酸性条件下剩余污泥中Ca2+和Mg22++溶出对磷回收的影响

为了在酸性条件下实现剩余污泥中磷的高效回收,对pH=3时剩余污泥水解酸化过程中氨氮、正磷酸盐和钙镁离子的溶出现象以及磷回收进行了研究分析。结果表明：当pH=3时,所溶出的氨氮、镁离子和钙离子与磷酸盐的摩尔比均大于1,能满足采用鸟粪石沉淀法或者羟磷灰石沉淀法回收磷的要求;但所溶出的钙镁离子的摩尔比大于1,会对鸟粪石沉淀法回收磷的顺利进行有较大影响;有无外加镁剂对磷回收率影响不大。采用改型后的镁型强酸性阳离子交换树脂进行离子交换可以得到较高纯度的鸟粪石沉淀产品,通过XRD检测其纯度为95%以上。     

酸性条件下剩余污泥中Ca2＋和Mg2＋溶出对磷回收的影响

为了在酸性条件下实现剩余污泥中磷的高效回收,对pH=3时剩余污泥水解酸化过程中氨氮、正磷酸盐和钙镁离子的溶出现象以及磷回收进行了研究分析。结果表明：当pH=3时,所溶出的氨氮、镁离子和钙离子与磷酸盐的摩尔比均大于1,能满足采用鸟粪石沉淀法或者羟磷灰石沉淀法回收磷的要求;但所溶出的钙镁离子的摩尔比大于1,会对鸟粪石沉淀法回收磷的顺利进行有较大影响;有无外加镁剂对磷回收率影响不大。采用改型后的镁型强酸性阳离子交换树脂进行离子交换可以得到较高纯度的鸟粪石沉淀产品,通过XRD检测其纯度为95％以上。     

剩余污泥水解酸化液中营养元素与有机质的回收

为回收剩余污泥水解酸化液中的营养元素与有机质,构建了白云石-水解酸化液钙镁溶出体系,获得富含钙镁的溶出液,控制溶出液反应pH和反应时间进行第1阶段回收,以回收后的上清液进一步作为钙镁源从水解酸化液中进行第2阶段回收。结果表明,钙镁溶出的适宜条件为酸化pH 4.0~4.5、白云石颗粒50~80目、固液比3∶100(每100mL水解酸化液中投加3g筛分后白云石)、溶出时间10h;第1阶段回收适宜的反应pH为8.5,氮(以氨氮计)回收率、磷(以可溶性正磷酸盐(以P计)计)回收率分别为10.24%和95.89%;第2阶段回收适宜的镁磷摩尔比为0.60、反应pH为9.0,此时氮、磷回收率分别为14.60%和83.91%;傅立叶红外变换(FTIR)和电感耦合等离子直读光谱(ICP)分析表明,回收产物主要由无机养分和有机质组成,重金属含量极少。利用白云石提供钙镁源能经济有效地回收剩余污泥水解酸化液中的氮、磷等营养元素,同时回收有机质,回收产物品质符合《有机-无机复混肥料》(GB 18877—2009)中Ⅰ型肥料要求。     

不同pH控制策略下剩余污泥中NH+4-N、PO3-4-P、COD溶出研究

污水处理厂的剩余污泥中富含氮、磷、COD,在其水解酸化过程中对pH条件进行控制,使污泥中的氮、磷、COD溶出到上清液中并进行回收利用是可行的。在22~25℃的温度条件下,1#反应器中剩余污泥先调节为酸性（pH=3）,在实验第8 d氨氮、磷酸盐溶出量最多后调节为碱性（pH=10）;3#反应器中剩余污泥先调节为碱性（pH=10）,在实验第8 d COD溶出量最多后调节为酸性(pH=3); 2#反应器为对照实验,pH不进行调节。结果表明：若要以回收污泥中的氨氮、磷酸盐为主,剩余污泥由碱性（pH=10）调节为酸性（pH=3）优于由酸性（pH=3）调节为碱性（pH=10）;若要回收污泥上清液中的COD为主,剩余污泥由酸性（pH=3）调节为碱性（pH=10）优于由碱性（pH=10）调节为酸性（pH=3）。     

