碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟的厌氧消化液为处理对象,通过小试实验,考察不同初始磷浓度Cp、Ca／P物质的量比、pH和温度下,碳酸根（CO3 2-）对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT．IR）对沉淀产物进行表征。结果表明,高浓度的CO3 2-对以磷酸钙沉淀反应去除和回收磷的效率影响较大;Cp相同时,CO3 2-浓度（CCO3^2-）越大,P的去除率越低,低C,（20mg／L）时尤为显著;当CCO3^2-相同时,随着Cp的增大,反应速率加快,P的去除率逐渐升高,但升高幅度越来越小;增大Ca／P比和pH能提高P的去除率,降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,综合考虑实际效果,应选择Ca／P比为3．33,pH为9．0作为适宜的反应条件;升高温度对降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用贡献不大。在Cp为60ITIg／L,Ca／P比为1．67,pH为9．0,温度为20℃的条件下,当CCO3^2-为0时,得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP;当CCO3^2-为30mmol／L时,得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。     

不同Ca/P比下碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟污水处理厂污泥厌氧消化液为处理对象,进行磷酸钙沉淀除磷小试实验,考察了不同Ca/P物质的量比下碳酸根(CO2-3)对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对沉淀产物进行表征。结果表明,磷酸钙沉淀反应是一个快速过程,CO2-3的存在并未改变这一显著特征。磷酸钙沉淀反应过程中,CO2-3的存在降低了磷的去除率,改变了沉淀物形貌、结构和组分;实验设定范围内,磷酸钙的过饱和度越高,越难形成晶体态羟基磷灰石((Ca5(PO4)3OH,HAP);当pH值为9.0,Ca/P比为1.67时,CO2-3取代HAP晶格中的PO3-4,形成碳磷灰石(CHAP);当pH值为9.0,Ca/P比为3.33和5.01时,CO2-3和PO3-4之间竞争,形成碳酸钙(CaCO3);增大Ca/P能有效提高磷的去除率,降低CO2-3对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,但综合考虑实际效果,选择Ca/P比为3.33作为适宜的反应条件。     

基于白碳黑的水化硅酸钙制备及其磷回收特性简

以白碳黑、硅灰、硅藻土和硅胶筛选硅质原料,并与钙质原料电石渣制备了水化硅酸钙。借助XRF、BET、FTIR等表征手段,通过多次重复除磷实验,研究了硅质原料特性对水化硅酸钙回收磷性能的影响。结果表明,白碳黑具有极高的反应活性,因此可作为制备具有磷回收特性的水化硅酸钙的硅质原料。结合XRD等表征发现,白碳黑的有效利用率是影响水化硅酸钙回收磷性能的关键,该利用率取决于白碳黑与电石渣的摩尔配比以及水热反应温度。当电石渣与白碳黑的摩尔比为1.6：1,反应温度为170℃时,白碳黑具有最佳的利用效率。该条件制备的水化硅酸钙可作为晶种,在其表面结晶形成羟基磷灰石,从而达到磷回收的目的,磷回收后固体物质中的磷含量为19.05%。     

钝化剂在烟草植物修复铅镉污染土壤中的作用简

重金属钝化剂可以改变土壤中重金属的形态,降低其在土壤中的有效浓度、植物毒性及生物有效性,影响污染土壤中植物的生长及其对重金属的吸收。在温室盆栽条件下研究了施加羟基磷灰石（HA）、纳米羟基磷灰石（nHA）、纳米零价铁（nFe⁰）和纳米TiO₂（nTiO₂）对烟草植物修复铅镉污染土壤的作用。结果表明,HA降低土壤中Pb、Cd的有效性、促进烟草生长、增加了烟草叶、茎、根中Cd的吸收量和根系中Pb的吸收量,有利于Pb、Cd的钝化和植物修复。nHA也可以降低土壤中Pb、Cd的有效性,增加了烟草叶中Cd的吸收量,有利于Pb、Cd的钝化和Cd的植物提取。nFe⁰和nTiO₂对于土壤Pb和Cd的钝化作用和植物修复均没有显著影响。综合来看,HA最适合应用于烟草植物修复铅镉污染土壤。     

