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.      

Mg2+、Ca2+对厌氧消化系统中CO2的捕获和营养盐的回收

为探究矿物碳酸化与污泥厌氧消化耦合过程中实现CO₂捕获和N/P营养盐协同回收的可行性,在污泥水解液为底物的厌氧消化系统中,研究不同比例Mg²⁺/Ca²⁺离子添加对厌氧消化系统中CO₂捕获和营养盐的协同回收效果的影响.结果表明,添加Mg²⁺/Ca²⁺离子为（20mmol/L）/（0mmol/L）、（10mmol/L）/（10mmol/L）和（0mmol/L）/（20mmol/L）均可促进有机质降解,使沼气产量分别提升16.97%、21.56%和23.99%,并使CO₂含量由27.27%分别下降至24.81%,22.06%和21.98%.不同比例Mg²⁺/Ca²⁺离子添加可使磷酸根浓度下降63.46%~66.47%,但仅Mg²⁺/Ca²⁺离子以（20mmol/L）/（0mmol/L）和（10mmol/L）/（10mmol/L）添加的实验组中氨氮浓度得到下降.XRD分析揭示,Mg²⁺/Ca²⁺离子以（20mmol/L）/（0mmol/L）、（10mmol/L）/（10mmol/L）和（0mmol/L）/（20mmol/L）添加时分别使厌氧消化系统中形成鸟粪石和碳酸镁、鸟粪石和方解石、方解石和三斜磷钙石.Mg²⁺、Ca²⁺离子等摩尔量联合添加可实现最优的CO₂捕获和营养盐协同回收效果.     

光催化转化并回收水中农药有机磷

经溶胶-凝胶法制备不同镧（La）掺杂量的二氧化钛（TiO₂）,得到光催化转化吸附回收有机磷的复合材料.结果表明,La与TiO₂掺杂物质的量比为0.002并经过煅烧和掺杂物质的量比为0.02未经煅烧的2种材料,以6：4的比例混合,所得复合材料La@TiO₂（6：4）为粒径约13nm的锐钛矿型TiO₂,表面有球形聚集体但分布较均匀,其光谱范围较纯TiO₂发生红移,因而光催化效率提高.当有机磷浓度20mg/L、La@TiO₂（6：4）投加量为1g/L、溶液pH值为9时,有机磷回收率最高达85%.溶液中的NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-对磷回收影响不大,CO₃^2-有抑制作用;材料经解吸后可多次重复利用.研究表明La@TiO₂（6：4）为有前景的有机磷回收复合材料.     

投加Na2S对化学强化除磷污泥厌氧发酵释磷的影响

以在污水处理过程中采用化学强化除磷而产生的剩余污泥为研究对象,考察了硫化钠（Na₂S）投加量对污泥释磷以及厌氧发酵的影响.结果表明,在S/Fe物质的量比为0.3~1的范围内,投加的Na₂S越多,污泥厌氧释放的磷越多,当S/Fe物质的量比为1：1时,污泥S1和S2上清液中磷浓度分别达到了170和150mg/L（污泥释磷率分别为22.2%和27.23%）;投加Na₂S会导致pH值升高,碱性条件会促进有机物的释放以及产酸微生物的生长,并因此促进VFAs的产生;VSS/TSS越高的污泥,对pH值的缓冲能力越强,释放的NH₄⁺-N也越多;此外,投加Na₂S后会导致污泥上清液中Fe（Fe²⁺与Fe³⁺之和）和Al³⁺的浓度上升,而生成的FeS_x会使沉淀沉降性能变差.S/Fe物质的量比为0.3和0.5时,对生物多样性影响不大,但大于1：1后Shannon指数下降.综合考虑释磷与后续厌氧发酵以及污泥沉降性能,推荐按S/Fe物质的量比为0.3：1~0.5：1投加Na₂S,既可以保证上清液磷浓度大于50mg/L,又将上清液中Fe和Al³⁺等杂质金属离子的浓度控制在较低的水平（<10mg/L）,利于后续用鸟粪石法回收磷,同时促进产酸（VFAs为对照组的8.3倍）,且污泥沉降性能受影响较小.     

