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。     

污泥厌氧消化液中碳酸盐对回收磷的影响

为探讨污泥厌氧消化液中碳酸盐对以磷酸钙盐形式回收磷的影响,以粉煤灰浸出液为钙源,考察了消化液中的碳酸盐对磷回收过程和磷回收产物性质的影响。实验结果表明,在反应pH为10、反应钙磷摩尔比为1.67、反应时间为10 m in的条件下,消化液碳酸盐浓度为2 400 mg/L(以CaCO3计)时,磷的回收率为78.53%,回收产物中磷含量(以P2O5计)为28.93%;对消化液进行盐酸预酸化使pH达到4及以下时,磷回收率接近100%,回收产物中磷含量(以P2O5计)达到43.08%。消化液中碳酸盐的存在易形成碳酸钙沉淀,从而降低了磷回收率、回收产物中磷含量以及回收产品的纯度;预酸化能够有效地去除消化液中的碳酸盐并降低了其对磷回收的不利影响。     

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。     

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。     

侧流化学除磷对AO连续流生物除磷系统的影响

为解决城市污水高效除磷和磷回收的问题,开发厌氧释磷上清液侧流除磷工艺(anaerobic supernatant phosphate strip process,简称ASPS工艺),在侧流比为33%下运行,发现该工艺对生物除磷系统的影响主要表现在以下几个方面:(1)系统磷和有机物的去除性能不受影响,出水可溶性磷和COD浓度分别为(0.53±0.12)mg/L、(42.00±5.69)mg/L;(2)活性污泥分布松散并与大量丝状菌结合成难沉降的絮状结构,沉降性能变差,粒径变小;(3)从系统内微生物能量代谢角度分析知,胞内PHA和糖原含量水平无明显变化;但胞内聚磷颗粒含量减少,厌氧释磷受阻,侧流厌氧释磷浓度从22.17 mg/L下降至5.20 mg/L,最终导致侧流部分失去高浓度磷化学沉淀的优势;(4)化学磷回收量占进水磷量比由133.02%下降至31.20%,可实现磷的有效去除和回收利用;(5)对微生物种群变化的影响还有待进一步探究。     

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。     

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.     

溶解氧对EBPR主流除磷及侧流磷回收性能的影响

采用交替厌氧/好氧(An/O)模式下运行的SBR,考察不同溶解氧(DO)浓度(1.0、0.5、0.1 mg·L−1)对同步侧流磷回收的强化生物除磷(enhanced biological phosphorus removal,EBPR)主流系统除磷及侧流磷回收性能的影响。结果表明,整个实验阶段主流系统对COD、${{\rm{NH}}_4^ + }$-N及TN的去除均能稳定达到《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》一级A标准,其中TN因出水${\rm{NO}}_3^ - $-N浓度的降低而降低,故TN去除率升高。DO为1.0 mg·L−1和0.5 mg·L−1时对磷的去除率分别为99.0%和95.4%,主流系统出水磷达标率分别为96.0%和84.0%。而当DO浓度过低(0.1 mg·L−1)时,硝化与吸磷对有限电子受体的竞争及吸磷时间不足导致反应结束时系统内平均磷残留量达1.02 mg·L-1,除磷率降至87.2%。鉴于侧流磷回收是对主流系统的磷剥夺,会影响污泥的好氧吸磷能力,继而厌氧阶段释磷量因侧流提取降低。与此同时,DO为1.0 mg·L−1时,侧流磷回收率较其余2个工况高,且此工况下主流系统的厌氧释磷及好氧吸磷能力均最高,考虑到主流工艺的可靠运行及出水稳定性,认为DO=1.0 mg·L−1为最优工况。     

