磷回收产物对土壤中铜的原位修复作用

以鸟粪石形式回收废水中磷酸盐并将其应用于土壤中铜的钝化,通过测定土壤中pH、铜有效态含量和各形态铜含量等以考察磷回收产物(PRP材料)对土壤重金属铜的钝化修复能力,并用SEM/EDS和XRD等表征手段来揭示其修复机理。实验结果表明,PRP材料的主要成分为负载有鸟粪石的人造沸石;在15%PRP材料的投加比例下,土壤的pH增加了0.47个单位,土壤中铜有效态含量减少了50.4%,可交换态含量降低了49.4%,残渣态增加至2.1倍,一定程度上降低了铜在土壤中的生物活性;PRP材料对土壤中重金属Cu的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。     

鸟粪石结晶成粒技术研究进展

鸟粪石法处理高浓度氮磷废水具有去除效果好、反应速度快等特点,但该方法的缺陷在于生成的晶体非常细小,不易与水分离.鸟粪石结晶成粒技术克服了鸟粪石沉淀固液分离难、易堵塞管道等问题,同时还能回收鸟粪石副产品,具有较高的环境效益和经济效益.总结了鸟粪石晶体的生长机制,详细论述了影响鸟粪石晶体颗粒形成和生长的因素,并介绍了目前鸟...     

工艺条件对磷回收过程中鸟粪石沉淀颗粒粒径的影响

在鸟粪石沉淀法回收废水中磷的过程中,鸟粪石颗粒的大小将直接影响其沉淀的速率,进而影响鸟粪石的沉淀效果和磷的回收率。本文采用激光粒度分析仪测定鸟粪石的平均粒径,详细考察在小型连续搅拌反应-沉淀磷回收装置中不同的工艺条件下鸟粪石颗粒粒径的变化规律,并结合Stokes公式计算鸟粪石颗粒在废水出口处的沉降速率,为沉淀池的设计提供参考依据。结果表明:鸟粪石的平均粒径在12～25μm之间,沉降速率在5.46×10-5～2.37×10-4m/s之间。随着反应室水力停留时间的延长,鸟粪石颗粒的粒径逐渐增大,当停留时间超过18 min时,颗粒的粒径基本不变;随着沉淀室水力停留时间的延长,鸟粪石颗粒的平均粒径缓慢增大,当停留时间超过70 min后颗粒粒径的变化不大;鸟粪石颗粒的平均粒径在一定程度上受废水中磷初始浓度变化的影响,在磷初始浓度为62～128 mg/L时颗粒的粒径变化不大,当磷浓度为496 mg/L时粒径有较大增加,此时鸟粪石颗粒的沉降速率也大幅度增加;鸟粪石颗粒的平均粒径受pH值的影响不大;随氮磷摩尔比的增大,鸟粪石颗粒的平均粒径略有增加;随镁磷摩尔比的增大,鸟粪石颗粒的平均粒径逐渐减小,沉降速率则有明显的下降。     

鸟粪石结晶沉淀法处理氨氮废水的应用研究

论述了鸟粪石的形成机理、形成的影响因素。在废水处理中采用鸟粪石沉淀法脱氮，具有氨氮去除率高、反应速度快、污泥体积小的优点，同时可以回收氨氮。作为缓释肥，具有良好的经济效益。重点介绍了鸟粪石沉淀法处理氨氮废水目前的研究进展，并探讨了该技术在今后的研究趋势。     

骨炭和硫化钠联用修复镉-锌污染土壤

以湖南东江湖矿渣堆场土壤为研究对象,利用骨炭-硫化钠组合制剂修复矿区镉锌污染土壤,目的是探讨组合制剂修复重金属镉-锌复合污染土壤效果。采用美国固体废弃物毒性浸出程序(TCLP)评价修复效果,并对最佳处理组采用改进的BCR形态分析法进行分析。结果表明,与对照相比,骨炭-硫化钠使土壤中TCLP浸提态Cd和Zn分别降低了15.88%~58.82%和7.91%~73.60%,同时土壤pH提高了0.26~3.00个单位,且当投加4%骨炭和2%硫化钠时对土壤中镉和锌稳定效果达最佳;最优处理组镉的酸可提取态下降了4.8%~11.5%,锌的酸可提取态下降了4.3%~12.7%。因此,骨炭-硫化钠组合制剂能有效修复镉锌复合污染土壤。     