MnFe2O4活化过一硫酸盐降解废水中LAS

采用共沉淀法制备了铁锰双金属复合催化剂（MnFe₂O₄）,用于活化过一硫酸盐（PMS）产生强氧化性的硫酸根自由基（SO₄^-·）氧化降解水中阴离子表面活性剂（LAS）.采用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行表征,表明成功合成了具有尖晶石结构的MnFe₂O₄催化剂.考察了催化剂投加量、PMS投加量以及初始pH值等各种因素条件对LAS的降解效率以及反应动力学的影响.实验结果表明,MnFe₂O₄活化PMS降解LAS的过程符合准一级动力学（R²>0.9）.在LAS初始浓度为80mg/L,催化剂投加量为2.0g/L,PMS的浓度为2.5mmol/L,初始pH值为7.0,反应时间为30min的情况下,LAS降解效率达到94.1%,此时LAS的降解速率常数达到0.192min^-1.通过自由基猝灭实验证明了MnFe₂O₄/PMS体系中起主要氧化降解作用的活性自由基为SO₄^-·.通过反应前后催化剂的X射线光电子能谱（XPS）,证实Fe和Mn之间存在协同作用,提高了MnFe₂O₄对PMS的活化效率.     

高铁酸钾破解剩余污泥的水解效能分析

为了有效提高污泥水解效率、缩短厌氧消化时间,以K₂FeO₄为氧化剂破解剩余污泥,考察K₂FeO₄投加量（50~500 g/kg,以干质量计）对污泥破解率的影响,分析水解液各项特征指标并对其可生化性能进行预测,探究该方法作为污泥厌氧预处理的可行性.结果表明:污泥水解效率随着K₂FeO₄投加量的增加而升高,当搅拌速率为500 r/min、反应时间为2 h、K₂FeO₄投加量为500 g/kg的条件下,可实现最高的污泥破解率（34.6%）.污泥水解液中有机物以多糖、蛋白质为主,并有少量挥发性有机酸;污泥破解过程也伴随着P和NH₄+-N的释放,上清液中ρ（TP）最高可达496 mg/L,且以正磷酸盐为主（约310 mg/L）,可对其进行回收.采用三维荧光体积积分的方法对污泥水解液的可生化性能进行预测,发现污泥经K₂FeO₄预处理后,水解液中RB（易降解有机质）和PB（难降解有机质）荧光强度均明显增加,当K₂FeO₄投加量为50 g/kg时,F_digestion（生物可降解性指数）达到最大值（4.75）,预测此时污泥的可生化性能最佳.以K₂FeO₄为氧化剂预处理污泥可有效提升污泥水解效率,但若作为厌氧消化预处理,应综合考虑污泥破解率和可生化性能.研究显示,搅拌速率为500 r/min、反应时间为2 h、K₂FeO₄投加量为50 g/kg预处理条件下污泥的可生化性能最佳.      

微生物燃料电池电活化过硫酸盐降解甲基橙偶氮染料

为研究MFC（微生物燃料电池）产生电能活化PDS（过硫酸盐）对偶氮染料的降解能力,以MO（甲基橙）为目标污染物,探讨pH、c（PDS）、初始c（MO）、无机阴离子等对MO降解的影响及降解机理.结果表明:①当pH为3~5时,MO降解率随pH降低而升高;当pH低于3时,MO降解率随pH的降低而降低;MO降解率随初始c（MO）的增大而降低.当c（PDS）为1~2 mmol/L时,MO降解率随c（PDS）增加而增大;当c（PDS）超过2 mmol/L后呈减小趋势.②最佳反应条件[pH为3、初始c（MO）为0.10 mmol/L、c（PDS）为2 mmol/L]下,反应4 h后MO降解率可达86.5%.③无机阴离子HCO₃-、NO₃-、CO₃2-对MO降解存在抑制作用,当阴离子投加量为10 mmol/L时,降解率分别为64.2%、68.8%、76.1%,而Cl-对MO降解无显著影响.④淬灭试验表明,体系的主要活性物质为SO₄-·及少量·OH.⑤通过紫外-可见光谱扫描,依据MO结构与特征吸收峰的关系,推测MO降解途径,即MO发色基团偶氮双键断裂,生成含苯环类中间产物,最终矿化为CO₂和H₂O.研究显示,MFC能有效活化PDS产生SO₄-·,对偶氮染料有较好的降解和矿化效果.      

