剩余污泥中磷的回收利用

基于我国磷资源的短缺和城市污泥处理处置的现状,针对磷元素的流动特性,分析了城市污泥中磷回收的必要性。探讨了污泥中磷由固相释放至液相的厌氧消化法、臭氧氧化法、热处理法、超声波溶胞法和焚烧溶出法等方法,并对回收污泥中磷的化学沉淀法、吸附解析法、焚烧热处理法、纳滤法等的原理和研究现状进行了综述,对城市污泥中磷释放与回收技术的研究、开发与应用前景进行了展望,为城市污泥中磷的资源化回收利用提供指导。     

城市污泥中磷的释放与回收

基于我国磷资源和城市污泥的现状,针对城市污泥中的营养元素,分析了城市污泥中磷回收的必要性;探讨了城市污泥中磷由固相释放至液相的微生物消化法、热处理法和药剂溶出法等;综述了回收液相中磷的磷酸铵镁、磷酸镁钾、磷酸钠钾镁结晶法和磷酸钙盐沉淀法的原理和研究现状;展望了城市污泥中磷释放与回收技术的研究、开发与应用前景。     

剩余污泥焚烧灰分磷回收及其技术进展

焚烧渐渐成为剩余污泥终极处理、处置方式,而焚烧产生的污泥灰分中又包括了污水中绝大部分（>90%）的磷.因此,从焚烧灰分中回收磷也为污水磷回收提供了最佳位点.从污泥灰分中回收磷已存在一些适用技术,但灰分中重金属含量对工艺选择有重要影响,这可能会限制灰分直接用作农作物肥料的可行性与价值.因此,磷提取并纯化是灰分磷回收的重要技术步骤,同时也需兼顾工艺经济成本与环境影响.为此,本文从磷提取与磷纯化角度总结了目前灰分磷回收技术的国际研发进展,涵盖生物法、湿式化学法和热化学法;分析比较了不同方法在技术经济、环境影响及适用灰分方面的差别.生物法行之有效、环境影响小,但完成磷回收时间漫长;湿式化学法研发、应用最为广泛,但对环境影响较大;与污泥焚烧统筹合建可使热化学法更具经济性.然而,3类不同技术工艺并不具有相互替代性,需根据灰分成分进行合理选择.此外,前端污水处理以及中端污泥前处理也应与末端灰分磷回收相结合,尽量避免过多化学药剂投加带来的污泥灰分金属含量增加.污泥单独焚烧亦是决定灰分磷回收效率的关键.欧洲政策已明显支持污泥焚烧并从灰分中回收磷,政策和做法值得我国借鉴、学习.     

污水处理厂污泥中磷的回收

磷是一种不可再生而又面临枯竭的重要资源。为控制水体富营养化,污水处理厂采用生物除磷脱氮工艺把污水中的磷转移到污泥中以除去;由此形成富磷污泥,为实现污泥磷回收创造了条件。并介绍了三种从污水处理厂剩余污泥中回收磷的工艺:污泥水解回收磷的工艺(KREPROProcess和Cambi-KREPROProcess)和从污泥焚烧灰中回收磷的工艺(BioConProcess)。这些工艺可以以磷酸铁或磷酸的形式回收污泥中约75%的磷。     

基于AHP-PROMETHEE Ⅱ法的鸟粪石磷回收污泥预处理方案决策

磷是一种不可再生资源,采用鸟粪石沉淀法回收剩余污泥中磷已有工程应用.但目前用于释放剩余污泥中碳氮磷便于后续回收的方案很多,不同方案对后续鸟粪石磷回收的影响不同.为了有助于剩余污泥磷回收工艺的决策,本研究以鸟粪石磷回收为目标,选取6种常见的剩余污泥处理方案,构建3层6指标的决策层次分析结构,运用PROMETHEEⅡ偏好关系排序方法,对6种污泥处理方案进行整体评价,从产品品质优先和时间经济优先两个角度出发,选择综合效益最高的方案.在产品品质优先条件下,酶水解以及酶-厌氧处理工艺最优;在时间经济优先条件下,热水解以及热-厌氧处理工艺最优.本研究为通过鸟粪石沉淀法回收剩余污泥中的磷,提供了方案参考以及有效的方案选择办法.     

城市生活污水中磷的回收和再利用研究进展

介绍和分析了土地利用、从污泥焚烧灰分中提取、晶析法、化学沉淀法等从污水回收磷的技术和方法;指出在从污水中回收磷的同时也要在管理层面上对磷进行节约控制管理。     

循环经济背景下污水厂污泥中铝盐的分离与回收技术研究进展

污泥资源化是我国解决资源与环境问题、实现减污降碳的重要举措。污泥中铝盐组分的回收和循环利用是推动污水处理厂绿色发展的有效措施,也是同步提高污泥中磷、有机质等资源高效回收的重要途径。综述了铝系混凝剂在污水污泥中的物质流向和反应机制;基于污泥中铝盐的赋存形态分析,以铝盐释放-分离-回用的技术路线为核心,全面回顾了污泥中铝盐回收的相关技术与研究现状,探讨了其对磷回收的影响。重点分析了铝盐的多种分离技术,以克服污泥中磷、重金属在酸性条件下共溶的障碍,包括顺序沉淀、离子交换树脂、液液萃取、硫化物沉淀、Donnan膜以及电渗析工艺。提出了铝盐与磷的联合回收工艺,针对污泥中铝盐回收现状及问题,展望了铝盐回收效率进一步提高、全链条经济效益及铝盐混凝剂循环利用综合评估等热点研究方向,旨在推动构建资源化水平更高、更符合循环经济模式的污水及污泥处理系统。     

