诱导结晶法去除地下水中氟离子

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。     

诱导结晶法处理高氟水的试验研究

提出了利用方解石部分代替氟磷酸钙作为诱导结晶法的晶种处理100mL氟离子质量浓度15.000mg/L高氟废水,以降低成本。通过单因素试验及正交试验获得最优反应条件:方解石质量分数为20%、晶种投加量为0.6g、磷酸三钠和氯化钙投加量分别为氟离子摩尔浓度的6、12倍,此时氟离子去除率可达到93.45%,氟离子质量浓度降至1mg/L以下,满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)中氟化物的限值要求。     

赤泥晶种法诱导磷酸铵镁结晶回收模拟废水中磷的可行性研究

对赤泥的理化性质进行了分析,探索了以赤泥为晶种磷酸铵镁(MAP)结晶法从模拟废水中回收磷工艺。结果表明,经过研磨的赤泥颗粒属无孔物质或者大孔物质;将赤泥溶于水时有碱液和离子溶出,赤泥的主要化学成分为Ca、Al、Si和Mg等元素。投加赤泥晶种有利于磷酸铵镁结晶的形成。在初始磷酸盐浓度为90 mg/L、N∶Mg∶P摩尔比为1∶1∶1、不调节pH值、搅拌时间30 min、搅拌速度180 r/min、沉淀时间30 min条件下,赤泥粒径为60～80目、投加量为8 g/L时,以赤泥作为晶种诱导磷酸铵镁结晶回收磷的效果最优。干燥晶种的使用次数对磷酸根离子的回收率影响不大。所得结晶产物是一种很好的缓释肥。     

化学-混凝沉淀处理含氟含重金属废水研究

为解决某铝材电镀工业园含氟含重金属废水达标排放的问题,研究了化学混凝沉淀法同时处理该废水中氟与金属的效果及影响因素,采用正交和单因素实验确定了最佳工艺条件。结果表明,当CaCl₂投加量与废水中氟离子摩尔比为5∶1（即CaCl_{质量4 782 mg/L）,聚氯化铝（PAC）用量为500 mg/L,pH为9.5,聚丙烯酰胺（PAM）用量2 mg/L时,出水中残留F离子浓度可降至8 mg/L,Cu²⁺、Ni²⁺、Cr⁶⁺和Zn²⁺出水浓度分别降至0.05、0.07、0.3和0.1 mg/L,出水能达到《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准,且最为经济。}     

鸟粪石结晶法回收垃圾渗滤液氨氮研究

采用MgSO₄·7H₂O和Na₂HPO₄·12H₂O使NH₃-N生成MgNH₄PO₄·6H₂O（鸟粪石）结晶沉淀法回收渗滤液中NH₃-N。考察了pH值、反应时间、药剂配比对NH₃-N去除率的影响。结果表明,鸟粪石结晶回收NH₃-N反应的适宜pH值为9～9.5之间,过高的pH会破坏鸟粪石晶体结构,导致固定氨从MgNH₄PO₄中游离出来,不利于氨氮的去除。在pH值为9.5、反应时间为25 min、Mg²⁺∶NH⁺₄∶PO^3-₄=1.5∶1∶1.5的最佳条件下,渗滤液中NH₃-N浓度由初始3 500 mg/L,经结晶沉淀后降低至175 mg/L,去除率达95%。鸟粪石结晶沉淀过程中几乎不吸收重金属,同时回收了氨氮,其沉淀产物鸟粪石是一种优良的缓释肥原料。     

混凝工艺去除合流污水中有机物及营养元素

通过系列杯罐试验混凝处理合流污水,采用硫酸铝（Al₂(SO₄)₃）、硫酸铁（Fe₂(SO₄)₃）、聚合氯化铝（PAC）和聚合氯化铝铁（PAFC）4种混凝剂均能有效去除污水中的 TP、PO^3-₄-P、SS和COD。聚合金属盐（PAC和PAFC）混凝处理效果优于金属盐（Al₂(SO₄)₃和Fe₂(SO₄)₃）,达到相同的处理效果的投加量明显低于后者。助凝剂采用聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、自制的高分子聚合物（AN）和活化硅酸（AS）,在保持较低混凝剂投加量的条件下可明显提高污水处理效果;添加助凝剂对强化PO^3-₄-P的去除作用不明显,PO^3-₄-P的去除仅与混凝剂的投加量相关。混凝剂和助凝剂对污水中NH₃-N的去除作用相对不显著。SS去除率随混凝剂投加量的变化趋势说明混凝的机理较为复杂,可能存在多种混凝机理共同作用。     