微生物电解池从剩余污泥热碱水解液中回收鸟粪石

通过鸟粪石的形式回收城市污水处理厂剩余污泥中的氮磷,不仅可减少对环境的污染,而且可以实现氮磷的资源化。利用微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)开展了回收剩余污泥热碱水解液中鸟粪石的研究,实验结果表明,剩余污泥通过热碱水解促进了磷酸盐的释放,经MEC处理后可形成鸟粪石沉淀。扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)结果表明,阴极沉淀物为斜方晶,主要成分为N、O、P、Mg,符合鸟粪石的成分组成及晶体特征。双室MEC的鸟粪石生成速率远大于单室MEC的,双室MEC对磷酸盐的去除率最高可达77%,而单室MEC对磷酸盐去除率最高为56%。在双室MEC中,随着外加电压的升高,鸟粪石的生成速率增大,当外加电压为0.95 V时,鸟粪石生成速率为0.37 g/(m2·h);当外加电压为1.15 V时,鸟粪石生成速率为0.61 g/(m2·h)。微生物电解池为剩余污泥中鸟粪石的回收提供了一种新的处理方法。     

电化学沉淀法从废水中回收鸟粪石

从废水中以鸟粪石方式去除氮磷通常采用投加化学试剂或吹脱CO2调节p H来实现,少有采用电化学沉淀法回收鸟粪石的应用。为探讨电化学沉淀法回收鸟粪石的可行性,实验采用电解法调节p H,进行了Ⅰ、Ⅱ2个系列的实验,以确定回收鸟粪石的最优操作条件。Ⅰ实验以不锈钢网为阴极,碳棒为阳极,Ⅱ实验采用不锈钢网为阴极,镁棒为阳极。结果表明,(1)鸟粪石沉积物大部分富集在不锈钢网上,便于收集;(2)当碳棒为阳极时,最适电解电压为3 V,镁棒为阳极时,则为3.6 V;(3)不搅拌或低速搅拌有利于鸟粪石的形成,温度对电解反应影响不大;(4)低浓度Ca2+基本不影响电解反应速度,而高浓度Ca2+不仅影响反应速度,还影响鸟粪石纯度;(5)以镁棒或碳棒处理污泥脱水滤液效果接近,都能得到高纯度鸟粪石,且能节省开支。     

微波及其组合工艺污泥预处理上清液中碳酸盐对磷回收的影响

本研究考察了微波及其组合工艺(微波-酸、微波-碱、微波-过氧化氢和微波-过氧化氢-碱)污泥预处理的碳酸盐溶出特征,并研究了碳酸盐对鸟粪石法磷回收的影响。结果表明,微波及其组合工艺进行污泥预处理时,碳酸盐的释放与pH值显著相关,但与预处理方法无关。模拟实验结果表明,当在浓度≤150 mg/L时,碳酸盐对鸟粪石结晶的磷/镁摩尔比(Mg/P=0.74~1.16)具有一定影响,但对鸟粪石法磷回收率(>90%)和鸟粪石结晶形态(呈典型的斜方晶型)没有显著影响。     

