為458.9元kg-1P)。(3)通過對鎂陽極雙室電解法處理豬場沼液的序批式和連續(xù)式兩種運行模式下處理效果和成本分析的比對可知,序批式運行模式下的磷去除效率比連續(xù)式運行模式下的磷去除率高約8%,但同時序批式運行模式的處理成本比連續(xù)式也高14%。在實際應用中,應根據(jù)豬場實際情況對運行模式進行選擇。(4)通過掃描電鏡-能譜儀及電化學阻抗譜等方法對比了沼液浸泡、MAP結晶法和鎂陽極電解法等處理后膜污染情況及其對磷去除率的影響,同時對多次電解處理對膜污染作用進行了分析。結果表明,沼液浸泡處理和MAP結晶法處理僅使得少量顆粒物吸附在膜表面,未嚴重污染膜表面;而鎂陽極電解法則使得陰極室一側(cè)的離子交換膜膜表面形成明顯的MAP結晶污染層,從而造成嚴重的膜污染。同時,多次電解處理擴大了膜表面污染層的覆蓋面積,促進污染層的晶體顆粒增大,卻使得污染層結構變得疏松易脫落,從而未對磷去除率造成影響。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S216.4
【圖文】：

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本文編號：2713676