初始pH值对磷酸盐还原除磷的影响研究

以超高盐（盐度7％,以NaCI计）高磷榨菜废水为研究对象,考察了初始pH值对磷酸盐还原进程的影响。实验结果表明,初始pH值对磷酸盐还原除磷效能影响显著。初始pH为8时,磷酸盐还原除磷率达到最高,平均值为65．45％。同时,初始pH值还会影响污泥中活性磷的形成以及基体对磷化氢的吸附。此外,偏碱性有利于磷形态转化,且BD-P（主要是一些可溶性的、还原性强的、带有Fe-P化合物的集合）含量的高低调控着生物膜内间隙水中溶解态可反应性磷（DRP）和可还原水溶态磷（RSP）含量,最终决定着磷酸盐还原进程。随着初始pH值的升高,污泥对磷化氢的吸附能力降低导致污泥中结合态磷化氢（MBP）含量不断减少。     

不同pH控制策略下剩余污泥中NH4^＋-N、PO4^3--P、COD溶出研究

污水处理厂的剩余污泥中富含氮、磷、COD,在其水解酸化过程中对pH条件进行控制,使污泥中的氮、磷、COD溶出到上清液中并进行回收利用是可行的。在22～25℃的温度条件下,1#反应器中剩余污泥先调节为酸性（pH=3）,在实验第8 d氨氮、磷酸盐溶出量最多后调节为碱性（pH=10）;3#反应器中剩余污泥先调节为碱性（pH=10）,在实验第8 dCOD溶出量最多后调节为酸性（pH=3）;2#反应器为对照实验,pH不进行调节。结果表明：若要以回收污泥中的氨氮、磷酸盐为主,剩余污泥由碱性（pH=10）调节为酸性（pH=3）优于由酸性（pH=3）调节为碱性（pH=10）;若要回收污泥上清液中的COD为主,剩余污泥由酸性（pH=3）调节为碱性（pH=10）优于由碱性（pH=10）调节为酸性（pH=3）。     

不同pH控制策略下剩余污泥中NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P、COD溶出研究

污水处理厂的剩余污泥中富含氮、磷、COD,在其水解酸化过程中对pH条件进行控制,使污泥中的氮、磷、COD溶出到上清液中并进行回收利用是可行的。在22～25℃的温度条件下,1#反应器中剩余污泥先调节为酸性(pH=3),在实验第8 d氨氮、磷酸盐溶出量最多后调节为碱性(pH=10);3#反应器中剩余污泥先调节为碱性(pH=10),在实验第8 dCOD溶出量最多后调节为酸性(pH=3);2#反应器为对照实验,pH不进行调节。结果表明:若要以回收污泥中的氨氮、磷酸盐为主,剩余污泥由碱性(pH=10)调节为酸性(pH=3)优于由酸性(pH=3)调节为碱性(pH=10);若要回收污泥上清液中的COD为主,剩余污泥由酸性(pH=3)调节为碱性(pH=10)优于由碱性(pH=10)调节为酸性(pH=3)。     

天然沸石同步去除水中氨氮和磷酸盐

通过静态吸附实验考察了浙江缙云产天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除能力及机制,结果表明,天然沸石对溶液中氨氮的吸附过程较好地满足拟二级动力学模型、Langmuir和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型。天然沸石对磷酸盐的去除能力随溶液中初始氨氮浓度的增加而增加。当溶液pH由7.0增加到9.0时,天然沸石对氨氮的吸附能力随之增加,而当pH由9.0增加到10时,天然沸石对氨氮的吸附能力则下降。当溶液pH低于7.5时,天然沸石对溶液中的磷酸盐无去除能力,当溶液pH位于7.5～9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加急剧增加,当溶液pH大于9.0时,天然沸石对磷酸盐的去除能力随pH的增加则呈下降趋势。天然沸石对溶液中氨氮和磷酸盐的同步去除过程是自发进行、吸热及熵增加的过程。天然沸石对溶液中氨氮的吸附机制为离子交换,对磷酸盐的去除机制则为化学沉淀作用。     

