高氨氮廢水資源能源化處理技術(shù)及應用

目錄
第1章 氨氮產(chǎn)生及危害 1
1.1 氨氮產(chǎn)生 1
1.2 氨氮廢水來源 2
1.2.1 城市生活污水 3
1.2.2 工業(yè)廢水 4
1.2.3 畜禽養(yǎng)殖廢水 4
1.2.4 垃圾填埋場滲濾液 4
1.3 氨氮的危害 5
1.3.1 水體富營養(yǎng)化 5
1.3.2 危害水生生物 6
1.3.3 影響飲用水水質(zhì) 6
1.3.4 污染土壤 7
1.4 研究目的及意義 8
參考文獻 9
第2章 高氨氮毒性及消減 10
2.1 氨氮對水生生物產(chǎn)生的毒性及其機理 10
2.2 氨氮對厭氧微生物的毒性及機理 11
2.2.1 氨氮抑制厭氧發(fā)酵過程機理 11
2.2.2 影響氨氮對微生物毒性的重要因素 11
2.3 氨抑制效應的消減 13
2.3.1 氨吹脫 13
2.3.2 微生物固定化 13
2.3.3 微生物菌群馴化 14
參考文獻 14
第3章 吹脫技術(shù)處理高氨氮廢水 16
3.1 吹脫工藝原理 16
3.2 銨氨轉(zhuǎn)化的化學平衡 17
3.2.1 酸堿平衡 18
3.2.2 氣體交換平衡 19
3.3 影響氨吹脫的主要因素 20
3.3.1 溫度 20
3.3.2 pH 20
3.3.3 氣水比 21
3.4 吹脫技術(shù)的應用 21
3.4.1 吹脫技術(shù)去除厭氧消化液中的氨 21
3.4.2 吹脫法回收尿液中的氨 23
3.5 吹脫法去除或回收廢水中氨存在的問題 25
3.5.1 結(jié)垢問題 25
3.5.2 污泥產(chǎn)生 25
3.5.3 氨氣釋放 25
3.6 吹脫工藝的改進 26
3.6.1 氨吹脫反應器的改進 26
3.6.2 膜接觸器 28
3.6.3 膜蒸餾 28
3.6.4 離子交換循環(huán)吹脫 29
3.6.5 微波輻射脫氨 29
3.7 不同氨吹脫工藝比較 30
參考文獻 31
第4章 離子交換處理高氨氮廢水 34
4.1 離子交換平衡 34
4.2 離子交換的選擇性 36
4.3 離子交換樹脂再生 38
4.3.1 化學再生 38
4.3.2 生物再生 38
4.3.3 熱再生 39
4.4 離子交換劑 39
4.4.1 沸石中的離子交換 39
4.4.2 聚合物離子交換劑 42
4.5 離子交換劑在氨氮處理方面的應用 45
參考文獻 46
第5章 化學法處理高氨氮廢水 47
5.1 化學沉淀法 47
5.1.1 鳥糞石沉淀過程的化學基礎(chǔ) 47
5.1.2 鳥糞石沉淀的影響因素 48
5.1.3 化學沉淀法的應用 51
5.2 折點氯化法 52
5.3 光催化氧化氨 53
5.3.1 機理 53
5.3.2 半導體材料催化劑 53
5.3.3 光催化工藝及應用 55
參考文獻 57
第6章 藻菌體系處理高氨氮廢水 59
6.1 微藻體系 59
6.1.1 微藻氮源和氨的利用過程 60
6.1.2 銨/氨平衡及其對微藻的影響 61
6.1.3 微藻在氨氮廢水處理領(lǐng)域的應用 61
6.2 藻菌體系 63
6.2.1 藻菌體系處理氨氮廢水的機理 63
6.2.2 藻菌體系處理氨氮廢水的影響因素 64
6.3 藻菌體系處理氨氮廢水的挑戰(zhàn) 66
參考文獻 66
第7章 膜分離技術(shù)處理高氨氮廢水 69
7.1 膜材料 69
7.1.1 聚四氟乙烯 69
7.1.2 聚丙烯中空纖維膜 72
7.2 膜蒸餾 74
7.2.1 真空膜蒸餾 75
7.2.2 吹掃氣膜蒸餾 76
7.2.3 直接接觸膜蒸餾 77
7.3 反滲透 81
7.3.1 反滲透原理 82
7.3.2 反滲透膜種類 82
7.3.3 半透膜的性能 83
7.3.4 反滲透膜分離技術(shù)及應用 83
7.4 電去離子技術(shù) 85
7.4.1 電去離子模塊配置 85
7.4.2 離子排出和流動電去離子機制 85
7.4.3 電去離子技術(shù)應用于氨去除 86
7.4.4 電去離子與其他技術(shù)的耦合 86
7.5 電滲析 87
7.5.1 電滲析原理 87
7.5.2 電滲析模塊 87
參考文獻 89
第8章 生物電化學系統(tǒng)回收氨氮技術(shù) 92
8.1 廢水中TAN的生物電化學回收機理 93
8.1.1 從陽極室轉(zhuǎn)移到陰極室 94
8.1.2 轉(zhuǎn)化為NH3 95
8.1.3 NH3提取與回收 95
8.2 生物電化學系統(tǒng)回收氨氮構(gòu)型 96
8.2.1 微生物燃料電池 96
8.2.2 微生物電解池 96
8.2.3 微生物脫鹽池 98
8.3 挑戰(zhàn)和前景 98
8.3.1 電流密度 98
8.3.2 提高電流密度面臨的挑戰(zhàn) 100
8.3.3 廢水氨濃度的重要性 100
8.3.4 氨回收的BES放大 101
參考文獻 102
第9章 氨作為氫氣替代燃料 105
9.1 引言 105
9.2 直接氨燃料電池工作原理及反應動力學 106
9.2.1 工作原理 106
9.2.2 氨分解的熱力學和動力學 107
9.3 直接氨燃料電池電極材料 108
9.4 直接氨燃料電池類型 113
9.4.1 氧離子導電電解質(zhì)固體氧化物氨燃料電池 113
9.4.2 質(zhì)子傳導電解質(zhì)固體氧化物氨燃料電池 114
9.4.3 質(zhì)子膜氨燃料電池 115
9.4.4 堿性氨燃料電池 115
9.5 氨燃料的應用 116
9.5.1 氨燃料在非鍋爐設備中的應用研究 116
9.5.2 氨燃料在燃煤鍋爐中的應用 118
9.5.3 氨作為未來汽車燃料 121
9.5.4 氨作為船舶運輸燃料 122
9.6 氨能源化應用面臨的挑戰(zhàn) 122
參考文獻 123
第10章 氨氮回收市場潛力、應用及面臨的挑戰(zhàn) 129
10.1 氨氮資源化回收市場現(xiàn)狀 129
10.2 氨氮回收的經(jīng)濟分析 130
10.3 氨氮廢水資源化回收面臨的挑戰(zhàn) 131
10.4 氨氮回收前景及未來發(fā)展趨勢 134
參考文獻 138