磁铁锆改性牡蛎壳对水体磷的控释行为研究

通过磁化和添加溶解性锆盐,制成一种磁铁锆改性牡蛎壳粉材料,对其性质及除磷效果进行研究.结果表明,经磁铁锆改性,牡蛎壳具备磁性且比表面积和孔隙度均得到了显著提升,磷吸附量由4.5 mg·g^-1提高到了46.5 mg·g^-1,同时通过外加磁场可成功实现改性牡蛎壳粉的回收,而吸附动力学研究则证明整个磷吸附过程包括快速吸附和平衡吸附两个阶段.另外,改性牡蛎壳粉末对于水体中磷的吸附主要以溶解性磷酸盐（SRP）为主,相较于底泥间隙水,改性牡蛎壳粉对底泥上覆水的释磷行为具有更好的抑制效果,同时该材料还会促进底泥磷形态中易释放的铁结合态磷（Fe-P）向难释放的闭蓄态磷（Oc-P）转化,并降低易释放交换态磷（Ex-P）的含量.上述结果说明磁铁锆改性牡蛎壳适合作为一种高效除磷吸附剂用于控制富营养化水体中磷过量现象.     

牡蛎壳粉和石灰改良酸性水稻土对磷有效性、形态和酶活性的影响

我国南方粮食主产区土壤酸化治理是提升耕地地力促进粮食增产的重要内容,目的是探究酸化土壤改良剂牡蛎壳粉和石灰对水稻土酸度、磷有效性和形态以及酶活性和相关功能基因的影响.盆栽试验设计2种改良剂的3个施用量（0.05%、0.10%和0.15%）,以水稻为试验作物.结果表明：①牡蛎壳粉和石灰均显著提高土壤pH,降低土壤交换性酸,且改良效果随着改良剂用量增加而提高,相同用量下石灰对土壤酸性的改良效果高于牡蛎壳粉;② 4种有效磷提取剂提取的土壤有效磷测定结果表明,牡蛎壳粉和石灰显著提高H₂SO₄-P、Bray-1 P和Olsen-P含量,其中Olsen-P含量随改良剂用量的增加而提高.③土壤中不同形态无机磷含量表现为：Fe-P>Al-P>Ca-P,石灰和牡蛎壳粉显著提高Al-P和Fe-P含量,分别提高26.3%~37.4%和7.9%~23.7%;0.15%改良剂显著增加Ca-P含量;④石灰和牡蛎壳粉对土壤DHA、ALP、IPP活性和phoD基因拷贝数具有提高作用,而对土壤ACP活性、phoC和pqqC拷贝数表现为降低;⑤改良剂（0.10%和0.15%）显著提高水稻产量,0.15%用量的石灰和牡蛎壳粉分别提高水稻产量34.2%和46.8%,但对秸秆生物量无显著影响.相关分析表明,土壤无机磷和有效磷含量与pH和ALP活性呈显著正相关,改良剂通过消除土壤酸化和提高土壤磷酸酶活性来改善土壤磷营养状况,这对促进作物产量具有积极作用.     

Waste oyster shell as a kind of active filler to treat the combined wastewater at an estuary

Estuaries have been described as one of the most difficult environments on Earth. It is difficult to know how to treat the combined wastewater in tidal rivers at the estuary, where the situation is very different from ordinary fresh water rivers. Waste oyster shell was used as the active filler in this study in a bio-contact oxidation tank to treat the combined wastewater at the Fengtang Tidal River. With a middle-experimental scale of 360 ma/day, the average removal efficiency of COD, BOD, NH3-N, TP and TSS was 80.05%, 85.02%, 86.59%, 50.58% and 85.32%, respectively, in this bio-contact oxidation process. The living microbes in the biofilms on the waste oyster shell in this bio-contact oxidation tank, which were mainly composed of zoogloea, protozoa and micro-metazoa species, revealed that waste oyster shell as the filler was suitable material for combined wastewater degradation. This treatment method using waste oyster shell as active filler was then applied in a mangrove demonstration area for water quality improvement near the experiment area, with a treatment volume of 5 × 10^3 m^3/day. Another project was also successfully applied in a constructed wetland, with a wastewater treatment volume of 1 ×10^3 m^3/day. This technology is therefore feasible and can easily be applied on a larger scale,     

Development of vermicast from sludge and powdered oyster shell

Soil acidification is one of the rising land degradation issues facing world agriculture. The risk of acidification is currently being assessed as part of agriculture productivity and sustainable theme. This study was conducted to produce a new vermicomposting cast as a recycling resource derived from municipal sewage sludge and waste oyster shell. The earthworm, Eisenia Andrei, was fed under different conditions. The most suitable mixture was 77:23 w/w% of sewage sludge and waste oyster shell. Powdered oyster shell (POS) sludge blend provided a stable pH, due to its buffering capacity during vermiculture because of the Ca²⁺ and OH^? release effect. The vermicast products fulfilled the cast standards of Korea Ministry of Environment for all the parameters such as moisture content, pH, salinity, organic carbon, TKN, Phosphate, and heavy metals. Slowly released organic matter when added to soil improves the capacity of the soil to hold nutrients for plants, improve soil aeration for roots, and improves soil drainage. This product will be an addition to already-commercialized sludge vermicast as a higher value product.     