Fenton氧化/高浓度泥浆法处理矿山废水

为了解决某大型铜矿废水COD不达标问题,采用Fenton氧化对原有高浓度泥浆（HDS）工艺进行改进。探讨了Fenton氧化矿山废水各指标的去除效果以及H₂O₂浓度对出水COD去除效果的影响,结果表明,Fenton氧化-电石乳中和絮凝沉淀工艺处理矿山废水是可行的,最优实验条件为：pH稳定在3.0～4.5,H₂O₂投加量0.5 mL/L,电石乳投加量8.5 g/L,PAM投加量1.5 mg/L;系统对废水COD的去除机理是加入的H₂O₂和矿山酸性废水中的Fe²⁺离子在低pH下形成Fenton试剂;系统对TFe、Zn²⁺、Cu2+ 的去除效果比Mn²⁺的去除效果更稳定。     

pH值控制MAP法脱氮进程的可行性研究

MAP沉淀法处理高NH₃-N废水,操作简便,处理效果好。本试验以NH₃-N浓度为1 000 mg/L的模拟废水为研究对象,研究结果表明,在Mg²⁺∶PO^3-₄∶NH⁺₄=1.2∶1.2∶1（摩尔比）、NaOH投加量为675 g/L的条件下NH₃-N去除率高达98%以上。试验选择出水pH作为控制反应进程的参数,并建立了出水pH与NH₃-N去除率之间的关系。通过调整NaOH投加量控制出水pH在7.5～8之间时,NH₃-N去除率最高,可达98%以上。X-衍射图谱及定量分析表明,沉淀物中MAP的纯度较高,具有一定的回收价值。     

重金属杂质对磷酸铵镁结晶法处理制药废水的影响

磷酸铵镁沉淀法处理废水时常受众多因素影响,其中重金属类杂质对该过程影响较大。实验研究了Mn²⁺、Cu²⁺杂质存在条件下,用该法去除制药废水中PO₄^3-、NH₄⁺污染物,同时,用XRD、XRF、SEM等手段研究了所得鸟粪石晶体特征。结果表明,pH为9.5时,Mn²⁺、Cu²⁺杂质存在条件下,PO₄^3-去除率分别为88%和85%,投加晶种有利于回收特定晶形鸟粪石,Cu²⁺对磷酸铵镁结晶过程的影响较Mn²⁺存在时显著。     

复合赤泥在高浓度含磷废水处理中的应用

赤泥与石灰粉（CaO和Ca（OH）₂）按不同比例混合制成复合赤泥,通过投加实验考察了复合赤泥的除磷效果。结果证明,对于磷酸盐浓度为45 000 mg/L左右（以P计）的酸性工业废水,复合赤泥（赤泥与Ca（OH）₂按质量比1：1混合）投加量为240 g/L,去除率为99.97%;对于10 mg/L左右的含磷废水,赤泥的最佳投加浓度为15 g/L,上清液磷浓度可降至0.30 mg/L,出水低于0.5 mg/L的排放标准。根据以上研究结果,提出了对高浓度酸性磷酸盐废水的处理宜采用复合赤泥再加原状赤泥的二级处理方法。     

Phosphate Recovery from Greenhouse Wastewater

A study was conducted to investigate the suitability of phosphate recovery from greenhouse wastewaters by using precipitation/crystallization process. More than 90% of the phosphate could be removed from the greenhouse wastewater. Various calcium phosphate salts were obtained in the process; hydroxyapatite [Ca₅(PO₄)₃OH] could be the main product from the precipitates. Phosphate removal was affected by the presence of magnesium ion in wastewaters. An increase of magnesium concentrations in wastewaters decreased phosphate removal rates. The chemical contents of precipitates in terms of calcium, magnesium and phosphate were affected by calcium to magnesium molar ratio. Higher calcium contents were obtained at wastewaters with high calcium to magnesium molar ratio. An addition of magnesium did not affect the potassium contents in the precipitates. K‐struvite, MgKPO₄·6H₂O, was not the major product in the precipitate, even with addition of a large quantity of magnesium.     

