污水处理中鸟粪石法磷回收技术研究进展

针对水体富营养化和磷资源短缺的困境,从污水中利用鸟粪石法回收磷成为一个重要的选项。围绕高效低耗的鸟粪石回收目标,本文梳理了鸟粪石法磷回收思路、技术特征、不同类型反应器的发展,为新型鸟粪石磷回收技术的开发提供了支撑。     

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.     

以鸟粪石的形式在污水处理厂回收磷的研究

磷既是一种不可再生的资源,也是造成水体富营养化的重要因素。近年来,随着磷资源的匮乏,从污水处理厂回收磷在世界各国逐渐兴起,而我国在这方面的研究还基本处于起始阶段。为此,在某污水处理厂进行了以鸟粪石形式回收磷的小试实验,考察了磷回收的一些控制参数,并将以此作为基础,继续深入研究。     

废水中鸟粪石回收的机器学习预测和优化

基于机器学习的方法,探究了从模拟废水中以鸟粪石的形式回收氮和磷的问题。利用极限梯度提升算法(XGBoost)和随机森林(RF)模型对磷回收率和氮回收率进行单目标和多目标预测,明确了7种工艺条件对鸟粪石结晶的影响。XGBoost在单目标(R²=0.91～0.93)和多目标(R²=0.89)的预测方面表现均优于RF。此外,在P初始浓度为10 mg/L和1 000 mg/L的情况下,通过实验验证了多目标模型的优化解集,得到鸟粪石回收的最佳工艺条件为N∶P比值为1.2∶1,Mg∶P为1∶1,pH为9.5,反应时间为80 min,反应温度为25℃,搅拌速率为240 r/min。     

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。     

摩尔配比对MAP沉淀法回收模拟废水中磷的影响

以磷浓度50mg/L的实验室模拟废水为研究对象,考察了以鸟粪石(MAP)形式回收磷的最佳摩尔配比,并借助X-衍射(XRD)对不同摩尔配比条件下得到的沉淀物进行分析。试验结果表明,在pH=9.5时,以鸟粪石形式回收磷的最佳Mg:N:P=4:1.6:1。对沉淀物的XRD分析发现,在pH=9.5,当固定Mg:P=1.6时,N:P=1时沉淀物中基本不含MAP,当N:P=2时,生成的沉淀物中混有少量的副产物Mg(3PO)42,当N:P2时则生成较纯的MAP;当固定N:P=4时,Mg:P=2是生成较纯的MAP的临界值,超过此比例则生成副产物Mg(3PO)42;当反应按照理论配比投加氨氮和镁盐时,所得产物基本不是MAP,而是副产物Mg(3PO)42。故鸟粪石沉淀结晶反应中应尽量提高氨氮配比,并避免投加过量的镁盐,以保证回收产物的纯度。     

磷回收技术及其在污泥资源化领域的研究进展

磷回收是废弃物资源化的重要选择之一,各类水处理技术、资源化技术的不断发展,对磷回收技术也有很大的促进作用。磷回收技术在多个国家取得突破性研究进展,为磷资源的回收利用提供了新的思路和解决方法。     

鸟粪石结晶法回收磷中Ca~(2+)对产物沉淀特性的影响

分析废水中Ca2+对鸟粪石结晶法回收产物沉淀的影响。观察不同Ca、Mg物质的量配比n(Ca)∶n(Mg),不同起始磷浓度条件下磷回收产物在Inhoff管中的沉淀过程,测定总磷及溶解性磷的去除效率;同时利用扫描电镜(SEM)观察产物微观尺寸及形态、利用X射线衍射仪(XRD)、元素分析法分析沉淀物组成,联系沉淀过程分析Ca2+对磷回收产物固液分离的过程及其效率的影响。随着Ca2+的增加,上清液中溶解性磷(DP)与总磷(TP)去除率之差由1%逐渐增大到10%以上;沉淀产物颗粒尺寸由25μm左右减小至5μm甚至更小,最终失去晶体形态;沉淀产物中鸟粪石含量逐渐降低、钙磷沉淀比例逐渐增多。随着Ca2+的增加,沉淀过程有明显的变化,上清液中颗粒磷逐渐增多,且产物中鸟粪石含量逐渐减小,总磷回收率下降;而在n(Ca)∶n(Mg)<0.3时,中、低浓度的含磷废水的回收产物仍然以鸟粪石为主。     

