利用白云石回收污泥厌氧消化液中的磷

为经济有效地从污泥厌氧消化液中回收磷,构建了以白云石提供钙镁源的磷回收方法,探讨了磷回收的工艺条件与效果。通过盐酸酸化厌氧消化液以降低其碳酸盐含量,同时利用白云石溶于冷稀盐酸的特性使其钙镁缓慢释放到酸化的厌氧消化液中形成第一步磷回收体系,考察体系酸化pH、白云石与厌氧消化液的固液比以及反应pH对白云石的钙镁释放和磷回收效果的影响;第一步磷回收后的上清液为第二步厌氧消化液磷回收提供钙镁源,研究投加钙磷摩尔比对磷回收效果的影响。实验结果表明,当固液比为5.0时,在酸化pH为4.0～4.5且酸化溶出时间为10 h以及反应pH为9.0的条件下,第一步磷回收产物以磷酸钙盐沉淀为主,厌氧消化液磷回收率及回收产物含磷率（以P2O5计）分别达到99.43%和38.49%;第一步磷回收后的上清液按一定的钙磷摩尔比投加到酸化后的厌氧消化液中进行第二步磷回收,当投加钙磷摩尔比为0.20时,在反应pH为9.0的条件下,回收产物同时含有磷酸钙盐和磷酸铵镁,厌氧消化液中氮、磷回收率分别达到13.19%和90.90%,回收产物氮、磷含量（以P2O5计）分别为0.26%和39.58%;经XRD、XRF、ICP及SEM等分析表征,2步磷回收的产物以磷酸钙盐和磷酸铵镁为主要成分,杂质少。研究表明,利用白云石为钙镁源,通过分别构建不同的磷回收体系可以分步从污泥厌氧消化液中经济有效地回收磷,且磷回收率和回收产物含磷率高。     

离子交换法选择性回收污泥厌氧消化液中的磷

为探讨高效选择性回收污泥厌氧消化液中磷的离子交换方法,采用静态实验和动态实验研究了4种阴离子交换树脂（D213、D202、D301和DSQ）的磷回收性能,筛选了适合富磷污泥厌氧消化液选择性磷回收的高交换容量树脂。实验结果表明,D213、D202、D301和DSQ 4种树脂对正磷浓度为70 mg/L的厌氧消化液进行动态处理时,其最大穿透体积分别为3、7、17和90 BV;DSQ树脂磷交换容量远高于其他3种树脂,达到6 860 mg P/L湿树脂,是目前报道的高磷交换容量树脂的3~4倍;DSQ树脂能有效地抵抗厌氧消化液中有机质和硫酸根等阴离子的干扰;用NaOH溶液再生DSQ树脂并回收磷,磷洗脱率超过96%,洗脱液是高浓度含磷液,可作为磷矿石的优质替代品。研究表明,DSQ树脂是一种高效选择性分离磷的树脂,适用于污泥厌氧消化液的磷回收。     

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。     

利用白云石石灰去除与回收污泥厌氧消化液中氮和磷

以白云石石灰为实验材料去除与回收污泥厌氧消化液中的氮磷,通过小试实验研究不同投药固液比S/L、初始pH值、反应温度、搅拌速度及反应时间对去除与回收氮磷效果的影响。实验结果表明,在最佳投药固液比S/L为300mg/L,最佳初始pH值范围为8.5~9.5,反应温度为25.0℃,搅拌速度为150 r/min,反应时间为24 h条件下,氨氮(NH+4-N)和磷(PO3-4-P)的去除率分别为37.26%和89.60%。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对沉淀产物进行了表征,通过分析可知沉淀产物中含有磷酸铵镁(MAP),可实现废水中氮磷经济有效的回收。     

造纸白泥和粉煤灰的添加对污泥消化液中氮磷回收的影响

污泥厌氧消化液中含有丰富的氮磷,若直接排放到环境中,将会对附近水体造成严重污染。由于消化液中Mg^2＋和Ca^2＋的含量很低,严重影响了氮磷的回收效果。把造纸白泥和粉煤灰引入到污泥厌氧消化液氮磷的回收当中,可以明显地提升消化液pH和提高PO4^3-P和NH3-N回收率。实验结果表明：当造纸白泥添加量为4g／（L·h）时,曝气12h后,pH可达10．19,此时PO4^3-P和NH3-N回收率分别达到64％和45％;而当粉煤灰添加量为4g／（L·h）时,曝气12h后,pH达到9．63,PO4^3-P和NH3-N回收率分别为46％和41％。但仅用曝气方式处理,12h后,pH值仅为8．52,PO4^3-P和NH3-N回收率分别只有20％和18％。实验结果还表明,水力停留时间（HRT）越大,pH上升速度越快,幅度越大,氮磷的回收效果就越好。     