加碱处理PAC污泥的释磷机理及磷回收研究

以加碱处理PAC污泥,考察了不同p H条件下污泥破解情况,研究了污泥中磷和铝的释放以及磷形态分布与变化以分析污泥释磷机理,最后对释放的磷进行回收.结果表明,相比于p H=11、12,p H=13更有效地促使污泥细胞破解和DNA释放,240min后细胞破解率达96.9%.同时,SOP(溶解性正磷酸盐,以PO_4~(3-)-P计)大量释放,其中大部分来源于磷酸铝和氢氧化铝的溶解.调节污泥初始p H=13,240min后污泥中91.2%的NAIP(非磷灰石无机磷)和69.2%的OP(有机磷)溶解释放.对加碱处理后的污泥脱水,取脱水滤液进行磷回收,p H=9.5,Ca/P=3时,30min后磷回收效果可达82.4%.研究认为,通过加碱促使PAC污泥大量释磷并回收,效果好、运行简单,具有实际应用潜力.     

磷酸铵镁法回收污泥上清液中磷元素的最优条件探究

污泥中含有一定量的磷,污泥在储泥池中停留一定时间将会释放大量的磷到上清液中,因此采用磷酸铵镁法对储泥池污泥上清液中磷元素进行回收,可有效回收磷,提高资源利用。研究中探究了磷回收的最优条件。结果表明,镁磷摩尔比为1.2、终点p H为8.3~9.0时,磷元素的回收率维持在80%以上,可作为实际生产的控制条件,而继续增大镁磷摩尔比和提高终点p H,对磷的回收率提高较小。同时分析反应生成沉淀物发现,磷酸铵镁含量接近50%左右,且以Mg NH4PO4·H2O单晶体为主要成分。     

超声与碱预处理对剩余污泥磷及有机物释放的影响

为了回收污泥所含的磷,采用碱和超声波对3种剩余污泥进行预处理以释放磷,考察了处理前后PO3-4-P(正磷酸盐)、TP(总磷)、SCOD(可溶性COD)、TOC(总有机碳)、TS(总固体)、VS(挥发性固体)的释放规律及溶解性有机物的三维荧光特性变化.结果表明,碱和超声波处理均能有效破解污泥,释放磷和有机物;城市污泥比制药污泥更容易破解;城市污泥无机磷的释放高于有机磷,而工业污泥的有机磷释放高于无机磷;采用生物脱氮除磷工艺的城市污泥释放磷最多,释放有机物最少,有利于磷的进一步回收.碱处理和超声处理都不会从根本上改变污泥上清液中有机物的组分,但碱处理能促进污泥蛋白质类、腐殖酸类和富里酸类有机物的释放.     

固定化活性氧化镧的化学除磷及其真空再生技术研究

为降低污水除磷成本、再生循环利用高效除磷剂、回收水体中磷,在此提出并研究了一种新型的化学除磷技术——固定化活性氧化镧（La2O3）化学除磷及其真空再生技术。该技术利用电解实现镧的固定,运用真空原理,实现氧化镧的再生和磷的回收。通过归纳各种常规除磷和新型除磷方法的特点,以及新型除磷方法的技术可行性,得出固定化活性La2O3化学除磷法较常规的除磷方法运行成本低,无污泥及二次污染产生,除磷效率高,可循环利用氧化镧除磷剂．回收利用水中的磷．     

EDTA-2Na添加提高污泥热水解磷的回收效率和鸟粪石纯度

污水处理厂剩余污泥因富含大量的磷而成为一种资源.为了提高磷的回收效率和回收产物(鸟粪石)纯度,本文采用响应曲面法、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱法(SEM-EDS),研究了EDTA-2Na的添加对污泥热水解过程中磷的释放和回收效率的影响.结果表明,最佳磷释放条件为:EDTA-2Na浓度9.2 mmol·L~(-1)、pH=3.9、水解温度T=62℃.在此条件下,污泥中磷的释放率为77.9%,远高于未添加EDTA-2Na的磷释放率(39.7%);在pH=9,Mg/P=1.2∶1的条件下进行磷回收,与未添加EDTA-2Na情况相比,污泥中磷的回收率从30.9%提高到70.2%,鸟粪石纯度从32.5%提高到61.3%,回收的晶体沉淀主要成分为磷酸氨镁.由于EDTA-2Na可与金属离子发生络合,同时引起细胞膜和胞外聚合物的破解,使磷的回收效率和鸟粪石纯度均得到提高.     

离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望

离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述。本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广。IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点。针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段。本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER。     

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.     