催化铁与生物法耦合除磷工艺特性简

为了研究催化铁与生物耦合后对生物除磷特性的影响,实验采用人工配水用厌氧/好氧间歇流式富集培养聚磷微生物。对比发现,催化铁与生物耦合组中厌氧末段ORP降低了约60 mV,pH值小幅度的上升（≤0.3）,整个培养过程中铁离子的浓度开始快速增加,之后趋于稳定（约40 mg Fe/g MLSS）。对好氧末段污泥SVI值比较发现,耦合工艺污泥沉降性能得到改善。除磷曲线比较发现,耦合组中厌氧末段磷的释放量下降,而好氧阶段磷的吸收速率增加;胞内聚合物提取表明,耦合组厌氧末段聚磷菌细胞内PHA含量有提高,好氧末段糖原含量有下降。磷形态提取分析表明,耦合组好氧末段污泥中无机态PO^3-₄-P含量更高。低浓度铁离子可以起到与生物耦合同步除磷的目的,本工艺长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷的抑制作用。     

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。     

诱导结晶法去除地下水中氟离子简

针对现行高氟地下水处理工艺中存在的工艺复杂、运行管理困难等问题,提出采用诱导结晶法除氟。其技术核心是在高氟水中投加氟磷灰石作为晶种,并投加磷酸盐和钙盐使水中氟离子在晶种表面生成氟磷酸钙（Ca₁₀（PO₄） ₆F₂）结晶。通过单因素实验得出最佳工艺条件：投加8g/L氟磷灰石,并投加NaH₂PO₄和CaCl₂,使钙离子、磷酸根离子和氟离子的摩尔比为10：5：1,搅拌速度为100 r/min,反应时间1 h。反应中磷酸根离子和钙离子的利用率分别达到98%和25%以上。电子扫描显微镜（SEM）表征晶种在参与反应后,表面有结晶生成。研究表明,采用诱导结晶法可将水中氟离子浓度从5~10 mg/L降至1 mg/L以下,达到饮用水水质标准。     

用于磷吸附的载铁(β-FeOOH)沸石制备及特性简

以天然沸石为载体,采用FeCl₃水解法制备用于磷吸附的载铁沸石（β-FeOOH-Z）,优化β-FeOOH-Z的制备条件,包括FeCl₃溶液浓度、负载pH值、负载时间、负载温度和烘干温度,并利用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对β-FeOOH-Z及其磷吸附特性进行分析。结果表明,β-FeOOH-Z的优化制备条件为：FeCl₃溶液浓度1 mol/L、负载pH值6、负载时间24 h、负载温度25℃和烘干温度60℃。优化制备条件下,100~120目沸石的载铁量为100.2 mg/g,铁的负载率为18%,其磷吸附量为7.68 mg/g,比天然沸石提高79.6%。XRD分析结果表明,β-FeOOH-Z中的杂质元素较天然沸石减少,并有效负载β-FeOOH;制备条件对β-FeOOH-Z的成分有较大影响,FeCl₃溶液浓度较低、负载温度和烘干温度过高均使β-FeOOH-Z中含有α-Fe₂O₃,并导致其磷吸附效率降低。FTIR分析结果表明,β-FeOOH-Z的表面羟基在其吸附磷过程中起重要作用,羟基与磷酸根离子的配位交换是β-FeOOH-Z吸附磷的主要作用机制。     

铁-镧系合金氧化物污水除磷及再生简

采用共沉淀法制备了系列铁-镧系合金氧化物并研究其除磷能力。结果表明：以铁、镧摩尔比为0.08的吸附剂除磷能力最强,吸附曲线适合Langmuir等温线方程。该吸附剂的吸附量受pH影响显著,pH在4.0~7.0之间时吸附量较大。进行了抗共存阴离子能力测试,结果表明CO₃^2-对磷吸附量影响较大,给出了共存阴离子对吸附量的影响顺序。对该吸附剂进行了真空高温再生,再生率最高可达62.27%。     

