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《南京航空航天大学》 2019年
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γ辐照去除餐厨发酵沼液中氨氮的效果及其机理研究

李克伟  
【摘要】:餐厨垃圾沼液是指餐厨垃圾等有机物在密封的沼气池内,多种微生物经过厌氧发酵作用,产生沼气后的液态残留物。沼液成分复杂,有机物浓度高,氨氮浓度极高,严重失衡的碳氮比和高浓度氨氮抑制微生物作用是沼液难处理的一部分原因。排放未经处理的沼液会对环境造成严重污染。本研究选取餐厨垃圾沼液为研究对象,探讨了不同因素对沼液可生化性的影响和对氨氮降解效果的影响,并对沼液中氮素辐照降解的可能途径和机理进行了研究。本文完成的主要内容和得出的结果如下:(1)采用~(60)Co-γ源对餐厨垃圾沼液进行辐照处理,以氨氮去除率、化学需氧量(COD_(cr))、五日生化需氧量(BOD_5)和可生化性(BOD_5/COD_(cr))作为表征手段,研究了不同稀释倍数的沼液、初始pH值、不同吸收剂量对沼液和沼液氨氮的辐照降解效果的影响。结果表明:在稀释倍数为10时,氨氮去除率最高约为55%;在稀释倍数为40时,沼液COD_(cr)的去除率最高约为33%;同一稀释倍数的沼液中,氨氮浓度、COD_(cr)、BOD_5和可生化性指标随辐照吸收剂量的变化类似,都呈现先增大后减小趋势。当稀释倍数为10,吸收剂量为10.35 kGy时,沼液最大氨氮降解率为11.4%;稀释倍数为40,吸收剂量为3.45 kGy时,BOD_5/COD_(cr)的值最大为0.47。同一稀释倍数和辐照吸收剂量(10.35 kGy)的沼液,在pH=9.07时,氨氮浓度降解量最大为213.48 mg·L~(-1);而在pH=2.08时,COD_(cr)的去除率最大为26.45%。(2)利用γ辐射与TiO_2以及光催化氧化技术联合处理沼液氨氮,该方法对辐照降解沼液氨氮和COD_(cr)有一定的增强效应。在吸收剂量10.35 kGy,pH=11.05时,氨氮的最大降解量从137.69 mg·L~(-1)变为501.46 mg·L~(-1),COD_(cr)最大降解量从1697.76 mg·L~(-1)变为3656.16 mg·L~(-1)。(3)研究沼液中氨氮可能降解的途径和机理。分析沼液体系内的离子态氮素是平衡的,即沼液在辐照降解过程没有气态的氮素(如氮气)生成,只有离子态氮素被氧化还原后互相转化;添加叔丁醇自由基清除剂的沼液与空白实验组一起辐照后,氨氮最大降解量从315.17 mg·L~(-1)减少为236.72 mg·L~(-1),则可知在辐照降解污染物的过程中,羟基自由基的氧化作用比氢自由基、水合电子的还原作用要强。由于沼液体系的复杂,通过分析简单含氮溶液体系辐照降解过程中氮素的变化情况,推导沼液中氨氮降解的可能途径和机理。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:X799.3

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