厌氧、缺氧、好氧环境下富磷剩余污泥的释磷机制

以采用A/O生物强化除磷工艺水质净化厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,利用棕色消化瓶设计3组释磷试验,讨论厌氧、缺氧、好氧环境下富磷剩余污泥消化释磷的机制. 结果表明:富磷剩余污泥在厌氧和缺氧环境下均有明显的释磷现象,平均释磷速率分别为1.614和0.998 mg/(L·d);厌氧和缺氧环境下释磷量与聚β-羟基丁酸(PHB)之间的计量关系比较表明,释磷过程中包含有明显的微生物释磷机制,同时还存在着物理化学方面引起的释磷机制,硝酸盐抑制剩余污泥中磷的释放主要是通过影响其微生物学机制完成的.      

不同pH值对磷矿废石磷素浸出特性影响的实验研究

采用EPA 1314pH酸碱预滴定实验和pH浸出实验,研究了pH对磷矿废石磷元素浸出特性的影响,以及磷矿废石的酸碱缓冲容量。实验结果表明:磷矿废石的碱缓冲容量小,pH从8.75上升到13.50消耗了0.1mmol/g的NaOH,磷矿废石酸的缓冲容量较大,pH从5.50到1.00,共消耗2.2mmol/g的H2SO4;浸提液的酸碱性是影响磷矿废石中磷元素浸出的重要参数,酸性条件下很大程度上促进了磷元素的浸出,随着H+离子浓度的增加,总磷浓度随之升高。相反在碱性条件下的反应过程中,OH-阻碍磷元素的浸出,消耗正磷酸根离子和羟基磷酸根离子,使其生成沉淀,有一定的固磷作用,为磷元素的固化提供了更多途径。     

活化赤泥吸附除磷及其机理的研究

以铝矿工业赤泥为原材料,采用酸活化、焙烧活化、热酸活化方法进行活化处理,得到除磷吸附剂,考察了pH值、反应时间和磷初始浓度等因素对除磷吸附剂吸附效果的影响.结果表明,活化赤泥具有较好的除磷能力,酸活化赤泥和焙烧活化赤泥对磷的饱和吸附量分别为155.2、144.2 mg·g-1.热酸活化赤泥除磷能力更强,其对磷的饱和吸附量可达202.9 mg·g～,经过热酸活化后的赤泥即使在pH值波动较大时也能很好处理高浓度含磷废水.溶液pH显著影响磷去除效果,在pH为7时得到最大去除量.     

表面改性非烧结生态砖材料对模拟城市暴雨径流中低浓度磷的吸附特性

为了寻求城市暴雨后地表径流中低浓度磷的去除方法,考察了粉煤灰、活性炭、沸石等材料对低浓度磷的吸附特性,进而利用筛选出的吸附材料对河岸护坡砖表面进行改性,制成非烧结生态砖材料,系统地研究了吸附材料添加量、磷酸盐浓度、反应时间等对生态砖材料吸附磷酸盐效率的影响,并探究了紫花苜蓿对生态砖表面磷酸盐的吸收能力.结果表明:①在3种吸附材料中,粉煤灰对磷酸盐的吸附效果最佳,3 h内其对磷酸盐的去除率分别比沸石、活性炭提高了54%、67%.②当生态砖表面搭载36 mg/cm2粉煤灰时,生态砖材料表现出最佳的磷酸盐吸附性能,比未搭载粉煤灰的生态砖材料对磷酸盐的去除率提高了14%.③生态砖材料对磷酸盐的吸附符合Freundlich吸附等温方程和颗粒内扩散方程,其对磷酸盐的吸附机理是由颗粒内扩散起主导作用的物理吸附.④在缺磷胁迫环境下,紫花苜蓿根系分泌出的柠檬酸将生态砖表面的磷酸钙晶体溶解,进而将其吸收进植物体内,15 d对生态砖表面磷的脱附比例为38.40%±0.37%.研究显示,粉煤灰改性的非烧结生态砖材料对磷酸盐具有较好的吸附效果,并且吸附的磷酸盐能够被植物所吸收可实现生态砖材料的天然再生.      