改性海绵铁深度除磷及其再生磷回收方法

为了从污染水体中去除磷并有效回收磷资源,本文研究了海绵铁改性前后吸附除磷特性,并构建海绵铁除磷渗滤床,考察了其连续流除磷特性及再生活化方法,并探究再生废液中磷回收生成鸟粪石的工艺条件.结果表明:硫酸改性后的海绵铁对磷的最大理论吸附容量从改性前4.17 mg·g~(-1)提升至18.18 mg·g~(-1).吸附饱和的改性海绵铁,采用1 mol·L~(-1)氢氧化钠解吸和6%硫酸再活化后,能够达到98%的活化率.海绵铁除磷渗滤床在长达约200 d的连续流运行实验中表现出良好的除磷能力,在进水TP=10 mg·L~(-1),HRT=1 h条件下,磷综合去除率达30%～89%,累积单位容积磷吸附量达到6.95 kg·m~(-3).海绵铁碱再生后的废液可以用于回收鸟粪石,其最佳生成条件为:pH=10,n(Mg~(2+))∶n(PO_4~(3-))∶n(NH~+_4)=1.3∶1∶1.1.在最优条件下,磷回收率可以达到97.8%.本研究提供的方法对于污染水体中磷营养元素的去除及回收利用具有理论与实践意义.     

从废水中回收磷的主要方法和常见工艺

磷污染是引起水体富营养化的重要原因,磷资源紧缺是我们即将面对的事实,同时解决这两方面问题的办法就是必须从含磷废水中回收磷。文章叙述从废水中回收磷的主要方法和原理,并介绍常见工艺流程。     

A2/O耦合生物曝气滤池强化污水脱氮除磷

为了强化污水脱氮除磷性能,采用厌氧/缺氧/好氧(A~2/O)耦合生物曝气滤池(BAF)组合工艺,考察其对营养盐和有机物去除效果,并进一步探究温度的潜在影响。结果表明:A~2/O耦合BAF能实现有机物和氮、磷的同步深度去除,有机物、TN和TP去除率分别高达90%、85. 2%和93%。温度为15,25,35℃时COD去除率变化不大,基本维持在90%以上,45℃时略低于其他温度。NH_4~+-N去除率随温度的升高呈现上升趋势,NO_2~--N、NO_3~--N去除效果在35℃时最佳,厌氧释磷量和缺氧、好氧吸磷量也在35℃达到最大值。可见,A~2/O耦合BAF系统最佳脱氮除磷温度为35℃。     

阴离子膜矿浆电解回收干电池正极材料中的锰

研究了硫酸介质中阴离子膜矿浆电解回收废旧干电池正极材料中锰的工艺条件。实验结果表明,阴极室浸出锰离子的较佳条件为:电流密度150A/m2,酸度1.0mol/L,液固比8∶1,温度20℃。在此条件下恒电流电解90min,锰的回收率为25.77%,阴极表观电流效率为101.1%。经反应机理分析得出,在浸出前1h,反应的控制步骤为混合控制,1h后为化学反应控制,活化能为52.85kJ/mol。采用该法可实现资源的循环利用,具有环境和经济效益。     

沸石负载氧化铁吸附剂吸附除磷研究

采用铁盐溶液蒸发法制备沸石负载氧化铁吸附剂,探讨其对磷的吸附性能。结果表明:随着沸石负载氧化铁吸附剂投加量的增加,单位质量吸附剂对磷的吸附量先升高后降低;磷的去除率随负载铁含量的增加而升高;p H=7时,去除率高达92.6%;吸附剂对磷的去除率受共存离子的影响较小;吸附数值可采用Freundlich等温模型拟合,相关性显著;吸附过程很好地遵循准二级动力学模型;采用Na OH为再生剂效果较好,再生率随着Na OH溶液浓度的提高而提高。     

污水直接膜过滤用于农灌可行性试验

本试验尝试用膜直接截留污水中对人体健康有害的细菌病毒,而保留水中对作物有益的氮、磷等营养元素,以期实现水、肥双成分资源化。试验结果表明,无论是微滤膜还是超滤膜均对细菌及粪大肠菌有很高的截留率(99.9%～99.999%),污水中有机物、氮与磷的保留率分别为32%～67%、72%～78%和60%～62%。用渗滤液灌溉的小麦较之清水灌溉和常规灌溉的小麦,麦穗单重分别提高13%和7.5%。     