热处理富钙凹凸棒黏土吸附磷的影响因素

以800℃热处理富钙凹凸棒黏土（记为NCAP800）为研究对象,通过批处理试验和动态试验研究了不同因素（pH、竞争离子、柠檬酸）对NCAP800吸附磷的能力的影响.结果表明:酸性条件对磷的吸附能力无影响,碱性条件（pH>9）对NCAP800的磷吸附具有一定的抑制作用,pH对NCAP800磷吸附能力的影响主要通过改变黏土矿物中可交换钙、镁含量与矿物表面Zeta电位.阴离子中HCO₃-对磷的抑制作用较为显著,尤其当ρ（HCO₃-）为5~20 mg/L时抑制作用最为显著,其次是SO₄2-,NO₃-和Cl-对磷的吸附无抑制作用.HCO₃-和SO₄2-抢夺钙的结合位点,从而降低了NCAP800对磷的吸附能力.低浓度（c为0~5 mmol/L）的柠檬酸对磷的吸附抑制作用较弱,高浓度（c为5~50 mmol/L）的柠檬酸对磷的抑制作用较为显著,柠檬酸对磷的抑制机制同样是通过竞争NCAP800表面的磷吸附位点.研究显示,NCAP800在碱性条件下对磷具有较好的吸附作用,HCO₃-和SO₄2-及高浓度柠檬酸均会抑制NCAP800对磷的吸附.      

溶气气浮工艺用于城镇污水处理厂二级出水的深度除磷研究

以江苏省某城镇污水处理厂二级出水为研究对象,通过模拟试验及混凝+气浮深度除磷中试,探索了气浮工艺取代过滤工艺的深度除磷效果。结果表明:FeCl₃的除磷效果最优,投加量为5 mg/L时可将出水ρ（TP）降至0.2 mg/L,投加量为15 mg/L时可将出水ρ（TP）降至0.05mg/L;气浮工艺对PAM的依赖性较强,需通过投加PAM保证水质达标稳定性和达到除磷效果（ρ（TP）<0.05 mg/L）,PAM投加浓度为0.6 mg/L;溶气压力与回流比相关,当回流比为20%、溶气压力为0.6 MPa左右时,装置运行效果稳定;将污水中磷组分分为TP、STP、PO₄3--P和不可混凝磷组分,通过对进出水磷组分分析,表明气浮工艺对悬浮态TP和磷酸盐去除效果较好,对不可混凝磷组分无去除效果。     

HAP结晶法回收生活污水中磷的主要影响因素分析

为了探究羟基磷酸钙(HAP)结晶法应用于生活污水中磷回收的可行性,采用改性珊瑚砂为晶种,考察了晶种投加量、pH值、水力停留时间(HRT)、n(Ca)/n(P)和曝气量对HAP结晶效率的影响。试验结果表明:HAP结晶回收生活污水中的磷,不需要额外加碱调节pH,通过曝气吹脱CO_2而致碱度提高,足以满足HAP结晶对OH-的需求;HRT是影响反应结晶效率的一个较重要的因素,HRT越短,污水磷回收效率越差。室温条件下,当进水磷浓度稳定在3~6 mg/L,HAP结晶法回收生活污水中的磷的最佳运行条件为:pH值为8.3,水力停留时间HRT为6 h,n(Ca)/n(P)为8∶1,曝气量为200 L/h,改性珊瑚砂晶种投加量为83.64g/L。以上结果表明,以改性珊瑚砂为晶种的HAP结晶法应用于生活污水磷回收是可行的。     