原位水解生成的羟基氧化铁凝聚吸附除磷效能与机制简

将不同摩尔比Fe³⁺与OH^-（[Fe³⁺]：[OH^-]=1：0、1：1、1：2和1：3）反应获得原位水解生成的羟基氧化铁（in situ FeO_xH_y）,研究了具有不同水解程度的羟基氧化铁对凝聚吸附除磷效能与机制。研究显示,In situ FeO_xH_y对磷的去除率随铁投量增大而升高,且均在中性pH范围内具有最佳除磷效果;在相同铁投量条件下,磷去除率随着[OH^-]：[Fe³⁺]的升高而降低;当体系碱度较低时（pH<6）,引入OH^-可促进Fe³⁺水解而提高除磷效果。4种羟基氧化铁均可在15 s内可快速吸附磷,且吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich模型均可很好地描述磷在4种羟基氧化铁表面的吸附行为。磷酸盐吸附后,In situ FeO_xH_y表面Zeta电位明显降低,且[Fe³⁺]：[OH^-]为1：0的羟基氧化铁降低最为显著。结合MINITEQ计算软件磷酸盐、铁盐形态分析结果显示,对于碱度较低的体系,通过投加一定量OH^-可促进Fe³⁺水解,进而使得其更易与水中H₂PO₄^-与HPO₄^2-结合,生成具有多核羟基的磷酸铁络合物,进而提高除磷效果。     

污泥厌氧消化液中碳酸盐对回收磷的影响

为探讨污泥厌氧消化液中碳酸盐对以磷酸钙盐形式回收磷的影响,以粉煤灰浸出液为钙源,考察了消化液中的碳酸盐对磷回收过程和磷回收产物性质的影响。实验结果表明,在反应pH为10、反应钙磷摩尔比为1.67、反应时间为10 m in的条件下,消化液碳酸盐浓度为2 400 mg/L(以CaCO3计)时,磷的回收率为78.53%,回收产物中磷含量(以P2O5计)为28.93%;对消化液进行盐酸预酸化使pH达到4及以下时,磷回收率接近100%,回收产物中磷含量(以P2O5计)达到43.08%。消化液中碳酸盐的存在易形成碳酸钙沉淀,从而降低了磷回收率、回收产物中磷含量以及回收产品的纯度;预酸化能够有效地去除消化液中的碳酸盐并降低了其对磷回收的不利影响。     

共存杂质对磷酸铵镁结晶法回收磷的影响研究

研究用磷酸铵镁（MAP）结晶法去除、回收废水中的磷,分析含磷废水中各类共存杂质对MAP法去除、回收磷的影响。结果表明,废水中无机钙离子的存在可提高磷的去除率,而大分子有机物杂质的存在会使磷的去除率显著降低,小分子有机物对磷的去除基本无影响。在反应体系中引入外来晶种烟煤、石英砂和铁屑可显著提高低浓度含磷废水磷的去除效率,其中娴煤作为晶种的效果最明显。     

转炉渣诱导磷酸钙结晶法去除和回收废水中磷的研究

以转炉渣为晶种材料,利用批次结晶沉淀实验,研究不同的反应条件对诱导磷酸钙结晶法去除和回收废水中磷的影响。结果表明,最优反应条件为:pH=9.5,Ca/P摩尔比2∶1,转炉渣用量1.7 g/L,反应时间3 h,在此条件下,碳酸根对反应的影响甚小,对养猪场废水和污泥浓缩池上清液的处理,最高去除率分别达到95.36%和96.54%;转炉渣循环利用10次,回收磷的效果仍然很好。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对在最优工艺条件下重复使用10次的转炉渣进行了表征,证明回收的磷主要以羟基磷灰石(HAP)形态存在。     