氧化镁与白云石石灰对不同来源废水中磷的回收效果

选择有代表性的3种来源废水(养猪场废水厌氧消化液、鸡粪废水厌氧消化液和污泥厌氧消化液),利用MgO与白云石石灰作为药剂进行磷回收试验,研究不同药剂、药剂投加量和反应时间下3种来源废水中磷的回收效果,通过动力学方程模拟2种药剂的除磷速率,并采用XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电镜)对沉淀产物进行表征. 结果表明:投加2种药剂均可实现磷的有效去除与回收,反应沉淀物中含有MAP(磷酸铵镁)和CaCO₃,MgO的最佳投加量为200 mg/L,当反应时间为4 h时,PO₄3--P去除率达85.0%以上;白云石石灰的最佳投加量为500 mg/L,当反应时间为24 h时,PO₄3--P去除率达80.0%以上. 投加白云石石灰的反应速率较慢,并且反应沉淀物中含有更多的CaCO₃. 以处理1 m3原水为例,MgO药剂成本为0.80元,白云石石灰药剂成本为0.25元,显示白云石石灰经济成本更低,是较为理想的磷回收药剂.      

Ca and OH release of ceramsites containing anorthite and gehlenite prepared from waste lime mud

Lime mud is a kind of solid waste in the papermaking industry, which has been a source of serious environmental pollution. Ceramsites containing anorthite and gehlenite were prepared from lime mud and fly ash through the solid state reaction method at 1050°C. The objective of this study was to explore the efficiency of Ca^2 + and OH⁻ release and assess the phosphorus and copper ion removal performance of the ceramsites via batch experiments, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that Ca^2 + and OH⁻ were released from the ceramsites due to the dissolution of anorthite, gehlenite and available lime. It is also concluded that gehlenite had stronger capacity for Ca^2 + and OH⁻ release compared with anorthite. The Ca^2 + release could be fit well by the Avrami kinetic model. Increases of porosity, dosage and temperature were associated with increases in the concentrations of Ca^2 + and OH⁻ released. Under different conditions, the ceramsites could maintain aqueous solutions in alkaline conditions (pH = 9.3–10.9) and the release of Ca^2 + was not affected. The removal rates of phosphorus and copper ions were as high as 96.88% and 96.81%, respectively. The final pH values of both phosphorus and copper ions solutions changed slightly. The reuse of lime mud in the form of ceramsites is an effective strategy.     

铝污泥酸化提取液改性沸石的除磷特性及机制

为了提高沸石的除磷能力并降低改性成本,以给水厂铝污泥为铝源,采用酸化提取液合成层状双氢氧化物(LDHs)覆膜于沸石表面制备改性沸石,分别测定原沸石、Al-Zn改性沸石及铝污泥改性沸石的表面特性和化学组分,分析等温吸附及吸附动力学特性,探讨铝污泥改性沸石的除磷性能及除磷机制.结果表明,最佳酸化提取条件为60 min、150 r·min~(-1)和p H1. 0,该条件下1 g铝污泥(干重)可提取77 mg的铝;改性沸石的饱和吸附容量和解吸性能较原沸石显著提高,尤其是铝污泥改性沸石,其理论最大吸附量从30. 24 mg·kg~(-1)提升至170. 40 mg·kg~(-1);改性使得沸石对磷酸盐的主要吸附类型由物理吸附向化学吸附转变.以铝污泥为铝源改性沸石能有效地提高其对磷酸盐的吸附能力及再生能力,在降低磷浓度过高引发的水体富营养化风险的同时,实现以废治废的目的.     

长期侧流提取对EBPR系统除磷及其磷回收性能的影响

实验采用交替厌氧/好氧(An/O)运行模式的SBR反应器,考察310 d内分3个批次提取侧流比为0、1/4、1/3、1/2的厌氧放磷上清液后EBPR系统的脱氮除磷效果及相应的磷回收性能.结果表明,整个实验阶段系统对COD和氨氮的去除较为稳定,出水均能满足《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一级A标准,总氮去除因厌氧阶段反硝化不断增强有所提升,达标率由88.2%显著上升至98.6%.然而,随着厌氧上清液提取次数的增多,系统释磷能力整体下降,但前两个批次中系统除磷均稳定高效,去除率在90%以上,相应地出水磷达标率大于75%,仅第3批次实验中侧流比为1/2时系统除磷率出现大幅波动,最低降为54.2%,并贡献该批次出水磷不达标率的60%,说明长期提取1/2侧流比不利于主流工艺出水稳定维持.研究还发现,长期进行侧流磷回收实验有利于污泥减量,且对污泥沉降性能影响不大.因此,在EBPR系统内长期提取适当侧流比的厌氧上清液以进行磷回收与主流工艺同步高效脱氮除磷具有可行性.     