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。     

Effects of acidifying reagents on microwave treatment of dairy manure

Dairy manure, acidified using organic acids (acetic, oxalic, and citric acid) were treated with microwave enhanced advanced oxidation process (MW/H₂O₂-AOP). The effect of a mixture of oxalic acid and commonly used mineral acids (sulfuric and hydrochloric acid) on MW/H₂O₂-AOP was also examined. Substantial amounts of phosphorus were released under MW/H₂O₂-AOP, regardless of organic acid or mineral acid used. All three organic acids were good acidifying reagents; however, only oxalic acid could remove free calcium ion in the solution, and improve settleability of dairy manure. The MW/H₂O₂-AOP and calcium removal process could be combined into a single-stage process, which could release phosphate, solubilize solids and remove calcium from dairy manure at the same time. A mixture of oxalic acid and mineral acid produced the maximum volume of clear supernatant and had an ideal molar ratio of calcium to magnesium for effective struvite (magnesium ammonium phosphate) crystallization process. A single-stage MW/H₂O₂-AOP would simplify the process and reduce mineral acid consumption compared to a two-stage operation. The results of a pilot scale study demonstrate that MW/H₂O₂-AOP is effective in treating manure and recovering resource from dairy farms.     

青萍(Lemna minor L.)对氮磷的吸收特征

以西部地区优势浮萍品种青萍为实验对象,研究了青萍对不同浓度硝态氮和磷酸盐的吸收特征。结果表明,硝态氮浓度在1～10 mg/L范围内,青萍对硝态氮有较好的吸收效果,M-M方程可以较好地描述硝态氮浓度与青萍对硝态氮的吸收速率之间的关系,通过M-M方程拟合得到青萍对硝态氮的最大吸收速率为0.1167 mg/(g FW.h),亲和力常数为6.9274。磷酸盐浓度在0.1～1.0 mg/L范围内,青萍对磷酸盐也有较好的吸收效果,二次多项式回归可以较好地描述青萍吸收速率与磷酸盐浓度的关系,回归方程得到青萍对磷酸盐的最大吸收速率为0.0193 mg/(g FW.h),对应磷酸盐浓度为0.6 mg/L。     

活化赤泥的除氟性能

以成本低的铝工业废矿渣（赤泥）为原材料,通过高温煅烧和酸化处理对赤泥进行活化,制备了除氟吸附剂。研究了反应时间、投加量、初始氟浓度、溶液温度、共存阴离子和pH值对活化赤泥除氟效果的影响。结果表明,接触反应时间为18 h时,吸附接近平衡。活化赤泥对氟离子的吸附符合Lagergren二级吸附动力学方程。另外,初始浓度越高,吸附容量越大。与Freundlich相比,Langmuir吸附等温模型可以更好地描述氟离子的吸附特性,最大吸附量可达2.71 mg/g。SO24-、Cl-和NO3-存在时（〈1 000 mg/L）,对氟离子的吸附几乎没有影响,然而,HCO3-、PO34-和氟离子共存时,会对氟吸附造成不利影响。活化赤泥在pH值3.5～11.0时,具有较好的吸附稳定性。活化赤泥是一种吸附容量高、性能稳定的环境友好型除氟材料,具有应用潜力。     

载铁活化天然沸石处理高氟地下水

采用氯化铁改性天然沸石进行地下水除氟效果的研究,考察了地下水中4种阴离子Cl-、HCO3-、SO24-和PO34-对该改性沸石除氟效果的影响,并分析了其除氟机理和表面成分。研究结果表明,对于初始氟浓度不同的水样,随着阴离子浓度的增加,吸附剂对氟的去除率逐渐下降。Cl-对吸附剂除氟效果影响较小,氟去除率降低较慢;随着HCO3-浓度的增大(由100 mg/L到1 000 mg/L),水样pH由8.42缓慢升高到9.52,而氟去除率则由70.36%缓慢下降到56.73%(2mg/L);SO24-及PO34-对改性沸石除氟效果影响较大,氟去除率降低较快,且PO34-的影响大于SO24-。可以得到载铁活化天然沸石对4种阴离子的吸附顺序为:PO34->SO24->HCO3->Cl-。     

