鸟粪石结晶法回收氨氮影响因素的研究

为了预处理化工厂的高氨氮废水,采用向废水中投加Na2HPO.412H2O和MgCl.26H2O生成磷酸铵镁(鸟粪石)的方法,以去除其中的高浓度氨氮同时获得缓释肥鸟粪石。试验以模拟氨氮废水为研究对象,研究了鸟粪石结晶法回收氨氮的影响因素:反应时间、氨氮初始浓度、pH值、磷酸盐与镁盐投加量对高氨氮废水的去除效果,然后进行不同影响因素的试验,确定了氨氮去除的最佳工艺条件。研究结果表明,鸟粪石结晶法回收氨氮的最佳工艺条件为:反应时间10 min,pH值为9,NH4-N:PO4-P:Mg摩尔比为1:1.05:1.15,NH4-N、PO4-P与Mg的去除率分别为91.52%、99.58%与90.52%;残余浓度分别为90.87、4.96与174.1 mg/L,加入的磷几乎全部回收,无二次污染。预处理的废水进入污水处理厂进一步深度处理。     

从剩余污泥厌氧发酵上清液中以鸟粪石形式回收磷

为了实现以鸟粪石(MAP,MgNH4PO4·6H2O)的形式回收剩余污泥厌氧发酵上清液中的氮磷,研究了氮磷溶出的最佳条件及不同的反应条件对氮磷回收的影响.结果表明在p H为10. 5,温度为35℃时,发酵液中溶出的氨氮与正磷酸盐质量浓度皆在第5 d达到峰值;在添加磷源的条件下,磷回收的最佳条件为p H=9. 5、N∶P=0. 8、Mg∶P=1. 8;未添加磷源的条件下,回收磷的最佳条件为p H=9. 5、Mg∶P=1. 6、转速200 r·min-1.此外,降低N∶P摩尔比对于鸟粪石的形态和纯度均有显著影响.利用扫描电镜(SEM)、X光微区分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对回收产物进行了表面相貌及物相组成分析,证实了沉淀物的主要成分为MAP.以鸟粪石形式回收剩余污泥中的氮磷,是实现污泥资源化的一种有效手段.     

鸟粪石法回收废水中磷的沉淀物的组成和晶形

利用镁盐为沉淀剂,以磷酸铵镁沉淀的形式回收模拟废水中的磷.采用扫描电镜和X射线衍射对生成的沉淀物的晶形进行表征,利用ICP和化学分析方法测定沉淀物的组成.并结合饱和度的计算对回收的沉淀物的晶形和纯度进行研究.结果显示:沉淀物为斜方型晶体时才是纯的鸟粪石.针形晶体不是纯的鸟粪石;沉淀物的晶形与溶液的初始饱和度有一定的关系.当溶液的初始饱和度较低时.不管pH或镁或氨氮的浓度在一定范围如何变化,其沉淀物都为斜方形晶体;当溶液的初始饱和度高过一定程度后,其沉淀物中都会出现针形的晶体,且不同条件下所生成的针形晶体的x射线衍射峰都与磷酸镁的特征峰有很好的对应关系,说明针形晶体与磷酸镁有一定的关联.     

鸟粪石结晶成粒技术回收污泥液中磷的中试研究

为了探究鸟粪石(MAP)结晶成粒技术在实际工程中的应用条件及价值,利用鸟粪石中试反应器处理无锡某污水处理厂污泥脱水液,确定了鸟粪石结晶成粒技术回收磷的最佳工况:pH=9.0,摩尔比N:P:Mg=4:1:1.3,反应周期为4d.最佳条件下脱水液磷回收率达85%,收获的鸟粪石平均粒径为0.74mm,纯度可达98.23%.收获的MAP颗粒为规则斜方晶结构,品质较好,颗粒纯度高杂质少.经济分析表明,鸟粪石结晶成粒技术回收每吨污泥液中磷的药剂成本为0.38元.     

鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的影响因素及其产物性质研究

从废水中氨氮的资源化回收角度出发,通过试验研究了鸟粪石沉淀法的影响因素及其产物性质,结果表明:选取MgCl2与Na2HPO4分别作为镁源和磷源时,氨氮去除率可达90%;鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的主要影响因素依次为pH值、N∶Mg摩尔比、初始氨氮浓度、N∶P摩尔比;对不同pH值条件下的试验产物进行的显微镜观测、电镜扫描和XRD衍射分析表明,在pH值为8～10时,其产物为斜方形结构的磷酸铵镁晶体。     

EDTA对剩余污泥磷释放及MAP法磷回收影响

探究乙二胺四乙酸（EDTA）的添加对剩余污泥厌氧过程中磷释放及后续鸟粪石（MAP）法磷回收的影响.根据EDTA添加量对污泥上清液中总磷（TP）、蛋白质、多糖、DNA和SCOD的影响确定了最优释磷条件,采用响应曲面法（RSM）构建MAP磷回收的二次多项式模型并验证了模型的有效性.结果表明：EDTA添加量为5mmol/L,厌氧5d时预处理效果最佳.污泥SCOD破解度（DD）和TP、DNA、蛋白质及多糖均有显著相关,其中TP相关性最强,皮尔逊相关系数为0.866.MAP磷回收的最佳工艺参数是：pH=9.5,n（Mg）：n（P）=1.6,搅拌时间22min,此时磷回收率可达95.68%,形成晶体的主要成分为磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O）,纯度为79.19%.     

MAP法处理氮磷废水的影响因素研究

磷酸铵镁沉淀法(MAP)是一种比较有效的处理氮磷废水的方法,基本原理是向含NH4+和PO43-的废水中加入Mg2使之和NH4生成难溶复盐MgMH4PO4·6H2O(简称MAP)结晶,然后通过重力沉淀,使MAP从废水中分离,而且沉淀反应不受温度、水中毒素的限制.本文通过控制反应条件使N∶P摩尔比为l∶1,Mg∶N摩尔比由0.2∶1增大到1.2∶1时,针对NH4+-N去除率、PO43--P去除率与Mg∶N摩尔比的关系进行研究.结果表示,在pH值为9～9.5,温度在25℃～30℃,NH4+-N去除率、PO3--P去除率随Mg∶N摩尔比的增加而增大.     

鸟粪石法处理高浓度氮磷废水的动态试验研究

本研究以实验室模拟的高浓度氮磷废水为研究对象,采用折流式反应器,探讨了在动态条件下,pH、Mg：P、N：P及水力停留时间对鸟粪石法脱氮除磷的影响。试验结果表明：对于氨氮的去除率,以上四个因素影响相当;对于磷的除率,各因素的影响大小为：N：P〉pH〉Mg：P〉水力停留时间。当模拟水样中的TP浓度为310mg／l,pH为9．7,水力停留时间为60min,Mg：N：P=1．2：1．2：l时,氨氮和磷的去除率分别可高迭85．8％和86．3％。     

NH_4~+对镁改性生物炭除磷效果的影响

为提高人工湿地收割植物利用率并探讨水体中氨氮对镁改性生物炭(magnesium modified biochar,MBC)除磷效果的影响,本文以人工湿地植物芦苇为原料,引入金属镁离子对其改性,制备MBC,并以未改性生物炭(biochar,BC)为对照,通过批量摇床实验,研究了不同氮磷摩尔比(0、5、10)和初始磷浓度(100~500mg·L-1)条件下,MBC、BC、BC与金属镁离子(BC+Mg2+)、Mg2+这4种处理方式对磷酸盐的去除效果。结果表明4种处理方式对磷的去除量排序为MBCBC+Mg2+≈Mg2+BC,溶液中NH4+的存在促进MBC吸附除磷,氮磷摩尔比越大,初始磷浓度越高,MBC的磷吸附能力越强。XRD图谱分析结果表明,在MBC、BC+Mg2+、Mg2+这3种处理方式中,当氮磷摩尔比为5、10时,NH4+与溶液中的Mg2+和PO43-发生沉淀反应,生成鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O),促进磷的去除。本研究利用人工湿地废弃生物质对富含氨氮和磷酸盐的溶液进行处理,确定了氨氮对水体中磷酸盐去除的促进作用,达到了回收利用、以废治废的目的,为水体富营养化治理提供了新的理论依据和数据支持。     

磷酸铵镁同时脱氮除磷技术研究

探讨了pH值,物质摩尔配比,反应时间,反应温度,物质浓度,陈化时间,沉淀剂加入方式等因素对MAP同时脱氮除磷效果的影响。确定了各影响因素的较佳值,并对各因素的影响机理进行了探讨。在兼顾处理液的含盐量尽量低,以及满足处理液中的磷含量<10mg/L,氨氮含量在20mg/L左右的条件下,优化出了处理氨氮浓度为0.1mol/L(1400mg/L)及磷酸盐为相应浓度的废水的最佳pH为9.5,最佳摩尔配比为n(Mg):n(P):n(N)=1.2:1.03:1.0。     