富磷剩余污泥厌氧消化过程中的水解与生物释磷机制

以某采用A/O生物除磷工艺的污水处理厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,设计厌氧消化比较试验,讨论了富磷剩余污泥厌氧消化过程中的磷释放机制.结果发现,剩余污泥消化系统中的SOP(溶解性正磷)释放/PHA(聚羟基烷酸)合成比值大于活性污泥厌氧释磷系统,证实了剩余污泥厌氧消化过程中水解机制是磷释放的主导机制;剩余污泥消化系统中的PHA合成/糖原降解比值小于活性污泥厌氧释磷系统,表明污泥消化系统中的糖原降解不仅仅是生物释磷引起的;厌氧消化系统中抑菌剂的存在对于污泥消化系统的水解释磷机制与生物释磷机制均是不利的.     

好氧段碳源浓度对同步去除和富集磷酸盐生物膜的影响

利用聚磷菌以循环交替O/A模式运行,对生活污水处理厂的主流工艺中实现磷酸盐的同步去除和富集,探究了好氧段碳源浓度对聚磷生物膜去除和富集磷酸盐性能以及生物膜中微生物种群结构的影响.结果表明,好氧COD质量浓度从200 mg·L~(-1)降低到0 mg·L~(-1),吸磷速率提升1. 29倍,出水磷质量浓度稳定在0. 5 mg·L~(-1)以下;释磷速率提升3. 56倍,富集液磷酸盐质量浓度从27. 125 mg·L~(-1)升高到55. 91 mg·L~(-1).微生物群落变化中,鉴定为聚磷菌的变形菌门(Proteobacteria)的含量增加约2倍,红环菌科(Rhodocyclaceae)和厌氧绳菌科(Anaerolineaceae)的富集效果分别提高了2. 28和5倍.降低好氧段碳源浓度,有利于聚磷菌的筛选和富集,强化了好氧段磷酸盐的去除以及厌氧段磷酸盐的释放,获得了更高的磷酸盐富集液,并且为以资源回收为目的的未来城市污水处理厂提供降低好氧段碳源需求的理论基础.     

晶种对磷回收效率的影响及其产物分析

以CaO、MgO和白云石石灰（D-Lime）为晶种对模拟厌氧消化上清液进行磷回收试验,研究晶种投加量对磷去除效率的影响,分析试验反应动力学和产物表面形态。结果表明:磷浓度为0.645 mmol/L（ρ（P）=20 mg/L）、n（N）/n（P）为8:1、pH为7.80的模拟水中,投加一定量的CaO、MgO和D-Lime进行磷回收试验,磷的去除率在95%以上,试验反应过程符合准一级反应动力学。针对消化上清液中的高浓度常见离子CO₃2-,当c（CO₃2-）≥ 10 mmol/L时,其对CaO除磷具有明显抑制作用,而对D-Lime和MgO抑制作用有限。此外,投加晶种中含有Mg2+时会生成磷酸铵镁晶体（magnesium ammonium phosphate,MAP）。     

活性氧化铝对水中磷的去除与回收研究

使用活性氧化铝作为吸附剂研究其对磷的吸附特性,并对不同提取剂对磷的回收效果进行了讨论.结果表明,活性氧化铝对使用蒸馏水、自来水及洱海入湖河流罗时江水配制的磷溶液有不同的磷吸附效果,其对3种不同磷溶液的吸附等温线模型均符合Langmuir模型,经计算得到理论最大吸附量分别为20.88、32.15和29.85 mg·g-1.通过吸附试验表明,电解质的存在对吸附效果有促进作用.pH值越低,活性氧化铝表面的Zeta电位越高,越有利于磷吸附.对比使用4种不同提取剂的试验结果表明,使用0.1 mol·L-1NaOH基本可以完全提取活性氧化铝吸附的磷.     

氢氧化镁对剩余污泥碱性发酵及脱水性能的影响

剩余污泥厌氧发酵可产出短链脂肪酸(SCFAs)发酵液用作碳源时,可改善污水脱氮除磷效果,但发酵液中的氮磷会增加污水厂的氮磷负荷.此研究分别采用Mg(OH)2和NaOH调节剩余污泥厌氧发酵时的pH值,考察Mg(OH)2能否促进剩余污泥碱性发酵同时去除发酵液中的氨氮和磷,及其对发酵后污泥脱水性能的影响.结果表明:Mg(OH)2可促进剩余污泥碱性发酵,发酵液最大SCFAs含量为2336.3mgCOD/L,同时Mg(OH)2能去除发酵液中的磷,在发酵的第4d,其磷含量接近0;Mg(OH)2调节碱性发酵后的剩余污泥脱水性能优于NaOH调节的,前者剩余污泥毛细吸水时间(CST)较后者短42.3s.     