尿液源头分离系统中的沉淀研究

尿液源头分离技术近年来在欧洲一些国家成为研究热点,但尿液输送与收集过程中的沉淀问题限制了该技术的推广应用.重点介绍了尿液和沉淀物的组成及性质;从模拟自来水及雨水冲洗、尿素水解和有机配位剂的影响等方面,分析了引起尿液沉淀的各种因素,结果表明,不同的冲洗水和稀释倍数将改变尿液的沉淀势指数(PP值),并影响沉淀物的组成;同时给出了沉淀处理与控制的方法,如管道和存水弯清洗、沉淀抑制以及利用沉淀;最后讨论了尿液稳定性对N、P营养元素回收利用的影响.     

污泥水解酸化过程中污染物的释出及其影响因素研究

为了回收利用污泥中的有机物、氮和磷,研究了将厌氧污泥接种到吸附了污染物质的剩余污泥中,对污泥水解酸化的促进以及污泥中微生物所摄取污染物质的释出规律;揭示了厌氧条件下发酵时间、污泥量、pH和热处理对污染物释出的影响。结果表明,接种24 h后污染物被大量释放出来;在发酵时间为24 h条件下,污染物释出量与污泥质量成正比;吸附了污染物的剩余污泥相对含量越高,释磷量越大;污泥厌氧发酵时,碱性条件下有机物和正磷酸盐的释出量大于酸性条件,加碱调高pH可有效促进氨氮的释出;对吸附了污染物的剩余污泥进行短时热处理可有效缩短其厌氧发酵时污染物的释出时间。结果表明,控制污泥厌氧水解发酵条件可以促进污染物的释出,有利于下一步的回收。     

水解酸化-磷酸铵镁法-EGSB组合工艺处理大豆蛋白废水

采用水解酸化-磷酸铵镁(MAP)法-EGSB组合工艺对大豆蛋白废水进行处理,考察了水解酸化系统运行效果,并对其运行参数进行优化;提出MAP法对高浓度氨氮废水的处理方法,并评选其处理高浓度氨氮废水的适宜条件。结果表明,水解酸化系统运行稳定,最适pH为7.0,最佳水力停留时间为12h,氨氮转化率高达95.8%;MAP法处理高浓度氨氮废水的优选条件为n(Mg):n(N):n(P)=1:1:0.8,此条件下氨氮去除率为88.3%,磷酸去除率为76.7%;EGSB反应器经过三个月的启动后可稳定运行,有机负荷高达到9.88 kg·(m~3·d)~(-1),COD去除率达到90.0%左右。水解酸化-MAPEGSB组合工艺在处理大豆蛋白废水时可获得连续稳定的处理效果,为大豆蛋白废水处理的工程化提供了基础依据。     

酸碱联合调节剩余污泥过程中氮、磷和有机质的释放

实现城市污泥的减量化和资源化是污水厂面临的难题之一。通过采用(1)先酸性(pH=3)后碱性(pH=10)、(2)先碱性(pH=10)后酸性(pH=3)的两段控制方式(每段反应8 d),同时做pH不调的对比实验,研究剩余污泥水解酸化过程中氨氮、磷酸盐和溶解性COD(SCOD)、碳水化合物、蛋白质和挥发性脂肪酸(VFAs)等有机质组分的释放。结果表明,酸碱联合调节有利于各组分的释放;氮和磷在酸性条件下的释放量大于碱性,有机质在碱性条件下的释放量大于酸性;采用(2)方式,调为酸性后反应1 d,氨氮的释放量即达到最大(17.28 mg/g TS);采用(1)的调节方式反应7 d,磷酸盐能达到最佳释放量(14.16 mg/g TS);总VFAs的产生受反应时间的影响较大,其余有机质组分在(2)的调节方式下,6 d左右即可达到较大释放量。     

