钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷滤料在废水除磷中的应用开题报告

1. 研究目的与意义

1.水体富营养化的危害

氮和磷元素是参与生物代谢所必需的营养元素，生物代谢的产物中同时也富含氮磷，过量的氮和磷通过径流或废水排放到水体中通常会导致藻类泛滥、水体缺氧、发黑发臭，最终将导致水生生物^[1]的死亡率增加。据李辰^[2]等人的研究显示磷是淡水富营养化的主要限制元素，无机氮是海洋富营养化的共同限制营养物，是导致水华和赤潮的重要原因^[3]。富营养化导致水质恶化，蓝藻、甲藻等藻类成为优势种破坏水生生态系统，同时有报道指出藻类有机物通过氯消毒后会产生较弱的致癌物质。蓝藻的毒素如果被水体中的动物饮用后会致死，赤潮中的甲藻产生的毒素还会使人类中毒。此外，水体富营养化还会影响供水，影响渔业的发展、造成水产养殖业无法正常经营，向水体中释放有毒有害物质及加速湖泊的消亡等危害。因此，氮磷初始来源的城市污水排放必须符合磷、氮的出水水质标准。实际上，据报道，全球氮和磷污染处理的年度社会成本正在逐渐增加^[4,5]。氮磷污水处理方法的创新，将有效降低污水处理成本，提高处理效率。新型氮磷废水的处理方式，可实现磷和氮同时去除^[6]，取代了传统的处理方法，即只去除一种营养物质。

2.国内外现有同步脱氮除磷（spn）的技术

2. 研究内容和问题

本课题组研究的钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷滤料，该滤料由钙长石、钙铝黄长石和硅灰石复相，具备供碱释钙性能。本课题拟将前期制备的钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷滤料探究其供碱释钙性能的除磷机制，及探究作为微生物载体进行污水脱氮除磷处理效果和作用机理。近年来，水体富营养化问题愈发严重，太湖蓝藻事件引发了人们对此问题的高度重视。水体氮磷含量超标导致藻类泛滥、水体发黑发臭，因此需有效控制水体氮磷含量，寻求高效、创新的废水处理新材料。实验关键在于探究供碱释钙的除磷机制，从实验现象，物理化学原理的角度分析钙碱释出的动态平衡及与磷作用生成沉淀的具体过程，并利用该特性探究生物挂膜脱氮除磷的应用优势。

3. 设计方案和技术路线

（1）将钙长石/钙铝黄长石复相陶瓷滤料作为模拟曝气生物滤池的填料，探究其供碱释钙性能的除磷机制，随后添加活性污泥，驯化培养一段时间后，利用此装置对模拟废水进行脱氮除磷及以石英砂作为对照组的实验进行探究。

（2）每日从模拟曝气生物滤池进出口取样，根据国家标准测定总磷、氨氮、硝态氮、亚硝态氮浓度及ph。

（3）采用xrd、sem、高通量测序分析挂膜前后陶瓷滤料物相组成、表面生物膜结构、微生物种类的多样性。以石英砂结果作为对照组，研究该陶瓷滤料供碱释钙性能的除磷机制和生物挂膜脱氮除磷的机理。

4. 研究的条件和基础

该毕设以南通大学化学化工学院为基础，依托南通大学分析测试中心实施并完成。已有X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、综合热分析仪等相关仪器设备。 实验药品、玻璃器皿等耗材已购置齐全，现有实验条件基本上能保证该毕设的顺利进行。