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氨氮污染已经成为我国水体的主要污染源,“十二·五”期间,国家将氨氮新增列入减排约束性指标之一。氨氮废水处理新技术与新原理研究一直是水处理领域的热点之一,以回收氨氮为目标的化学沉淀结晶法可资源化利用废水中的氮,即通过向废水中投加镁盐和磷酸盐与废水中的氨氮发生化学反应,生成磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O, Struvite, MAP)。目前,对基于氨氮回收的化学沉淀结晶法(MAP法)的实验研究异常活跃。目前,磷酸铵镁沉淀结晶法过程中的磷酸盐消耗及上清液磷酸盐残留、化学药剂成本过高、化学污泥利用等问题是该技术推广应用急需解决的难题。本论文以“磷酸铵镁热解产物循环沉氨过程研究”为题,针对磷酸铵镁结晶法推广应用急需解决的难题,采用酸解调控、磷酸铵镁干法热解脱氨、动力学方程建模、NaOH/Mg(OH)2／混合碱碱促热解产物循环沉氨等技术路线,开展了磷酸铵镁碱促热解参数优化、热解产物沉氨性能研究、碱促热解产物循环沉氨技术研究、磷酸铵镁热解动力学参数计算等系列研究,为磷酸铵镁结晶沉淀技术的推广应用提供理论基础和科学依据,获得的研究成果如下：1.优化了磷酸铵镁热解过程工艺参数对不同碱性媒介条件下磷酸铵镁热解参数调控情况、副产物生成调控机制进行了研究,获得结论：NaOH碱促热解最佳参数为,NaOH:NH;摩尔比为1：1,热解温度110℃,热解时间3h; Mg(OH)2媒介促进磷酸铵镁热解释氨效率弱于NaOH媒介,但稍强于磷酸铵镁直接热解,其热解最佳参数为,Mg(OH)2:NH4+摩尔比1：1,热解温度110℃,热解时间3h；磷酸氢镁为磷酸铵镁热解主产物,同时还生成了部分焦磷酸镁衍生物,随着热解温度升高,焦磷酸镁的P-O-P反对称伸缩振动峰活性增强。2.优化了磷酸铵镁热解产物沉氨性能参数开展了磷酸铵镁热解产物沉氨性能参数优化的研究,考察了不同热解条件下磷酸铵镁热解产物沉氨效果,获得结论：磷酸铵镁热解产物处理化肥厂氨氮废水最佳pH值为9.5;热解产物最佳投加量为MG2+:NH4+摩尔比1:1(以MgHPO4计算)；最佳搅拌时间为60min；热解温度为110℃时,磷酸铵镁直接热解产物沉氨效率达到最大值84%；NaOH:NH;摩尔比为1：1,热解温度为110℃时,NaOH碱促热解产物的沉氨率接近87%,同时上清液磷酸盐残留量为2.3mg/L；磷酸铵镁热解过程中辅助添加Mg(OH)2碱性媒介,当Mg(OH)2:NH4+摩尔比为1：1,热解温度为110℃时,热解产物沉氨率接近84%,上清液磷酸盐残留量为0.02mg/L;NaOH:Mg(OH)2:NH4+摩尔比为0.5：0.5：1时(混合碱),热解产物的沉氨率达到90%以上,同时上清液中磷酸盐的残留量低于0.5mg/L3.建立了磷酸铵镁热解动力学方程考察了NaOH、Mg(OH)2辅助碱性介质对磷酸铵镁降解的媒介作用,解析了磷酸铵镁热解动力学过程,结果表明：磷酸铵镁直接热解为一步降解过程,最大吸热峰为130.3℃(5K/min),直接热解机制为自催化降速反应,存在二种以上的降解途径,热解活化能在30KJ/mol-100KJ/mol之间,其热解动力学方程为：f(α)=k0(1-α)n,线性相关系数为0.995,反应级数为2.51；NaOH碱性媒介辅助磷酸铵镁热解为二步降解,最大吸热峰为113.4℃(5K/min), NaOH碱性媒介能降低磷酸铵镁热解的起始活化能,从约100KJ/mol降至约70KJ/mol,并促使磷酸铵镁选择单一的降解途径进行降解,NaOH碱促热解过程中,当转化率≤50%时的平均活化能为约70KJ/mol (Friedman法),而OFW等转化率法所计算的活化能约74KJ/mol, NaOH碱促热解为双分子基元反应,其降解动力学方程为：f(α)=αα-(1-α)n,符合prout-tompkins n-th order (Bna)模型,模拟曲线的线性相关系数为0.996,反应级数为5.08；Mg(OH)2碱促热解为三步降解过程,其最大吸热峰为117.0℃(5K/min),Mg(OH)2碱促热解符合自催化降速模型,存在二种以上的降解途径；氨基剥离所需活化能在344KJ/mol-112.9KJ/mol之间,Mg(OH)2碱促热解动力学方程为：f(α)=k0(1-α)n,线性相关系数为0.994,反应级数为6.12；混合碱碱促热解为三步降解,其最大吸热峰为114.1℃(5K/min),混合碱碱促热解的起始活化能为71.6KJ/mol,当转化率≤20%时,NaOH起主要媒介作用,磷酸铵镁选择能垒较低的中间态反应途径,当50%≥转化率>20%时,NaOH和Mg(OH)2共同起作用,出现二种不同的降解途径,当转化率>50%时,降解又变为单一途径,即Mg(OH)2降解,混合碱碱促热解所需平均活化能为(转化率≤50%)：Friedman法,62.1KJ/mol:OFW等转化率法,69.3KJ/mol,混合碱碱促热解动力学方程：f(α)=αα-(1-α)n,线性相关系数为0.995,反应级数为5.92。4.解析了磷酸铵镁热解产物循环沉氨技术利用磷酸铵镁热解及药剂循环技术路线,开展了磷酸铵镁热解产物循环沉氨过程研究,探讨了酸解提高循环沉氨率的可能性,结果表明：酸解最佳参数为,pH1、温度120℃、时间2h；预制磷酸铵镁作为晶种材料,其最佳投加量为5：100(MAP与废水中氨的摩尔比)；NaOH碱促热解产物循环六次时沉氨效率超过80%,循环过程中沉氨效率稳定；酸解能提高循环过程中的沉氨率,随着循环次数的增加,沉氨效率下降不明显；然而,NaOH碱促热解产物循环上清液中磷酸盐残留量高达198.2mg/L,且对磷酸铵镁晶体生长有抑制作用；Mg(OH)2碱促热解产物循环沉氨效率弱于NaOH媒介,但强于直接热解,循环六次时沉氨率接近75%,且上清液中残留的磷酸盐含量低于2mg/L,但上清液中镁离子含量过高,超过300mg/L；混合碱碱促热解产物循环沉氨效率稳定且高于80%,上清液中的磷酸盐和镁离子残留分别不超过2mg/L和40mg/L,混合碱碱促热解产物循环生成的磷酸铵镁晶体颗粒大小达到d(0.5)=26.97μm,接近直接热解循环产物。