富磷污泥厌氧消化磷释放与回收的研究进展

生物强化除磷(EBPR)工艺会产生大量的富磷污泥。富磷污泥中的聚磷菌(PAOs)在厌氧消化过程中吸收外界碳源并释放大量正磷,高浓度的磷会对厌氧消化系统中厌氧微生物的代谢产生影响,使得消化过程更加复杂。富磷污泥厌氧消化过程会产生磷、氮、有机物和金属离子等物质,其中磷的回收利用可以减少磷矿资源的开采,从而实现磷资源的可持续循环利用。因此,研究富磷污泥厌氧消化过程中磷的变化规律,既为厌氧消化系统的稳定运行提供理论依据,又为磷的资源化回收利用提供参考。对富磷污泥厌氧消化释磷的相关研究成果以及磷回收进行分析和总结,并提出了相应的研究方向。     

多级潮汐流人工湿地对污泥厌氧消化液中氨氮及有机物的去除特征

针对城市污水处理厂污泥厌氧消化液回流而引起城市污水处理厂处理系统内氨氮累积的问题,采用多级潮汐流人工湿地(MTF-CWs),研究MTF-CWs对污泥厌氧消化液中氨氮和有机物的去除特征及其主要去除途径。经过260 d的运行,结果表明,NH4+-N和COD平均进水浓度分别为859.55 mg·L-1和446.52 mg·L-1,MTF-CWs对NH4+-N和COD均有较好的处理效果,平均去除率分别为66.50%和47.10%。在MTF-CWs中,转化为NO2--N和NO3--N占被去除NH4+-N的73.21%,硝化反应是NH4+-N去除的主要途径,MTF-CWs的平均硝化速率为0.3 kg·(m3·d)-1。TN的平均去除率为17.63%,去除效果较差,其原因在于原水中缺少反硝化所需要的碳源。     

微波及其组合工艺污泥预处理上清液中碳酸盐对磷回收的影响

本研究考察了微波及其组合工艺(微波-酸、微波-碱、微波-过氧化氢和微波-过氧化氢-碱)污泥预处理的碳酸盐溶出特征,并研究了碳酸盐对鸟粪石法磷回收的影响.结果表明,微波及其组合工艺进行污泥预处理时,碳酸盐的释放与pH值显著相关,但与预处理方法无关.模拟实验结果表明,当在浓度≤150 mg/L时,碳酸盐对鸟粪石结晶的磷/镁摩尔比(Mg/P=0.74~1.16)具有一定影响,但对鸟粪石法磷回收率(>90%)和鸟粪石结晶形态(呈典型的斜方晶型)没有显著影响.     

MTF-CWs工艺对剩余污泥厌氧消化液的强化脱氮效果

采用多级潮汐流人工湿地（multi-stage tidal flow constructed wetlands, MTF-CWs）处理城市污水处理厂剩余污泥厌氧消化液（excess sludge anaerobic digester liquids, ES-ADL）,以垂直潮汐流的运行方式强化硝化,并根据进水NH4+-N和TN浓度分为2种不同工况。实验结果表明：在进水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（293.68±9.62）、（845.70±11.53）和（847.00±11.47）mg·L-1的条件下（工况1）,出水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（84.47±8.10）、（8.81±1.74）和（351.50±7.78）mg·L-1,COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为72.45%、98.93%和56.48%;在进水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（413.31±7.47）、（1 023.85±8.32）和（1 025.78±8.31）mg·L-1的条件下（工况2）,出水COD、NH4+-N和TN浓度分别为（51.60±6.05）、（9.58±3.13）和（359.92±7.68）mg·L-1。COD、NH4+-N和TN的平均去除率分别为87.34%、99.05%和64.68%。在上述2种工况条件下,可将城市污水处理厂ES-ADL回流引起的氮循环累积量分别降低58.50%和62.19%。溶解氧消耗计算结果表明：MTF-CWs并没有提供NH4+-N的氧化（全程硝化或短程硝化过程）所需要的溶解氧;氮平衡计算结果表明：2种工况条件下通过非传统硝化-反硝化途径（如厌氧氨氧化）去除的总氮负荷分别占据总氮去除负荷的86.30%和82.53%。采用Miseq高通量测序技术进行菌群分析,结果表明：在反硝化脱氮贡献最大的人工湿地单元存在大量的厌氧氨氧化细菌Candidatus Kuenenia,且其占比随着取样深度（0.05～0.20 m）增加而增加（其丰度由5.08%增加到13.18%）,表明MTF-CWs处理ES-ADL时存在厌氧氨氧化途径。     