Recovery of phosphorus as struvite from sewage sludge ash

Phosphorus (P) is an element vital for all living organisms, yet the world's reserves of phosphate rock are becoming depleted. This study investigated an effective P recovery method from sludge ash via struvite precipitation. Results showed that more than 95% of the total P content was extracted from sludge ash by applying 0.5 mol/L HCl at a liquid/solid ratio of 50 mL/g. Although heavy metal leaching also occurred during P extraction, cation exchange resin efficiently removed the heavy metals from the P-rich solution. Orthogonal tests showed that the optimal parameters for P precipitation as struvite would be a Mg:N:P molar ratio of 1.6:1.6:1 at pH 10.0. X-ray diffraction analysis validated the formation of struvite. Further investigations revealed that the harvested precipitate had a high struvite content (97%), high P bioavailability (94%), and low heavy metal content, which could be considered a high quality fertilizer.     

锌对磷酸铵镁和磷酸钙结晶回收磷的影响

以模拟废水为对象,研究了pH及Zn2+浓度对磷酸铵镁(MAP)和羟基磷灰石(HAP)法除磷率的影响,并对不同Zn:P摩尔比条件下除磷所得产物进行了XRD物相分析。结果表明,锌磷共存条件下进行MAP和HAP法除磷,当pH在7.4～8.0时,Zn2+浓度越大,除磷率越高,随着pH继续增加,Zn2+浓度越大,除磷率反而越小。当pH为9.5时,Zn2+浓度从0增加到25mg/L时,MAP法的除磷率从91%下降到82%;而HAP法的除磷率从95%下降到92%,受Zn2+浓度影响较MAP法小。锌磷共存条件下的除磷产物中均含有Zn(3PO4)2,随着溶液中Zn:P增加,产物中Zn(3PO4)2含量越来越多,且HAP法除磷产物纯度受Zn2+浓度影响较MAP法大。     

MAP 结晶法回收和去除尿液中的磷

以分解后的尿液为研究对象,采用MgCl₂·6H₂Ｏ 溶液作为MAP结晶剂,对MAP结晶同步回收尿液中的磷和部分氮的影响因素Mg/PO^３－₄-P摩尔比、反应pH、反应时间、沉淀时间和搅拌速度等进行小试试验.结果表明,Mg/PO^３－₄-P摩尔比是重要的运行参数,当其摩尔比超过1.3∶1时,磷的回收率超过95%,上清液剩余PO^３－₄-P浓度小于10 mg/Ｌ,而提高反应pH不能明显增加磷的回收率.该工艺的最佳运行条件为反应时间20 min,沉淀时间2.0 h,搅拌速度120 r/min,不需要pH调节控制.选择Mg/PO^３－₄-P摩尔比分别为1∶1、1.3∶1和1.5∶1,对在最佳条件下反应获得的3种产物采用SEM、XRD和ICP分析表明,3种产物都为比较纯净的MAP产品,其主要元素P、N、Mg的含量接近于MAP的理论含量（P=12.62%, N = 5.71%, Mg= 9.91%）,分别为13.54%, 5.34%,9.01% (Mg/PO^３－₄-P =1∶1)、13.78%,5.23%,9.36% (Mg/PO^３－₄-P =1.3∶1)和13.34%,5.12%,9.15% (Mg/PO^３－₄-P=1.5∶1),具有较高的回收利用价值.     

人工鸟粪石对Cd污染土壤中黑麦草生长的影响

以MgCl₂为添加剂,调节含N、P废水中n（Mg2+）∶n（NH₄+）∶n（PO₄3-）比例为1.15∶1∶1,pH为8.5~9,反应时间30 min,经SEM、FT-IR、XRD表征后发现,所得产物以鸟粪石为主。将人工鸟粪石联合黑麦草修复Cd污染土壤,研究表明:人工鸟粪石可有效提升土壤pH、速效磷含量以及酶活性,同时可以降低土壤中交换态Cd含量,增加黑麦草叶片谷胱甘肽GSH含量来降低叶片内丙二醛MDA含量,减少膜脂过氧化程度。与对照相比,人工鸟粪石使黑麦草生物量提升81.7%~148.5%,Cd总提取量提升25.41%~44.27%,且当添加剂量为5%时修复效率最佳。     

