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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

气水比对污泥水中以鸟粪石形式回收氮磷的影响

污泥水富含氮磷,其回流经常造成污水处理厂出水水质的不稳定。以模拟污泥水为对象,采用套筒式流化床结晶装置,通过曝气吹脱CO2提高p H值并添加镁盐的方式以促进污泥水中鸟粪石的结晶,研究气水比对模拟污泥水中氮磷的去除效果以及对晶体产物的产量、分布、形态、粒径和成分的影响。结果表明,随着气水比的增加,污泥水的出水碱度降低、p H值升高、PO3-4-P和氨氮的去除率均增加,当气水比为15∶1、30∶1、60∶1时,PO3-4-P的平均去除率分别为73%、82%和87%,氨氮的去除率均在17%~23%之间。同时,气水比影响晶体产物的产量、粒径和分布,但对晶体形态和组成的影响较小。同一气水比条件下,反应器底部和内壁晶体的形态存在明显差异,其中底部晶体大多纤细碎小,内壁晶体则均呈硕大的楔形,但X衍射谱图分析表明,以上二者的主成分均为鸟粪石。     

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。     

剩余污泥水解酸化液磷去除的影响因素研究

城市污水厂剩余污泥水解酸化后可产生高浓度挥发性有机酸(VFAs),其中的乙酸和丙酸是增强生物除磷(EBPR)工艺的有利基质.但水解酸化液中含有大量的磷,如不进行处理就作为碳源回用到污水处理工艺中,势必增加除磷负荷.利用鸟粪石沉淀法可以去除污水中的磷.对城市污水厂剩余污泥水解酸化液形成鸟粪石的影响因素进行了试验研究.结果表明,在最佳工艺条件下,正磷和总磷的去除率分别可达92.5%和83.8%.     

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。     

以农田高盐排水为替代镁源回收养殖废水中的磷素

为解决新疆南疆地区养殖废水高浓度氮磷和农田排水中的高浓度盐分的协同污染问题,以农田高盐排水为镁源对模拟养殖废水中的磷进行了回收实验,对比了高盐排水和常规镁源的磷回收效率,探讨了影响其回收的主要因素,并通过正交试验获得了高盐排水回收磷的最优反应条件.与常规MgC12镁源的磷回收对比分析结果表明,pH=10时高盐排水回收磷的效率最高,比MgCl2镁源达最大回收率所需的反应pH略高;利用L34正交试验探究了pH(8、9、10、11)、Mg:P摩尔比(1.0、1.5、2.0、2.5)、N:P摩尔比(1.0、1.5、2.0、4.0)对高盐排水镁源回收磷的影响,并结合SPSS统计分析得到高盐排水回收磷的最优反应条件为pH=10、n(Mg):n(P)=2.5,n(N):n(P)=4;高盐排水中的HCO3-和SO42-离子对磷回收有抑制作用,而Ca2+离子对磷回收有促进作用;XRD和SEM-EDS分析表明,高盐排水回收磷的产物以鸟粪石为主,并夹杂着磷灰石和粘土矿物等杂质.整体上,以高盐排水作为替代镁源回收磷的效果较好,本研究为解决鸟粪石沉淀法的镁源问题提供了一种新思路.     

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。     

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。     

鸟粪石负载硅藻土复合材料对土壤中锌的稳定化作用

在模拟氮磷废水中制备回收了一种鸟粪石负载硅藻土复合材料(MAP-D材料)用于土壤中锌的稳定。通过SEM-EDS、XRD和FTIR表征以及重金属各形态、土壤酸中和能力、土壤速效磷和酶活性测定等分析手段,探讨了MAP-D材料对土壤中锌的稳定化的影响。结果表明,MAP-D材料主要成分为负载有鸟粪石的硅藻土,当投加10%的MAP-D材料,稳定8周后,土壤中锌的可交换态含量降低56.9%,残渣态增加50.5%,土壤酸中和能力提升1倍,并提升了被锌抑制的过氧化氢酶和脲酶的活性。由此说明,MAP-D材料对土壤中的锌存在一定的稳定能力,进而实现废水中回收产品的资源化利用。     

西安皂河芦苇与香蒲人工湿地单元对皂河污水重金属的截留效率

西安皂河是对渭河(黄河最大支流)水质影响最大河流之一,其水质的严重污染给流域内居民生活带来了很大健康风险,同时使流域生态环境受到了极大破坏。为明确皂河人工湿地对皂河污水中重金属的截留效率,于2013年4、7、10月通过分析皂河人工湿地系统中芦苇湿地和香蒲湿地中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd)含量和空间分布,研究了湿地对重金属的截留效率、植物、基质和微生物对重金属截留的贡献率和湿地中重金属流失率,并对湿地对重金属的截留效果与湿地理化性质进行相关性分析。结果表明,夏季湿地对重金属截留效率多集中在50%~80%,春秋截留效率多集中在30%~50%;在湿地截留重金属过程中,植物贡献率5%~10%,基质和微生物综合贡献率89%~94%;湿地中重金属流失率小于2%,春秋两季重金属流失率大于夏季。湿地对Cu的截留率与p H、温度呈显著正相关性(P0.05),与有机质呈极显著正相关性(P0.01);湿地对Pb的截留率分别与p H、速效钾、有机质呈显著正相关性;对Zn的截留率分别与温度、有机质呈显著正相关性;对Cr、Ni的截留率与湿地各项理化性质间的相关性都不显著;对Cd的截留率与p H呈显著负相关性,分别与速效磷、有机质呈显著正相关性。     

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。     

聚合氯化铝絮凝剂深度除磷实验研究

通过混凝实验考察了聚合氯化铝絮凝剂(PAC)除磷作用,研究探讨了聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC),赤泥与聚合氯化铝的协同除磷性能.研究表明,PAC具有良好的除磷效果,对模拟废水磷的去除率达94.6%,对实际污水总磷去除率达96.6%,浊度去除率达93.8%.赤泥能显著提高PAC的除磷效果,但PDADMAC没有明显作用.     

投药方式对鸟粪石法脱氮除磷的影响

鸟粪石法脱氮除磷过程中,投药方式对反应产生很大影响.以MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O为沉淀剂进行脱氮除磷的实验研究,结果表明,药剂的投加顺序影响不大,加药速度以缓慢加药为宜,pH值调节时机对氮磷的去除率影响很大,pH值调节时机由前调改为后调,氨氮的去除率由70%左右提高至80%～85%,磷的去除率由6...     

普通醋纤香烟滤嘴中烟碱分布模拟

为减少香烟对人体的危害,采用标准k-ε湍流模型,SIMPLE算法和多孔介质模型对ISO抽吸模式下,普通醋纤香烟滤嘴截留烟碱的规律进行模拟研究。烟碱(d500.254μm)初始体积份数0.0103%;模拟抽吸时间2 s。结果表明,抽吸开始时,滤嘴近吸食端无烟碱通过,近烟丝端烟碱含量较大;0.4 s~0.8 s时烟碱向吸食端快速扩散;0.8~1.2 s时烟碱进一步向吸食端扩散,烟碱分数增加,但近烟丝端的烟碱增加缓慢;随后烟碱向吸食端扩散不明显;中心轴面处烟碱截留量较多;沿径向上截留量减少,但因壁面效应,壁面附近烟碱累积较多;烟碱ηsim.=30.99%;而同样条件下ηexp=39.06%。误差主要由于模拟时忽视了焦油,而实测中焦油可粘附烟碱粒子沉积并形成过滤层,有利于截留烟碱。实验和模拟值的对照验证了模拟方法的可行性,为滤嘴快速优化设计提供指导。