赤泥晶种法磷酸铵镁结晶工艺模拟废水磷的回收

以赤泥为晶种,研究不同工艺条件对磷酸铵镁(MAP)结晶法回收模拟废水中磷的影响。结果表明,在投加赤泥(60～80目)8 g/L,搅拌速度为180 r/min,搅拌时间30 min,沉淀时间30 min,N∶Mg∶P=1∶1∶1的条件下磷酸根离子的回收率随初始磷酸盐浓度的增加而增大,在初始磷酸盐浓度小于90 mg/L时增幅较大,初始磷酸盐浓度大于90 mg/L后增幅减小;pH值对磷酸根离子的回收率影响显著,结合铵根离子、镁离子的回收率变化,pH值为9.5时最优;磷酸根离子的回收率随着Mg∶P摩尔比和N∶P摩尔比增大而呈上升趋势,当Mg∶P摩尔比为1.4∶1、N∶P摩尔比为4∶1时,磷酸盐的回收率可达97.9%。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)对最优工艺条件下的结晶产物进行了表征,表明磷主要以磷酸铵镁形态回收。     

pH对混合污泥水解酸化的影响

pH对剩余污泥和初沉污泥水解酸化的影响已有报道,但pH对混合污泥水解酸化的影响尚鲜见报道。为此对厌氧环境,(20±1)℃,pH=4～11以及不控制pH条件下混合污泥的水解酸化特征进行了研究。研究发现:对pH调控有利于污泥SCOD的溶出,在较强的碱性条件下污泥溶出的SCOD要大于其他条件下的,特别是pH=10和11条件下污泥溶出的SCOD要远高于其他条件下。碱性环境和酸性环境以及中性环境相比更有利于混合污泥产酸,最佳产酸pH条件为pH=10。在酸性和极端碱性条件下均有利于混合污泥中氨氮和磷的释放。碱性环境利于挥发性悬浮固体(VSS)的去除,但不利于总悬浮固体(TSS)的去除。在不同pH条件下将混合污泥的发酵特征和剩余污泥和初沉污泥发酵特征比较,发现3种污泥水解和产酸均在碱性条件下最好,且在20～22℃的条件下,产酸量均在pH=10的条件下达到最大。     

pH对活化前后废弃铁铝泥吸附不同种磷动力学的影响

实验研究了300℃热活化前后的给水厂废弃铁铝泥（R-FARs和H300-FARs）对正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐的吸附动力学特性,并考察pH对不同磷吸附动力学的影响。结果表明,pH对不同磷吸附动力学过程的影响趋势相似,即低pH有利于吸附。准二级动力学模型能够更真实地反映不同磷在R-FARs和H300-FARs的吸附动力学行为,由拟合结果可知焦磷酸盐和六肌醇磷酸盐的初始吸附速率相对较大,而甘油磷酸盐最小;且活化作用明显提高了不同磷的初始吸附速率,并减弱了pH对初始吸附速率的影响。不同磷的吸附速率受到液膜扩散、颗粒内扩散和吸附反应三者共同控制,其中吸附反应是主要的控制步骤。     

超声处理与碱性调节的组合强化低挥发分城市污泥水解酸化

为提高低挥发分城市污泥水解酸化的效率,采用超声处理与碱性调节组合的手段强化水解酸化过程,探讨组合的方式、条件及其作用效果。通过先进行碱性调节再超声处理与先超声处理再进行碱性调节2种组合方式下的6种组合条件,分析水解酸化过程SCOD、VFAs、氮、磷的变化情况。实验结果表明,2种组合方式的各条件均可促进污泥水解酸化;超声处理后即调pH为9.5的组合条件较其他组合条件更有利于有机质的转化和VFAs的产生,SCOD的转化率达到20.46%,VSS可降低约40%,在5 d水解酸化过程中污泥水解酸化液HAc/VFAs均高于50%,VFAs最高达1 072.51 mg/L;而各组合条件对水解酸化过程中氮磷的释放影响不大。研究指出,超声处理后即进行碱性调节的组合条件能显著强化低挥发分城市污泥的水解酸化效果。     