Selection of cost-effective magnesium sources for fluidized struvite crystallization

Struvite crystallization has been considered a promising approach to recover phosphorus from wastewater. However, its practical application is limited, probably because of the high cost of magnesium(Mg). In this study, a comprehensive economic analysis was conducted using five Mg sources(MgCl_2, MgSO_4, MgO, Mg(OH)_2, and bittern) during the operation of a pilot-scale fluidized bed reactor(FBR), using swine wastewater as the case matrix. First, the economic operating conditions were investigated, and subsequently, the performance and the costs of the five Mg sources were compared. The results indicated that the FBR could be operated most economically at pH of 8.5 and Mg to phosphorus(Mg/P) molar ratio of 1.5. Under these conditions, no significant differences in phosphorus removal and product quality could be found between the five Mg sources. Selecting the most economical Mg source was thus highly dependent on the prices of the reagents and Mg sources. Low-solubility Mg sources were preferable when NaOH was priced higher, while high-solubility Mg sources proved more economical when HNO_3 was expensive. The bittern was the most economical choice only when the distances for total inorganic orthophosphate removal and struvite recovery were shorter than 40 and 270 km, respectively. The current study provides an overview of the economic selection of an Mg source, which can help reduce the cost of struvite crystallization.     

鸟粪石结晶反应在猪粪和玉米秸秆堆肥中的应用

控制堆肥化过程中的氨气排放是减少堆肥氮素损失的关键,应用鸟粪石结晶原理,以氢氧化镁［Mg(OH)₂］和磷酸（H₃PO₄）作为固定剂,按照摩尔比为1∶1,摩尔数为初始氮的15.4%添加到猪粪和玉米秸秆的堆肥物料中,通过26 d的密闭式底部强制通风静态堆肥.结果发现,添加固定剂的堆肥处理B中铵态氮含量显著提高,堆肥结束时,NH⁺₄-N含量为10.7　g·kg^-1,是未添加固定剂的处理A的3倍,全氮含量为36.9　g·kg^-1,比处理A提高10 g·kg^-1.同时,固定剂的添加促进了有机质的分解,堆肥结束时处理B的有机碳降解率比处理A高 2%,发芽率指数表明,处理B的腐熟度（96%）高于处理A（82%）.扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)及X射线能谱(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)分析证实了堆肥产品中有MgNH₄PO₄·6H₂O的存在.说明通过添加Mg(OH)₂和H₃PO₄,可以改变堆肥的理化性质,促进堆肥的降解和腐熟,并通过鸟粪石结晶反应将堆肥中的铵态氮固定下来,有效提高了堆肥的营养价值.     

Enhanced struvite recovery from wastewater using a novel cone-inserted fluidized bed reactor

The feasibility of struvite recovery at low （12.5 mg/L） and high （120 mg[L） phosphorus concentrations was studied by constructing a novel fluidized bed reactor with cones （FBRwc） and without cones （FBRwoc）. The crystallization process was continuously operated for 133 days under different hydraulic retention times （HRT = 1-10 hr）, pH （7.5-10）, and molar ratios of Mg/P （0.75-1.75）, N/P （1-10） and Ca/Mg （0-2）. The optimum operating conditions of HRT, pH, Mg/P and N/P molar ratios were found to be 2 hr, 9, 1.25, and 7.5, respectively. Under these optimum conditions, the phosphorus precipitation efficiencies of FBRwc were 93% for low and 98% for high phosphorus influent; however, the efficiencies were 78% and 81% for FBRwoc, respectively. Due to crystal losses at each junction （17%-31%）, the crystal recovery efficiency of FBRwoc was relatively low （47%-65%） for both influent concentrations. However, the losses were minimal in FBRwc, which showed 75% and 92% crystal recovery for low and high phosphorus concentrations, respectively. At low calcium concentration, crystal chemical analysis showed the product to be pure struvite （〉 99%）. The scanning electron microscope and X-ray diffraction results further confirmed that the crystal recovered from FBRwc contained pure struvite, which could be considered a high quality fertilizer. Except HRT, all parameters （pH, Mg/P, N/P and Ca/Mg） were found to be influencing factors for FBRwc performance. Overall, inserting cones in each part of the reactor played a significant role in enhancing struvite recovery from a wide range of phosphorus-containing wastewater.     

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。