富磷污泥厌氧发酵过程中乙酸浓度对磷释放的影响

以强化生物除磷(EBPR)污泥为研究对象,考察了不同初始乙酸浓度条件下富磷污泥厌氧发酵过程中磷及相关指标的变化,并探讨释磷机制.结果表明:初始乙酸浓度对污泥最大释磷量影响不大,(73.1±2.2)%的污泥总磷量(TP)以磷酸盐的形式释放到液相中,其主要来自聚磷的分解.聚磷的分解途径包括:1)聚磷菌(PAOs)通过吸收乙酸贮存聚β-羟基烷酸酯(PHA)的厌氧生物释磷机制释放磷酸盐;2)PAOs的维持作用导致的聚磷直接分解过程.当初始乙酸浓度不充足时,生物释磷过程受限制,聚磷以相对较慢的速率直接分解;随着乙酸浓度的增大,生物释磷速率增快,同时随之增加的PHA含量能促进污泥的水解酸化.上清液中PO43--P和Mg2+浓度在达到最大值后出现了下降的现象,其可能形成鸟粪石等沉淀.根据试验数据,本文提出了从富磷污泥中回收磷的策略,即可在厌氧消化开始前向污泥中投加一定量碳源,并在发酵24h内分离上清液进行磷回收,这样不仅可以快速大量地从上清液中回收磷并减少沉淀引起的管道堵塞等问题,还可消除高浓度磷酸盐对厌氧消化的影响.     

剩余污泥提取蛋白质工艺研究进展

剩余污泥中含有丰富的蛋白质,对其进行提取和回收利用是污泥资源化的重要途径。对目前研究较多的碱热法、酸热法、酶法以及各方法的联合处理等技术的原理、操作参数、提取效果和研究现状进行了综述和分析。在此基础上,展望了污泥蛋白提取技术的应用前景,并对其研究方向提出了建议。     

酸碱预处理对常压微波辐射剩余活性污泥磷释放的影响

考察了污泥酸、碱预处理在常压微波处理过程中对碳、氮、磷释放的影响.结果表明,NaOH预处理将污泥磷释放率从28.8%提高到59.1%,但同时引起了碳、氮的大量释放.同碱预处理相比,硫酸预处理能够将常压微波辐射作用下污泥磷的释放率提高3倍,达到84.5%,并可达到选择性释放碳、氮、磷的效果（氮和COD释放少,而磷释放显著）,有利于后续的磷回收.优化试验表明,pH为2.1～2.2是常压微波辐射作用下污泥磷释放的最佳硫酸预处理条件.     

磷回收技术的研发现状及发展趋势

磷是地球上一种不可自然再生的有限资源,磷的这一属性近年来已诱使国际磷矿石价格一路飙升,较10年前翻了6番.与此同时,全球范围内普遍存在着陆地磷矿产资源日益匮乏与水环境中磷含量过高而导致水体富营养化这一矛盾.这样的资源与环境现状目前正推动着以"回收"磷代替"去除"磷之理念的快速传播与研发技术的实际应用;从污水以及动物粪尿中发掘"第二磷矿"的设想目前正被国际社会所日益青睐.2009年5月"第4届从污水中回收营养物国际会议"高度浓缩了当今世界有关磷回收技术的研发与应用现状.以此次会议内容为主线,结合其他方面最新研究与应用成果,首先对磷回收偏爱产物——鸟粪石形成的pH等重要反应条件之基础性研究成果进行了概述.其次,详细阐述了磷回收技术的研发进展,除传统的化学沉淀、结晶、吸附/解吸附等方法外,还着重介绍了尿液源分离、MBR、纳米技术、丝状聚磷微生物、生物浸取/生物富集、生物铁工艺等新型磷回收技术,以及动物粪尿磷回收、污泥及肉骨焚烧灰回收磷与生物质磷回收技术.最后,以实例说明磷回收产物在农业和水产养殖业方面的尝试效果,并对磷回收未来技术发展趋势进行了宏观展望.     

从污泥中回收磷酸

日本大阪大学工程科学研究生院化学工程系驹泽教授及其研究小组研究成功一种从污水处理后产生的污泥中回收磷酸的技术。该技术不仅使污泥被有效处理利用,治理了环境污染;而且可获得经济效益。据介绍,污泥焚化灰中含有约18%的磷,这相当于低品位磷矿中磷的含量。磷原料在化...     

高温热水解对高含固污泥中磷的形态转化影响

通过正交实验、单因素温度影响实验,利用SMT磷分级提取法研究了高温热水解后高含固污泥中磷的形态转化.结果表明,120℃~160℃的高温热水解可以将高含固污泥中14.80%以上的有机磷转化为无机磷,影响因素对无机磷/总磷的影响大小顺序为：热水解温度 > 热水解时间 > 氧化剂含量 > pH值,随着温度的升高,高含固污泥中无机磷/总磷也从79.13%增加至95.87%;当热水解温度为160℃、时间为40min时,高含固污泥中无机磷含量由原泥的18.30mg/g增至20.49mg/g,无机磷/总磷由80.83%增至96.97%.结果为实现污泥中磷的回收利用奠定基础,同时为“高温热水解+高含固厌氧消化”工艺的优化提供新思路.