磷酸铵镁沉淀法处理制药废水试验研究

制药废水由于制药原料化学纯度较高,废水中常含高浓度氮、磷污染物,采用磷酸铵镁沉淀法可同时回收两种元素不仅可以有效同时去除两种污染物,而且可以得到附加值较高的磷酸铵镁盐,因此本研究用磷酸铵镁化学沉淀法小试实验处理制药废水,讨论了磷酸铵镁沉淀法pH、晶种、初始浓度对P0^3- 4和NI-14同时去除的影响。试验结果表明：投加镁盐,在pH=9．5的条件下,可去除90％PO^3- 4,同时可去除15％NH4,在Po^-3 4和NH4浓度较低时,投加晶种可使Po;一去除率提高20％,该法渴望为制药废水处理提供创造经济效益的经验。     

侧流污泥返送到缺氧池对A2/O系统效能影响研究

为了探究侧流化学磷回收后生物污泥返送对主流系统的影响,连续85d对A²/O系统厌氧池混合液中的磷进行侧流化学回收,并将侧流生物污泥回流到缺氧池,考察了系统整体的磷、氮、有机物的去除,及生物除磷途径与污泥性能的变化.结果表明,刚开始系统除磷效果有所提高,出水PO₄^3-浓度为（0.07±0.04） mg/L;20d后污泥沉降性能开始变差,除磷性能恶化,但对氮和有机物去除一直无显著影响;厌氧释磷速率和好氧吸磷速率下降,但缺氧吸磷速率却增加,缺氧反硝化聚磷和好氧聚磷的除磷比例由43.20%上升为53.38%,反硝化聚磷除磷得到了加强;污泥微生物胞内PHA和糖原的代谢模式无变化,但厌氧段合成的PHA量逐步下降;侧流磷最大回收量占进水磷量的24.75%,能够实现可观的磷回收效果;系统发生崩溃后,停止侧流化学磷回收,系统各功能就会逐渐得到恢复,可实现系统连续运行.     

HAP诱导磷酸钙结晶回收低磷污水中的磷

为提高磷酸钙结晶产物回收价值和低磷适应性,以羟基磷酸钙(HAP)为晶种,诱导Ca-P结晶回收模拟二级出水(初始PO₄-P浓度1.0mg/L)中的磷,对比了诱导结晶与均相结晶的磷回收效果,考察了Ca/P比和晶种投加量对磷回收的影响,并结合产物SEM、EDS、XRD和FTIR分析,探讨了HAP诱导Ca-P结晶机制.结果表明, HAP诱导Ca-P结晶在避免晶种材料对结晶产物纯度和品质影响的同时,还具有低磷适应性强和启动快速的优势; Ca-P结晶模式包括构晶离子在HAP表面的逐层结晶模式和在HAP颗粒空隙间的晶桥模式.实验条件下,模拟二级出水磷回收率可达80%以上,产物包括HAP及其前体物ACP(无定形态磷酸钙)和OCP(磷酸八钙). Ca-P结晶过程伴随发生CaCO₃结晶,干扰磷结晶回收.研究成果为低磷污水磷回收率和回收产物品质的提升提供了依据.     

Phosphate removal and recovery through crystallization of hydroxyapatite using xonotlite as seed crystal

Xonotlite was synthesized and tested for phosphate removal and recovery from synthetic solution in a batch mode. The e ects of pH, initial calcium concentration, bicarbonate concentration on phosphate removal through crystallization were examined. The morphology and X-ray di raction (XRD) pattern of xonotlite before and after crystallization confirmed the formation of crystalline hydroxyapatite. The results indicated that the crystallization product had a very high P content (> 10%), which is comparable to phosphate rock at the dosage of 50–200 mg xonotlite per liter, with a maximum P content of 16.7%. The kinetics of phosphate removal followed the second-order reaction equation. The phosphate removal ability increased with increasing pH. The precipitation of calcium phosphate took place when pH was higher than 7.2, whereas the crystallization occurred at pH 6.0. A high calcium concentration could promote the removal of phosphate via crystallization, while a high bicarbonate concentration also enhanced phosphate removal, through that the pH was increased and thus induced the precipitation process. When xonotlite was used to remove phosphate from wastewater, the removal e ciency could reach 91.3% after 24 h reaction, with removal capacity 137 mg/g. The results indicated that xonotlite might be used as an e ective crystal seed for the removal and recovery of phosphate from aqueous solution.     