流化床造粒法回收猪场废水中氮磷:鸟粪石颗粒的形貌与组成

针对现有流化床鸟粪石造粒法回收废水中氮磷时缺乏有效的方法定量描述颗粒的形貌及对应的组分含量,综合图像法、FTIR、XRD、元素组成分析和物料衡算等方法,分析了分段式流化床不同区域的颗粒形貌及对应的组分情况。研究结果表明,流化床不同区域内上升流速分别为15.0、30.6和60.0mm/s,对应鸟粪石颗粒平均粒度分别为703、963和1747μm,相应的颗粒形貌为絮团、团聚式颗粒和包层式颗粒。颗粒的主要成分为鸟粪石(MgNH_4PO_4·6H_2O,MAP)、钾型鸟粪石(MgKPO_4·6H_2O,MKP)、无定型磷酸钙(Ca_3(PO_4)_2·xH_2O,ACP)其中MAP含量均大于92%,ACP1.26%~1.75%,MKP含量为3.75%~3.91%,有机物含量低于0.4%。回收的颗粒中Cr、As、Cd和Pb等重金属含量低于现行的化肥重金属控制标准(GB/T23349-2009)限值,有效降低了重金属污染的风险,提高了回收颗粒的品质。     

矿物材料对Cd污染土壤中Cd的钝化效果

采用土壤培养实验,研究了海泡石、钙基膨润土、钠基膨润土、汉白玉和石灰5种矿物材料在3个添加量下对Cd污染土壤p H和CEC、Cd植物有效性、浸出毒性和生物可给性以及Cd形态分布的影响。结果表明:几种矿物材料均可显著提高土壤p H和CEC。与对照相比,添加几种矿物材料后土壤p H提高0.46~1.15个单位,CEC增加5.8%~39.3%,其提高幅度随添加量的增加而增大。添加矿物材料显著降低土壤Cd的植物有效性(DTPA-Cd)、浸出毒性(TCLP-Cd)和生物可给性(SBET-Cd),且DTPA-Cd、TCLP-Cd和SBET-Cd含量的降低比例分别为9.4%~27.5%、6.4%~23.8%和7.7%~20.5%。添加几种矿物材料后,土壤中酸提取态Cd含量显著降低,残渣态Cd含量显著增加,可还原态和可氧化态Cd含量无明显变化。与对照相比,土壤酸提取态Cd含量降低6.2%~31.4%,残渣态Cd含量增加2.8%~9.7%。几种矿物材料中,海泡石和汉白玉对土壤Cd钝化效果相当,且优于其他矿物材料。     

鸟粪石循环利用处理高氨氮废水的热解行为

为了循环利用鸟粪石处理高氨氮废水,探讨了鸟粪石煅烧与加碱热解的脱氮率,利用电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)对2种热解产物进行了分析。鸟粪石煅烧条件为:温度100～225℃,时间1～5 h;加碱热解条件为:温度60～95℃,时间0.5～4 h,加碱量OH-∶NH4+摩尔比值0.4～1.5。结果表明,虽然XRD分析显示2种热解产物都已失去鸟粪石的特征峰,但是鸟粪石加碱热解效果更好,最佳热解条件为:加碱量OH-∶NH4+摩尔比值1,温度90℃,时间2 h,鸟粪石脱氮率95%以上;加碱热解产物表面为多孔状,完全失去了晶体结构;煅烧热解鸟粪石脱氮率仅为80%左右,热解产物晶体结构破坏不完全。鸟粪石在最佳条件下热解循环处理高氨氮废水,可循环使用6次,氨氮去除率80%以上,出水磷浓度小于8 mg/L。     

黑炭负载零价铁对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及生物有效性影响

采用直接热解法和碳热还原法分别制备了黑炭(BC)和黑炭负载零价铁(BF)材料,通过土壤稳定化培养实验和盆栽实验,考察了BC和BF对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果及其对生物有效性的影响。实验结果表明,BC可提高土壤pH,BF则降低土壤的pH。在投加量为5 g·kg-1的情况下,处理30 d后,BC和BF对土壤中TCLP-Cu的去除率分别为76.99%和69.83%;BC对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)去除率分别为91.07%和92.47%,BF对TCLP-Crtotal和TCLP-Cr(VI)的去除率均接近100%,两者均能有效降低土壤重金属迁移性。形态分析表明,投加BC和BF均促进了铜由酸可提取态向可还原态和可氧化态转化,同时使铬的酸可提取态降低,可氧化态增加。盆栽实验表明,BC和BF均大大降低了土壤中铜和铬的生物有效性,减弱了其由植物根部向地上迁移的能力。相比而言,BF在对复合污染土壤中铜和铬的稳定化效果、形态转化以及迁移性方面整体优于BC。     