钙型天然斜发沸石去除猪场废水中营养物的实验研究

以钙型天然斜发沸石为实验材料,研究反应时间、沸石投加量、pH值、有机物浓度等因素对去除实际猪场废水中氨氮、磷和COD效果的影响。研究表明,钙型天然斜发沸石对实际猪场废水的处理效果良好,在沸石投加量为250 g/L、pH值为8.0～9.0、反应时间为24 h的条件下,钙型天然斜发沸石对氨氮、磷和COD的去除率分别达到96%、97%和84%。pH值对钙型天然斜发沸石氨氮去除效果影响不大,但对磷和COD的去除效果影响较显著;当pH值由6.0升高至7.0时,磷的去除率由63%迅速升高至93%,pH值为8.0以上时,去除率接近95%;随pH值的升高,COD的去除率先升高后降低,在pH值为8.0时,去除率达到最大,为84%。废水COD浓度对氨氮去除率的影响基本可忽略,但对磷的去除有轻微的抑制作用。采用固定滤柱过滤时,水力负荷控制在375 mL/h以下,氨氮、磷和COD的去除效果较好。     

以改进的化学沉淀法处理硫酸铵废水

针对MAP化学沉淀法处理氨氮废水中存在的问题。如处理成本高、处理后的废水中磷浓度高，对化学沉淀法进行了改进研究，考察Mg^2＋以外的二价金属离子（Ni^2＋，Mn^2＋，Zn^2＋，Cu^2＋，Fe^2＋）在磷酸根作用下对氨氮的去除效果。针对废水中磷浓度高的问题，进行了MAP沉淀法的条件优化实验。结果表明。通过体系pH值和沉淀剂投加比例的合理控制，可以使在高浓度氨氮废水在出水氨氮浓度达标的同时，实现废水中的氮磷浓度同时控制；针对NaOH作pH调节剂成本过高，而以Ca（OH）2作pH调节剂时，钙离子严重影响MAP沉淀效果。对硫酸铵废水体系提出了CaSO4沉淀——MAP沉淀新工艺。结果表明，这一改进完全可以消除钙离子的影响。实现以石灰取代传统的NaOH调节剂。     

工艺条件对鸟粪石法回收磷耗碱量的影响及其理论计算

通过分析磷回收过程中存在的各种耗碱因素,推导出耗碱量的理论计算公式,计算出了不同工艺条件下的理论耗碱量,并与小型连续搅拌反应-沉淀磷回收过程的实验实测值进行比较。结果表明,耗碱量的理论计算值与实验测定值的平均相对误差为13.20%,说明计算方法可用于耗碱量的工程估算;耗碱量随出水pH值的增大而急剧增加,随废水中氨氮含量和磷初始浓度的增加都近似于线性增加,但随镁磷比的增加基本不变。因此,从节约废水处理成本的角度看,磷回收过程中pH值应控制在9.2-9.3,氮磷比控制在3.0-5.0,镁磷比控制在1.1-1.2为佳。磷回收过程的药剂消耗量与废水中磷的浓度和工艺条件有关,以磷初始浓度为124 mg/L,N/Mg/P=5∶1.2∶1,出水pH值为9.20的回收过程为例,处理毎吨废水需消耗片碱0.5313 kg,成本约为1.328元,需消耗氯化镁（含六个结晶水）0.9758 kg,成本约为0.634元。因此,处理每吨废水的药剂成本约为1.962元,其中耗碱约占67.7%。     

碱预处理污泥产酸效果及其生物群落研究

为了提高污泥水解酸化过程中的挥发酸产量,获取污水脱氮除磷所需的内碳源,以深圳市罗芳污水厂的二沉池污泥为研究对象,采用不同的碱量对其进行预处理。通过测定碱预处理污泥水解酸化过程中的挥发酸浓度,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(polymerase chain reaction denature gradient gel electrophoresis,PCR-DGGE)技术对参与碱预处理污泥水解酸化产酸过程的主要微生物种群进行分析,结果表明,当碱投加量为0.20 g NaOH/g VSS时,初始溶出的蛋白浓度为1 780 mg/L;水解酸化15 d时,挥发酸总量达到3 473 mg/L;参与产酸的主要细菌属于Firmicutes、Proteobacteria、Bacteroidetes三个门类。