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。     

磷石膏堆场渗滤液的分级结晶与磷回收研究

考虑磷资源的不可再生性和不可或缺性,基于鸟粪石结晶法处理和回收磷石膏渗滤液中的磷具有重要的环境和经济意义.系统研究了湖北省某肥料厂磷石膏堆场渗滤液废水中高效回收磷的可行性和结晶参数优化.结果显示:改变单次磷回收结晶条件[pH、n(Mg)/n(P)和n(N)/n(P)],渗滤液中磷回收率最大值仅为67.8％.响应曲面设计实验进一步证实,参数因子增加到一定程度后,磷回收率随着pH、n(Mg)/n(P)和n(N)/n(P)的增加没有显著变化.综合考虑各因素对废水回收磷的影响,确定在磷石膏渗滤液中磷回收的最优条件参数为pH=8.6,n(Mg)/n(P)=1.6,n(N)/n(P)=1.采用分级结晶的方法,经过3次结晶,磷回收率达到97.9％.结合仪器表征和Minteq模型分析结果,磷回收阶段主要产物为鸟粪石以及少量的磷酸钙,且鸟粪石中重金属含量极低.     

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.     

采油废水处理技术研究

采油废水含有大量聚合物,成分复杂,粘度大,且乳化严重极难处理,目前已有部分相关的研究报道.文中关注了近十年各种处理技术的研究成果,着重介绍了传统工艺和膜处理技术在采油废水领域的应用与研究以及存在的主要问题,虽然膜处理存在污染问题,但大量研究结果表明传统处理技术与膜处理技术的有效组合是达到油田回注水标准的有效途径.     

混凝前处理对猪场沼液MAP回收时抗生素残留的影响

养猪废水磷酸铵镁（MgNH₄PO₄·6H₂O,MAP）回收时会有大量抗生素转移至回收MAP固体中,采用混凝前处理去除沼液中抗生素减少后续回收MAP中抗生素残留.首先对比聚合硫酸铁（PFS）、壳聚糖（CTS）、阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）和非离子型聚丙烯酰胺（PAM）四种典型无机和有机混凝剂对抗生素去除效果.实验结果显示CPAM去除抗生素效果最好,四环素类抗生素（TCs）去除率为22.8%-44.8%,喹诺酮类抗生素（FQs）去除率为32.2%~70.3%,回收MAP固体中抗生素含量为TCs 8.6mg/kg~19.6mg/kg,FQs 0.8~12.33mg/kg.在此基础上,考察了pH值和CPAM投加量对CPAM去除抗生素的影响.当pH7.5-8.0、CPAM投加量为17.5mg/L时,TCs去除42.5%~50.6%,FQs去除率42.9%~66.3%;与没有混凝处理的沼液MAP回收相比,产物中TCs含量下降43.2%~54.1%,FQs含量下降50.1%~69.5%.     

鸟粪石法回收养猪废水中氮磷时产物的组分与性质研究

为了探究鸟粪石法回收养猪废水中氮磷时产物的组分与性质,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和物料衡算,分析了不同工艺条件下回收产物的化学组分,利用扫描电镜-能谱(SEM-EDS)和激光粒度仪表征了不同条件下回收产物的形貌、粒度和元素组成.结果表明:各条件下废水中PO43--P去除率均超过93%,而NH4+-N去除率在28%左右;回收产物中主要为棒状鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O)晶体,同时还存在少量磷酸钙(Ca3(PO4)2·xH2O,ACP)和氢氧化镁(Mg(OH)2)等无定形颗粒;回收的鸟粪石纯度最高为87.72%,颗粒体积平均粒径最大为110 μm;鸟粪石纯度和颗粒粒度与反应液pH和进水PO43--P浓度相关,反应液pH由8.5±0.2升至9.5±0.2,鸟粪石纯度降低,粒度减小;进水PO43--P浓度由55.29 mg·L-1升至81.98 mg·L-1,鸟粪石纯度增大,粒度减小.     