钙镁磷肥对石灰、海泡石组配修复镉污染稻田土壤的影响

改良剂组配(例如羟基磷灰石和沸石)可有效降低土壤中重金属的生物有效性,抑制水稻对重金属的积累,从而提高农产品的安全水平.本文通过田间试验,研究钙镁磷肥施用对石灰、海泡石组配降低稻田土壤有效态Cd含量、水稻各部分中Cd含量的影响.结果表明,施用钙镁磷肥可显著促进石灰、海泡石组配的钝化修复效果.与石灰、海泡石组配处理相比,施用钙镁磷肥,土壤中有效态Cd含量和糙米中Cd含量显著降低,在施用2 250 kg·hm~(-2)钙镁磷肥的条件下,土壤中Cd~(2+)发生沉淀或络合反应生成难溶性磷酸镉而降低土壤酸可提取态、可还原态和可氧化态Cd的占比,土壤中有效态Cd含量显著(P0.05)降低46.97%,糙米中Cd含量降低至0.04 mg·kg~(-1),低于《食品安全国家标准》(GB 2762-2017)中糙米镉限量(0.2 mg·kg~(-1))标准,且糙米产量增加28.34%.相关性分析结果表明,水稻根、茎叶和糙米中Cd含量与土壤中有效态Cd含量,水稻糙米中Cd含量与根和茎叶中Cd含量呈极显著正相关关系(P0.01),土壤有效态Cd含量是影响水稻糙米中Cd含量的关键性因素,钙镁磷肥可提高石灰与海泡石对土壤中有效态Cd降低效果来减少水稻根和茎叶对Cd的吸收,进而降低糙米中Cd含量.上述结果表明,施用钙镁磷肥提高了石灰、海泡石组配降低糙米中Cd含量的效果,可实现Cd污染稻田水稻安全生产和增产.     

低温条件下分流式侧流-AAO工艺污水处理及同步污泥减量效果研究

当前剩余污泥产量巨大及低温条件下运行不稳定是城市污水处理厂活性污泥技术面临的主要挑战和制约.基于此,本文通过向厌氧-缺氧-好氧(AAO)系统中的污泥回流系统引入分流式侧流厌氧系统,以实现强化污水处理和同步污泥减量的目标.结果发现,当侧流分流比例为30%时,分流式侧流-AAO系统能够实现最好的污泥减量效果,污泥累计排放量减少18.43%,污泥表观产率下降19.70%;并且分流式侧流-AAO系统的COD、氨氮和总氮去除效率分别为88.56%、83.12%和71.60%,均略高于AAO系统.同时该条件下,分流式侧流-AAO系统能够在51 d后实现良好的总磷去除效率,并维持出水TP浓度稳定在0.50 mg·L,而AAO系统则需要93 d后才能实现稳定的总磷去除效果.在适当的分流比条件下,分流式侧流厌氧池内能够实现TN的有效去除,可以作为提升水处理系统脱氮能力的潜在手段.     

潜流湿地中填料的理化作用及对植物生长的影响

填料是潜流湿地的重要组成部分,它不但直接参与污染物的去除,而且对植物的生长和生理活动产生重要影响.本研究采用河北围场产沸石和秦皇岛产页岩,通过X射线荧光光谱和X射线衍射分析,确定了2种填料的元素组成和矿物组成,揭示了填料去除氮磷及缓冲H⁺的作用机理.研究表明:沸石和页岩都具有较发达的中孔结构,页岩对NH₄⁺-N的吸附能力小于沸石;页岩主要组成为CaCO₃,对PO₄^3--P的去除能力大于沸石,且对水中的H⁺有较好的缓冲作用.在处理酸性淀粉废水的小试系统中,页岩中的菖蒲和芦苇,其叶片相对绿度、茎根比、平均株高等指标均好于沸石中植物.种植在页岩中的菖蒲和芦苇,其根系活力分别为沸石中植物的3.7倍和1.6倍.页岩中菖蒲,地上部分吸收氮磷总量分别是沸石中的7.8倍和3.4倍;页岩中芦苇,地上部分吸收氮磷总量分别是沸石中的3.3倍和2.2倍.由于为植物提供了pH稳定的根系微环境,页岩比沸石更适合植物生长.