低碳源条件下BSBR工艺磷酸盐强化吸收影响因素分析

相较于传统强化生物除磷工艺通过测流实现污泥磷酸盐的富集和回收,生物膜法可对废水中的磷酸盐进行高效同步去除和富集,具有应用潜力。针对生物膜法厌氧释磷需要高碳源刺激的问题,通过优化工艺条件强化生物膜好氧吸磷能力提高生物膜蓄磷量,进而减少厌氧释磷时的碳源消耗。采用生物膜法序批式反应器(BSBR),考察了在低碳源投加下,蓄磷量与磷富集罐磷浓度的响应关系,采用正交试验探究溶解氧、搅拌速度以及好氧时间对磷酸盐强化吸收的影响。结果表明:当温度为(25±2)℃、厌氧外加碳源为(180±20) mg/L时,富集罐磷浓度随着生物膜蓄磷量的增加而增加,最高可达到90.62 mg/L。相同蓄磷量下,溶解氧浓度从2 mg/L增加至8 mg/L,磷酸盐最大吸收速率可从2.60 mg/(L·h)上升到8.70 mg/(L·h)。正交实验结果表明:各因素对磷酸盐强化吸收的影响顺序为溶解氧>好氧时间>搅拌速度。当溶解氧浓度为6 mg/L,搅拌速度为200 r/min,好氧时间为5 h时,除磷效率最高可达99.98%。     

Seed selections for crystallization of calcium phosphate for phosphorus recovery

Seed induces and promotes the crystallization of calcium phosphate, and acts as carrier of the recovered phosphorus （P）. In order to select suitable seed for P recovery from wastewater, three seeds including Apatite （AP）, Juraperle （JP） and phosphate-modified Juraperle （M-JP） were tested and compared. Batch and fixed-bed column experiments of seeded crystallization of calcium phosphate were undertaken by using synthetic wastewater with 10 mg/L P phosphate. It shows that AP has bad enduring property in the crystallization process, while JP has better performance for multiple uses, and M-JP is a hopeful seed for P recovery by crystallization of calcium phosphate.     

硫磺/石灰石自养反硝化系统脱氮除磷性能研究

为了考察硫磺/石灰石系统对于低C/N的城市污水进行同步脱氮除磷的性能,设计了体积比为1∶1的硫磺/石灰石柱式反应器,以人工配水为处理对象,采用厌氧生物滤池运行方式,研究了HRT、初始磷浓度、pH、温度等因素对其脱氮除磷性能的影响.结果表明,在进水NO 3^--N为30 mg/L左右,PO4^3--P为15 mg/L条件...     

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.      

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.     

污泥制陶粒技术可行性分析与烧结机理研究

研究了污泥烧结陶粒轻骨料的建材性能,分析了污泥制陶粒轻骨料的技术可行性和存在的难题,并从烧结过程的结构形态变化和晶体相反应机理角度讨论了可行的解决办法. 结果表明,当烧结温度为1　050 ℃,烧结时间为30 min时,烧结体的内部产生熔融液相导致烧结体收缩致密化,建材性能显著提高,但抗压强度仍达不到建材标准要求. 其主要原因是污泥中的有机物含量较高,烧结过程中有机物的挥发导致烧结体内部产生较大孔隙,使产品开裂. 污泥烧结体中的主要晶体相是石英、钙黄长石、钙镁磷酸盐和磷酸铝,污泥中磷的含量很高,因此,可添加高铝无机材料促进钙镁磷酸盐和磷酸铝高强晶体相的形成,提高烧结体抗压强度,经调质后利用污泥烧结陶粒轻骨料技术可行.