氧化/膜过滤工艺处理屠宰废水研究

研究了二氧化氯(Cl O2)氧化/陶瓷超滤膜过滤工艺对屠宰废水的处理效果,对比不同Cl O2投加量、反冲条件(反冲周期、反冲时间等)对产水指标的影响,确定适宜参数。结果表明:其他条件相同,Cl O2投加量140 mg/L时,氧化单元COD去除率较高;反冲周期50 min、反冲时间50 s时渗透通量恢复较好,陶瓷膜装置运行效果最优,COD和浊度的总去除率分别达93.6%、95.8%,产水水质可达标排放,且运行总成本较低,有较好的工业推广前景。     

电絮凝-膜过滤技术处理含铜废水的研究

为了有效控制重金属废水对环境的污染,采用电絮凝-膜过滤技术处理含铜废水,考察了进水pH、电极电流密度和水流量对铜去除率的影响。结果表明:该技术的最佳进水pH值为5.8,电极电流密度为10 A/m2,水流量为2 L/min。在此条件下,对不同浓度的含铜废水进行处理,铜去除率均在95%以上,最高可达99.02%。由此可见,电絮凝-膜过滤技术对含铜废水具有良好的处理效果。     

混凝沉淀和机械过滤组合工艺处理含磷废水

利用二级混凝沉淀+机械过滤器法处理含磷废水,通过做pH、CaCl2的投加量对除磷处理效果影响的小试,确定混凝沉淀最佳条件为pH值为11和CaCl2投加量100mg/L.工程运行现状表明:该法处理磷化废水是可行的,出水能够达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级排放标准.     

玻璃纤维编织管动态膜生物反应器处理沼渣废液

一种新型的玻璃纤维编织管动态膜生物反应器应用于高黏度、高氨氮和高COD的沼渣废液的处理。该玻璃纤维编织管经过了固化和覆膜的组合改性,膜组件采用平板化的栅式构型。研究表明:组合改性方式分别为1∶4+1∶50和1∶2+1∶50时的膜组件的稳定通量分别为5.45 L/(m2.h)和6.50 L/(m2.h);同时膜组件的清洗效果良好,再次运行仍能够稳定,通量为5.35 L/(m2.h)。而且出水比较澄清,没有臭味,养分也得到了有效保留。此外,改性后的玻纤编织管估算价格约为93.2元/m2,低于传统有机膜。     

电化学膜分离技术在水处理领域的研究进展

水中的有机污染物由于其毒性、持久性和生物难降解性,对生态环境和人体健康造成严重危害。传统膜分离技术通过物理截留去除水中污染物,然而有机污染物、微生物与膜表面的相互作用不可避免地导致膜污染,缩短膜使用寿命。电化学膜分离技术(electrochemical membrane filtration,EMF)是一种集污染物截留和电化学降解双重功能于一体的新兴水处理技术,具有强化污染物去除、抗污染和效能提升的优势,因此在污染物深度脱除和消毒等方面得到了广泛研究与关注。介绍了电化学膜分离技术在水处理中的研究进展,简述了其工作原理和优势,并重点分析了电化学膜材料、反应器运行参数、水质条件的影响,介绍了该技术在污染物去除和水体消毒的应用现状,最后对其发展进行了总结和展望。     

钢渣粉末吸附去除废水中磷的研究

选用平均粒径为0.060mm的钢渣粉末作为除磷吸附剂,分析了其组成和结构,研究了溶液pH和温度对钢渣粉末吸附效果的影响,结合吸附动力学过程和吸附等温模型及钢渣粉末组成成分变化探讨其吸附除磷的机理。结果表明:钢渣粉末吸附除磷的动力学过程符合准二级动力学模型。Langmuir等温吸附模型能较好地模拟钢渣对磷的等温吸附过程,理论饱和吸附量为94.61mg/g。钢渣粉末对磷的吸附量远大于钢渣颗粒,且受pH和温度影响较大。随着溶液pH的增大,钢渣粉末对磷的吸附量逐渐减小,当pH=5时,钢渣粉末对磷的吸附量最大。温度升高,有利于钢渣粉末对磷的吸附。X射线荧光光谱(XRF)和傅里叶红外分析(FITR)结果表明,钢渣粉末中CaO、Fe2O3和SiO2在吸附除磷中均发挥了重要作用。