硝酸盐对富磷剩余污泥厌氧消化的影响试验

以某采用 A/O 生物除磷工艺水质净化厂排出的富磷剩余污泥为研究对象,利用棕色消化瓶设计了 4 组厌氧消化试验,通过向其中投加NaNO3,考察硝酸盐对污泥消化过程的影响.结果表明,硝酸盐的存在导致 VSS 平均变化速率比空白样快 28.09 mg/(L·d),并且对污泥消化过程中的产甲烷阶段有一定的抑制作用;当硝酸盐存在时,厌氧氨氧化作用的发生导致上清液中的 N-NH4 变化速率减慢,硝酸盐对污泥消化过程中磷的释放有明显的抑制作用,当硝酸盐浓度高于 60 mg/L时,抑制作用明显.     

富磷上清液铁接触除磷污泥性质与资源化利用

利用X射线衍射和能谱分析技术,对富磷上清液铁接触除磷污泥进行了成分与性质分析。结果表明,污泥经陈化作用后其主要成分为FePO₄、FeO(OH)和Ca₃(PO₄)₂,各组分的相对质量百分比分别为27.01%、65.52%和7.47%。污泥的沉降性能良好,沉淀6～8 h后总铁浓度＜3 mg/L。分析了污泥资源化利用的方法,提出可将污泥直接用作农肥或土壤改良材料,也可通过高温灼烧、焦硫酸钾溶解、过滤等过程将其分离为铁矿（Fe₂O₃·nH₂O）和磷矿（FePO₄和 Ca₃(PO₄)₂）后再利用。     

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响简

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C_P、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（FTIR）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;C_P相同时,CO₃^2-浓度（C_CO3^2-）越大,P的去除率越低,低C_P（20 mg/L）时尤为显著;当C_CO3^2-相同时,随着C_P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C_P为60 mg/L,Ca/P比为1.67,pH为9.0,温度为20℃的条件下,当C _CO3^2-为0时,得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP;当C _CO3^2-为30 mmol/L时,得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。     

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。     

污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷及微生物群落结构的影响

为考察污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响,以餐厨垃圾为基质,设置4种不同接种比(inoculum to substrate ratio, ISR)的批次实验,以得到不同酸化程度的厌氧消化体系;检测空白组、餐厨垃圾对照组和生物炭实验组的产甲烷情况和微生物群落结构的变化。结果表明：当ISR=2时,生物炭对餐厨垃圾厌氧消化效果不明显;当ISR=0.5时,生物炭使其停滞期缩短28.9%左右;ISR越小,生物炭对酸化停滞时间缩短以及产甲烷速率提高的效果越明显。同时,生物炭可以促进Chloroflex,Proteobacteria,Bacteroidetes的生长,从而提高厌氧消化中间产物的产生。当ISR较大时,厌氧消化系统的产甲烷途径以乙酸利用型为主,投加生物炭可以促进乙酸型产甲烷;随着ISR减小,产甲烷途径有逐渐向氢利用型转变的趋势,同时Methanosacrina逐渐替代Methanosaeta利用乙酸产甲烷。本研究结果可为污泥基生物炭在餐厨垃圾厌氧消化的实际应用提供参考。     

基于不同破解方法的市政污泥厌氧消化产气量优化

污泥溶胞破解是提高污泥厌氧消化产气量的重要手段。实验比较了热预处理、碱预处理、热碱预处理以及电化学热处理4种破解方法对市政污泥厌氧消化产气量的优化效果,通过分析比较沼气累积产量、日产气量、日产气速率和CH4在沼气中的含量占比等指标得出实验结果和结论。结果表明,不同的破解方法对市政污泥厌氧消化产气量的优化程度是不同的,其中,电化学预处理破解方式的沼气累积产量最多,为648 L·kg-1（以VS计）,同时其CH4在沼气中的含量也最多,从5 d后的56.2%一直持续上升到40 d后的64.8%,表明该种方式对于市政污泥厌氧消化产气量的优化是较为理想的。