电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的效果与影响因素

以含氟地下水为研究对象,采用自制电促吸附除氟反应器,开展电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的动态实验,研究了不同电压、极板间距、地下水碱度和流速对吸附除氟效果的影响。实验结果表明,在负载炭纤维毡的电极一端加正电,可以提高除氟效果。当电压为1.6 V时除氟效果较好,单位面积炭毡处理达标水量为56.7 L/m2;极板间距设置为4mm时电吸附反应器除氟效果最佳;通过调节pH改变地下水碱度,当地下水pH调节为5.5时,电吸附反应器除氟效果较未调节前提高50%;当采用3对电极板,流速为1.88 m/h时,达到最高表面处理负荷2 073.6 L/(m2.d);探究了反应器的反洗再生方式,并连续进行了吸附再生的动态实验;穿透的反应器以Al2(SO4)3溶液为再生液并采用反向加电1.6 V的方式,可以达到较好的再生效果,实现连续动态运行。     

地下水修复系统中释氧材料的改进及pH调控

在采用释氧材料的地下水污染修复系统中,释氧材料提供溶解氧的同时,往往造成体系pH的升高。针对这一问题,将过氧化钙(CaO2)、水泥、河沙、膨润土和KH2PO4按一定比例混合在一起制作了3种释氧材料,并在柱实验中观测了不同释氧材料对水体溶解氧(DO)及pH值的影响。实验数据表明,水泥对释氧材料的缓释作用明显,有助于保证释氧速率平稳,避免由于释氧材料反应过快所带来的高pH问题;在释氧材料中添加一定量KH2PO4(质量分数小于10%),可以起到缓冲体系pH值的作用,并且不会造成修复系统磷污染;电气石具有降低溶液高pH值的作用,以粒径为1～2 mm的电气石作缓冲介质可以将体系pH值由11.3降至10.2。     

地下水PRB原位生物修复中一种释氧材料的改进技术及效果分析

释氧材料经济有效的释氧是地下水原位生物修复的关键因素。实验通过在释氧材料中加入膨润土、磷酸二氢钾和硫酸铵等,改进释氧材料的性能。柱实验结果显示,该释氧材料释氧速率缓慢,释氧时间长,可以使溶液中DO长期保持在5 mg/L以上;另外,释氧材料中添加的缓冲剂及天然含水层介质对pH值有较好的缓冲作用,可以使pH值达到后续生物修复的要求。     

A comparative study of removal of fluoride from contaminated water using shale collected from different coal mines in India

Low-cost water defluoridation technique is one of the most important issues throughout the world. In the present study, shale, a coal mine waste, is employed as novel and low-cost adsorbent to abate fluoride from simulated solution. Shale samples were collected from Mahabir colliery (MBS) and Sonepur Bazari colliery (SBS) of Raniganj coalfield in West Bengal, India, and used to remove fluoride. To increase the adsorption efficiency, shale samples were heat activated at a higher temperature and samples obtained at 550 °C are denoted as heat-activated Mahabir colliery shale (HAMBS₅₅₀) and heat-activated Sonepur Bazari colliery shale (HASBS₅₅₀), respectively. To prove the fluoride adsorption onto different shale samples and ascertain its mechanism, natural shale samples, heat-activated shale samples, and their fluoride-loaded forms were characterized using scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray analysis, X-ray diffraction study, and Fourier transform infrared spectroscopy. The effect of different parameters such as pH, adsorbent dose, size of particles, and initial concentration of fluoride was investigated during fluoride removal in a batch contactor. Lower pH shows better adsorption in batch study, but it is acidic in nature and not suitable for direct consumption. However, increase of pH of the solution from 3.2 to 6.8 and 7.2 during fluoride removal process with HAMBS₅₅₀ and HASBS₅₅₀, respectively, confirms the applicability of the treated water for domestic purposes. HAMBS₅₅₀ and HASBS₅₅₀ show maximum removal of 88.3 and 88.5 %, respectively, at initial fluoride concentration of 10 mg/L, pH 3, and adsorbent dose of 70 g/L.