基于自碳黑的水化硅酸钙制备及其磷回收特性

以白碳黑、硅灰、硅藻土和硅胶筛选硅质原料,并与钙质原料电石渣制备了水化硅酸钙。借助XRF、BET、FT—IR等表征手段,通过多次重复除磷实验,研究了硅质原料特性对水化硅酸钙回收磷性能的影响。结果表明,白碳黑具有极高的反应活性,因此可作为制备具有磷回收特性的水化硅酸钙的硅质原料。结合XRD等表征发现,白碳黑的有效利用率是影响水化硅酸钙回收磷性能的关键,该利用率取决于白碳黑与电石渣的摩尔配比以及水热反应温度。当电石渣与白碳黑的摩尔比为1．6：1,反应温度为170℃时,白碳黑具有最佳的利用效率。该条件制备的水化硅酸钙可作为晶种,在其表面结晶形成羟基磷灰石,从而达到磷回收的目的,磷回收后固体物质中的磷含量为19．05％。     

Extraction of raw sewage sludge containing iron phosphate for phosphorus recovery

The objective of the present study was to establish an alkali extraction technology for FePO₄-containing sewage sludge obtained from a wastewater treatment system that includes phosphorous removal by iron electrolysis. By clarifying the extraction properties of phosphorous, organic matter, and inorganic matter, conditions for alkali extraction were optimized. As a result, it was suggested that unheated phosphorous extraction would be superior for FePO₄-containing sewage sludge. And, extraction methods and sewage sludge properties were also compared, and the noteworthy result that extraction of metals can be suppressed to extremely low amounts with alkali extraction as compared with acid extraction was obtained. A new insight was also gained that, as compared with the use of incinerated ash reported in previous studies, alkali extraction was more efficient when raw sewage sludge was used.     

多硼酸盐的分散作用及其对碳酸钙沉淀的影响

采用静态电导率法,研究了不同温度及硼浓度条件下,硼砂和合成的五水合五硼酸钠（SPP）对碳酸钙临界过饱和度值的影响,并利用多晶X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪对碳酸钙沉淀进行表征。结果表明,硼砂和SPP具有分散作用,硼含量越高,分散作用越好。随着温度升高（20~70℃）,硼砂和SPP的分散作用均降低,但SPP更具有耐温性。进一步研究发现,硼砂和SPP能够捕获Ca2+,导致沉淀量减少,同时能够降低碳酸钙结晶度,但是不改变碳酸钙的晶型和成分。SPP的分散作用更明显,导致沉淀中出现球状和盘状结构。这可能是由于SPP溶液中[B5O6（OH）4]-阴离子特殊的三维骨架结构更易捕获Ca2+,阻止沉淀晶粒的生成。研究结果可为高效多硼酸盐分散剂的研发提供依据。     

污泥消化液的磷浓度对anammox-HAP系统磷回收的影响

厌氧氨氧化-羟基磷酸钙(anammox-hydroxyapatite, anammox-HAP)技术可实现污泥厌氧消化液高效自养脱氮同步磷回收。污泥厌氧消化液中磷的浓度与污泥性质、厌氧消化过程相关,变化范围很大。为探索anammox-HAP系统中的磷回收效率,通过基于anammox-HAP长期运行的膨胀颗粒污泥床反应器,考察了不同进水磷浓度、pH和钙磷质量比（Ca/P）对磷回收效率及污泥特性的影响。结果表明：进水磷浓度在40~250 mg·L⁻¹时,膨胀颗粒污泥床反应器脱氮性能稳定,总氮去除率可达88.5%;磷回收效率与进水磷浓度、反应器内pH及进水Ca/P密切相关,磷回收效率最高为89.7%;高磷浓度下形成的颗粒污泥,有望实现高效的磷资源利用。本研究可为利用anammox-HAP系统实现磷回收提供参考。