酸性条件下剩余污泥中Ca2+和Mg22++溶出对磷回收的影响

为了在酸性条件下实现剩余污泥中磷的高效回收，对pH=3时剩余污泥水解酸化过程中氨氮、正磷酸盐和钙镁离子的溶出现象以及磷回收进行了研究分析。结果表明：当pH=3时，所溶出的氨氮、镁离子和钙离子与磷酸盐的摩尔比均大于1，能满足采用鸟粪石沉淀法或者羟磷灰石沉淀法回收磷的要求；但所溶出的钙镁离子的摩尔比大于1，会对鸟粪石沉淀法回收磷的顺利进行有较大影响；有无外加镁剂对磷回收率影响不大。采用改型后的镁型强酸性阳离子交换树脂进行离子交换可以得到较高纯度的鸟粪石沉淀产品，通过XRD检测其纯度为95%以上。     

鸟粪石法回收制肥工业废水中氨氮的中试研究

制肥工业废水中氨氮浓度高,难以直接进行生化反应,采用鸟粪石沉淀法可有效去除并回收氨氮。利用中试反应器回收某制肥工业废水中的氨氮,采用氯化镁与氧化镁作为联用镁源,通过考察不同进料方式、搅拌速度、停留时间等因素的影响,确定了鸟粪石法回收氨氮的最佳工况:采用间歇进水、固体投加镁源的投料方式,搅拌速度300 r/min,停留时间2 h。最佳条件下,氨氮去除率达到93.5%,磷残余率小于0.3%,生成的鸟粪石纯度可达85.6%,砷和铅的质量分数分别为0.0036和0.0008,符合肥料中重金属限值(GB/T 23349-2009),其他重金属均未检出。因此,回收产品有很好的利用价值。经济分析表明磷源是此方法处理成本较高的主要原因。     

污泥发酵液主要成分对鸟粪石结晶法回收磷的影响

为了研究污泥发酵液中的主要无机离子和有机成分对鸟粪石结晶法回收磷的影响,选取钙和钾为典型无机离子,以与胞外聚合物(EPS)性质相似的海藻酸钠(SA)和腐殖酸的主要成分富里酸(FA)模拟污泥发酵液主要有机成分,利用小试流化床反应器进行连续流实验。结果表明,随着Ca~(2+)浓度升高,除磷率先下降后上升,生成了无定形磷酸钙沉淀,当Ca~(2+)浓度为100 mg·L~(-1)时,鸟粪石纯度降至14.9%。实验浓度范围内,K+、SA与FA均使鸟粪石纯度降至90%以下,生成少量共沉淀物,但产物晶型仍以规则斜方晶为主,除磷率在80%以上。其中SA主要附着在鸟粪石表面,阻碍鸟粪石晶体的正常生长,随着SA浓度由0 mg·L~(-1)升高到120 mg·L~(-1),产物纯度由96.0%降至77.3%,粉末状晶体增多,使产物平均粒径由0.80 mm降至0.56 mm。     

热镀锌厂酸洗废水及锌灰中锌回收

分别采用蒸酸法、氨络合法和硫化沉淀法分离回收热镀锌厂酸洗废水及锌灰中锌铁。分别考察了酸洗废水中盐酸的逸出特性和氨浸法回收蒸馏渣中锌的效果；利用酸洗废水的酸度浸取锌灰中的锌并用氨络合法分离酸浸出液中锌铁；利用硫化物不同溶度积选择性沉淀酸浸出液中的锌，考察了Na2S加入量、曝气时间、反应溶液pH和反应时间的影响。研究结果表明硫酸的加入能提高盐酸的蒸发率但效果不明显，氨络合法难于有效分离锌铁，但硫化物沉淀法可较好地分离锌铁，铁回收率可达97．12％，锌沉淀率达到99．99％，所得沉淀物中ZnS纯度为68．51％。     