污水处理中磷回收理论与技术

由于磷矿的开采和磷在自然界中近乎单向循环。磷资源日益枯竭。污水中含有大量的磷。我国污水排放中的磷量相当于磷矿产量的37．5％,经过处理回收可以转变为磷资源。又可以保护环境。当前磷的回收技术有沉积法、结晶法、土地利用等多种形式,除了土地利用外,其他技术都处于试验探索阶段,需要进一步开发研究。磷酸盐是磷回收的主要形式。鸟粪石和磷酸钙分别适合用作肥料和工业原料。     

EDTA-2Na添加提高污泥热水解磷的回收效率和鸟粪石纯度

污水处理厂剩余污泥因富含大量的磷而成为一种资源.为了提高磷的回收效率和回收产物(鸟粪石)纯度,本文采用响应曲面法、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱法(SEM-EDS),研究了EDTA-2Na的添加对污泥热水解过程中磷的释放和回收效率的影响.结果表明,最佳磷释放条件为:EDTA-2Na浓度9.2 mmol·L~(-1)、pH=3.9、水解温度T=62℃.在此条件下,污泥中磷的释放率为77.9%,远高于未添加EDTA-2Na的磷释放率(39.7%);在pH=9,Mg/P=1.2∶1的条件下进行磷回收,与未添加EDTA-2Na情况相比,污泥中磷的回收率从30.9%提高到70.2%,鸟粪石纯度从32.5%提高到61.3%,回收的晶体沉淀主要成分为磷酸氨镁.由于EDTA-2Na可与金属离子发生络合,同时引起细胞膜和胞外聚合物的破解,使磷的回收效率和鸟粪石纯度均得到提高.     

以磷酸钙盐的形式从污水处理厂回收磷的研究

磷是一种不可再生、难以替代的有限自然资源.磷的可持续利用问题越来越受到世界各国学者与政府的高度重视.近年来,从污水厂回收磷在世界各国逐渐兴起,而我国在这方面的研究还处于起步阶段,尤其是以磷酸钙盐的形式回收磷的相关研究还未见报道.以磷酸钙盐形式回收废水中的磷,优化磷回收过程相关工艺控制条件.结果表明,pH值和Ca2 浓度是磷酸钙盐回收的关键因素,最优值分别为10和6.68,磷回收率达到90%.     

臭氧对膜法水处理中膜污染的影响

膜过滤是一种高效水处理技术,包括污水处理中的膜-生物反应器（membrane bioreactor,MBR）和针对二级生物处理出水（生产再生水）、地表水（生产饮用水）的膜过滤工艺等,其中膜污染是制约膜工艺应用的一个主要问题.臭氧具有强氧化性,在水处理上得到了广泛的应用.近十几年来,针对臭氧-膜过滤组合工艺的研究正变得越来越多,因此本文对这些研究进行了系统综述与分析.在MBR组合臭氧控制膜污染方面的研究中,目前结论相对较少.可以通过对MBR进水预臭氧化或者投加适量臭氧到MBR混合液这2种方式来减轻MBR膜污染.在针对微污染水的臭氧-膜过滤组合工艺中,根据臭氧的功能和结构形式主要分为3种,分别是污染膜臭氧清洗、分离式臭氧-膜工艺和一体式臭氧-膜工艺.绝大部分报道认为臭氧可以有效地控制膜污染的发展,但也有少数投加臭氧后膜污染加剧的情况.目前,臭氧化影响膜污染机制的研究主要集中在有机物方面,根据原水水质和工艺结构参数等的不同,颗粒物、微生物和无机物质也在这个过程中起着相应的作用.另外,在迄今为止的研究中,还缺乏对于臭氧投加方式和分散方式的统一衡量和比较标准.作者建议应该加强对一体式臭氧-膜组合工艺的研究,并且要注意臭氧投加的工艺经济性.     

缺氧/好氧电化学膜-生物反应器强化脱氮效果及抗污染性能研究

研究了外加电压下电化学A/O-MBR的污染物去除效果和抗污染性能,分析了抗污染性能提高的原因.结果显示,外加2V电压时系统对COD和总氮的平均去除率分别为89.4%、92.2%,不加电压时COD和总氮的去除率分别为87.6%、77.3%,表明外加电压能够显著提高A/O-MBR的脱氮处理效果;研究同时发现,外加2V电压时,导电膜的平均运行周期为38d,相比不加电压时（平均26d）,运行周期有所延长.污染物与导电膜之间的静电排斥作用和H₂O₂的原位清洗作用是系统抗污染性能提升的主要原因.