污水处理中磷化氢的释放过程研究

【摘要】： 目前，有关磷化氢的研究仍主要集中于湖泊、海洋、沼泽、土壤等各种环境中磷化氢的自然生成量。针对污水处理领域的磷化氢相关研究仍然相当薄弱，有关各项研究工作的开展也因不完善的磷化氢检测方法而一度受到严重阻碍。试验在检测手段上有所改变。前期利用吸收-钼锑抗分光光度法对厌氧序批式工艺条件下的磷化氢产生进行了初步研究；由于实验条件的完善，后期采用柱前二次冷阱富集和气相色谱－氮磷检测器（NPD）联用的方法对磷化氢标准气体进行检测，并对冷阱富集温度及色谱条件进行了研究；利用改进的磷化氢检测方法对厌氧序批式工艺、好氧序批式工艺以及厌氧/好氧工艺条件下的磷化氢产生规律有了初步研究，并对磷化氢的产生机理进行探讨。主要研究结果如下： 利用二次冷阱富集-气相色谱法对磷化氢气体的检测条件进行了探索。根据仪器使用推荐值确定尾吹流量为3ml/min，空气流量为60ml/min，氢气流量为3ml/min。试验结果表明：冷阱温度为零下105°C时；柱温箱范围在30～50°C时；载气流量在3.5ml/min时，磷化氢均能获得较高响应值；铷珠选择黑色铷珠时，能获得较佳的峰型。 采用氢氧化钠溶液作为吸收液对沥窖污水厂污泥、鸡粪、猪粪三种泥源进行了泥源选择试验，发现各泥源的磷化氢产量及磷化氢浓度均呈递增趋势(第一周期第二周期第三周期)，其中以经厌氧驯化的沥窖污泥的磷化氢产量及浓度在各个周期内为最高。 采用浓硫酸作为吸收液对厌氧序批式工艺条件下的磷化氢产量变化进行研究发现磷化氢产量与总磷浓度变化表现出显著的负相关性。采用二次冷阱富集-气相色谱(GC/NPD)法对厌氧序批式工艺的研究发现磷化氢在反应器内呈上升趋势，在总磷浓度、乙酸浓度变化较大的同时，磷化氢的检测值有较大波动。硫离子的投加可以促进磷化氢的释放，并在一定的硫离子浓度范围内具有非常好的线性关系。 好氧序批式工艺及厌氧/好氧序批式工艺的好氧段均首次检测到所出气体中有磷化氢的存在，但是两种工艺中的磷化氢变化规律各不相同。在好氧序批式工艺中，磷化氢呈递减趋势，运行后期只能间断性的检测其存在，而且检测值较之厌氧序批式工艺低3～5个数量级。在厌氧/好氧序批式工艺中，厌氧阶段的磷化氢呈上升趋势，其检测值比厌氧序批式工艺要高；进入好氧阶段，磷化氢检测值迅速降低，但在后期仍有低水平的稳定产出。 【关键词】：磷化氢 厌氧序批式工艺 好氧序批式工艺 厌氧/好氧序批式工艺
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-26
• 1.1 背景13-14
• 1.2 磷化氢的发现14-15
• 1.3 磷化氢的性质及用途15-16
• 1.4 磷化氢在环境中的存在形式及其检测方法16-18
• 1.4.1 磷化氢的存在形式16
• 1.4.2 磷化氢的检测方法16-18
• 1.5 磷化氢的形成机制探讨18-22
• 1. 5. 1 磷化氢产生机理的分析18-20
• 1.5.2 微生物产生磷化氢机制20-21
• 1.5.3 金属腐蚀产生PH3 机制21-22
• 1.5.4 歧化反应产生PH3 机制22
• 1.5.5 等离子化学机制22
• 1.5.6 地球化学和宇宙化学还原机制22
• 1.6 环境中磷化氢生成和释放的影响因素22-23
• 1.7 污水处理中磷化氢研究的意义23-24
• 1.8 课题的研究目标和内容24-26
• 1.8.1 课题研究的目标24
• 1.8.2 课题研究的内容24-26
• 第二章 磷化氢的检测方法26-41
• 2.1 吸收-钼锑抗分光光度法26-28
• 2.1.1 试验设备26-27
• 2.1.2 药品及配制27
• 2.1.3 氢氧化钠-钼锑抗分光光度法27-28
• 2.1.4 浓硫酸-钼锑抗分光光度法28
• 2.2 二次冷阱富集-气相色谱（GC/NPD）法28-40
• 2.2.1 仪器与材料29
• 2.2.2 色谱条件29
• 2.2.3 分析仪器装置结构及样品富集分析过程29-32
• 2.2.4 冷阱富集温度对磷化氢检测的影响32-33
• 2.2.5 色谱条件对磷化氢检测的影响33-38
• 2.2.6 磷化氢标准校正气体的配制和标准曲线制作及样品分析38-40
• 2.3 本章小结40-41
• 第三章 厌氧序批式工艺磷化氢的释放研究41-56
• 3.1 氢氧化钠-钼锑抗分光光度法对厌氧泥源选择的试验研究41-44
• 3.1.1 材料及试验方法41-43
• 3.1.2 试验结果及分析43-44
• 3.2 浓硫酸-钼锑抗分光光度法对厌氧序批式工艺磷化氢释放规律的研究44-49
• 3.2.1 材料及试验方法45-46
• 3.2.2 实验结果及分析46-49
• 3.3 二次冷阱富集-气相色谱法对厌氧序批式工艺磷化氢释放规律的研究49-54
• 3.3.1 材料及试验方法49-52
• 3.3.2 试验结果及分析52-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第四章 好氧及厌氧/好氧序批式工艺磷化氢的释放研究56-62
• 4.1 材料及试验方法56-59
• 4.1.1 装置56-57
• 4.1.2 接种污泥57-58
• 4.1.3 模拟污水成分58
• 4.1.4 试验方法58-59
• 4.1.5 分析项目与方法59
• 4.2 实验结果及分析59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 磷化氢的产生机理探讨62-70
• 5.1 底物脱氢的主要途径及产能和还原力对比62-65
• 5.2 厌氧条件下磷化氢的产生机制探讨65-68
• 5.3 好氧条件下磷化氢的产生机制探讨68-70
• 第六章 结论及展望70-73
• 6.1 试验结论70-71
• 6.2 研究展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间发表的论文情况77-78
• 致谢78

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