工艺条件对鸟粪石晶体的粒径和沉降速度的影响简

采用激光粒度仪实验测定了小型套管式空气曝气填料层磷回收装置中不同条件下生成的鸟粪石晶体的体积平均粒径，考察了其变化规律，并结合Stokes公式计算了晶体的沉降速率，同时考虑鸟粪石晶体形状的影响，进行了相应的修正。实验结果表明，鸟粪石的粒径在10~200 μm之间，主要集中于20~100 μm；在磷回收装置中添加填料并通入空气有利于增大鸟粪石晶体的粒径和沉降速度，无填料无空气时和有填料有空气时的平均粒径分别在30~55 μm和40~65 μm之间。随着pH值的增大，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度逐渐增大，但当pH大于9.0后，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度又逐渐减小；氮磷比值从1：1增大到2：1，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度小幅度增加，氮磷比进一步增大，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度基本不变；镁磷摩尔比在1：1~1.2：1的范围内时，鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大而增大；镁磷摩尔比大于1.2：1后，鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大逐渐减小；初始磷浓度越高，鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度越大。     

鸟粪石沉淀—光合细菌复合序批式生物膜反应器协同处理猪场沼液

采用鸟粪石沉淀处理猪场沼液,出水再用光合细菌复合序批式生物膜反应器(SBBR)进一步处理,优化了鸟粪石沉淀的最佳Mg~(2+)∶NH_4~+(摩尔比)和光合细菌复合SBBR的最佳污泥停留时间(SRT)。结果表明:鸟粪石沉淀的最佳Mg~(2+)∶NH_4~+为1.3,COD、氨氮、TP和SS去除率分别可达52.86%、77.16%、83.24%、93.75%;光合细菌复合SBBR的最佳SRT为10d,运行第20天后基本达到稳定,COD、氨氮、TN和TP去除率分别达到87.19%~91.67%、90.18%~95.69%、82.79%~88.85%、74.81%~82.39%,稳定后鸟粪石沉淀—光合细菌复合SBBR对COD、氨氮、TN、TP的总去除率分别达到95.29%、98.39%、95.95%、96.95%以上。     

工艺条件对鸟粪石晶体的粒径和沉降速度的影响

采用激光粒度仪实验测定了小型套管式空气曝气填料层磷回收装置中不同条件下生成的鸟粪石晶体的体积平均粒径，考察了其变化规律，并结合Stokes公式计算了晶体的沉降速率，同时考虑鸟粪石晶体形状的影响，进行了相应的修正。实验结果表明，鸟粪石的粒径在10—200μm之间，主要集中于20～100μm；在磷回收装置中添加填料并通人空气有利于增大鸟粪石晶体的粒径和沉降速度，无填料无空气时和有填料有空气时的平均粒径分别在30～55μm和40～65μm之间。随着pH值的增大，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度逐渐增大，但当pH大于9．0后，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度又逐渐减小；氮磷比值从1：1增大到2：1，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度小幅度增加，氮磷比进一步增大，鸟粪石晶体的粒径和沉降速度基本不变；镁磷摩尔比在1：1—1．2：1的范围内时，鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大而增大；镁磷摩尔比大于1．2：1后，鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大逐渐减小；初始磷浓度越高，鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度越大。     

酸性条件下剩余污泥中Ca2＋和Mg2＋溶出对磷回收的影响

为了在酸性条件下实现剩余污泥中磷的高效回收，对pH=3时剩余污泥水解酸化过程中氨氮、正磷酸盐和钙镁离子的溶出现象以及磷回收进行了研究分析。结果表明：当pH=3时，所溶出的氨氮、镁离子和钙离子与磷酸盐的摩尔比均大于1，能满足采用鸟粪石沉淀法或者羟磷灰石沉淀法回收磷的要求；但所溶出的钙镁离子的摩尔比大于1，会对鸟粪石沉淀法回收磷的顺利进行有较大影响；有无外加镁剂对磷回收率影响不大。采用改型后的镁型强酸性阳离子交换树脂进行离子交换可以得到较高纯度的鸟粪石沉淀产品，通过XRD检测其纯度为95％以上。