铁负载阴离子交换树脂高效除磷研究

针对污水处理生化出水高磷酸盐浓度对水体富营养化影响的问题,采用阴离子交换树脂(AER)为基质材料,利用树脂上—NH2官能团中的N原子与Fe3+发生配位聚合,制备了除磷聚合配位交换吸附剂(Fe—PLE)。并采用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对Fe—PLE和原AER进行了比较,发现Fe—PLE更加趋向化学吸附类型,且Fe—PLE最大吸附容量达到93.05 mg/g,比AER提高了47.98%。通过SEM、EDS、FT-IR及TGA对吸附前后Fe—PLE和AER的表征比较,认为通过配位作用形成Fe—O配位键是Fe—PLE的可溶性无机磷吸附效率提高的主要原因。通过静态吸附实验考察了吸附时间、pH和竞争性阴离子对AER和Fe—PLE吸附的影响,结果显示,Fe—PLE吸附平衡时间为1.5 h,比AER稍高;2种吸附填料都在pH 7.0时效率最高,AER的磷吸附效率对pH较为敏感,Fe—PLE能够在相对较宽的pH范围内保持高去除率;竞争性阴离子对AER磷吸附的负面影响较大,而Fe—PLE依靠其Fe—O的配位作用具有一定的抗干扰能力。通过4次循环再生实验,Fe—PLE表现出良好再生能力的同时磷有较高的回收利用率。     

利用亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集

依据DPB原理,利用SBR动态反应器和静态释/聚磷装置.以A2/O工艺厌氧段污泥为种泥,研究以亚硝酸盐为电子受体反硝化聚磷菌的筛选与富集,同时对选择、富集污泥的反硝化聚磷性能进行了考察.结果表明:利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌存在于A2/O厌氧段污泥中,通过厌氧/好氧和厌氧/缺氧方式运行后,聚磷菌总数由1400个/mL增加到32 000个/mL,其中反硝化聚磷菌占聚磷菌总数的比例也由14.5%提高到81%,磷酸盐和亚硝酸盐去除率分别由最初的8.65%和7.55%上升到91%和95.62%;筛选与富集利用亚硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌时,缺氧段进水COD的浓度须控制在10 mg/L以下;当体系处于稳定状态,且亚硝酸盐氮浓度高达30 mg/L时,并未对反硝化聚磷菌的生存产生抑制和体系运行产生干扰,此时磷酸盐出水低至1.06 mg/L.     

某城市污水处理厂废水化学除磷沉淀特性及影响因素

通过对西安市某污水处理厂进水、厌氧池上清液、二沉池出水、污泥浓缩水、污泥脱水进行FeCI3·6H2O、PAC除磷实验,并以FeCI3·6H2O为沉淀剂对厌氧池上清液从pH、Fe/P摩尔比、腐殖酸、挥发性脂肪酸(VFA)等因素进行批次实验分析磷去除状况.实验显示,三氯化铁、PAC对进水除磷效果不佳,厌氧池上清液用FeCI3·6H2O为沉淀剂时磷去除率较低,二沉池出水、污泥浓缩水以及污泥脱水用FeCI3·6H2O、PAC时其正磷去除率均可达到80%左右.通过对比不同pH值、Fe/P摩尔比、腐殖酸和VFA浓度对厌氧池上清液除磷效果的影响,结果表明,在pH=4~5,Fe/P=1.3时磷的去除效果达到78%以上,腐殖酸浓度对磷去除率影响不大,VFA在低于10 mg/L和高于60 mg/L时对磷去除率影响较大.     

高原生活污水多阶折流A2O处理工艺优化运行与磷去除特性

为探究适应高原环境且出水稳定达标的城镇污水低碳处理工艺,在拉萨某污水处理厂内搭建多阶折流A²O一体化中试装置,针对实际生活污水,考察了装置启动及参数优化过程中的脱氮除磷性能,并结合污泥磷含量对工艺磷去除特性进行了分析。结果表明：通过调整工艺参数可优化厌氧释磷和反硝化除磷的反应状态,当进水量为3 m³·d⁻¹,气水比、污泥内回流比和污泥外回流比分别为20、4.5和9.5时,在连续运行 95 d不排剩余污泥状态下,出水COD、TN、NH₄⁺-N和TP分别为(26.1±12.9)、(7.3±1.6)、(1.2±0.6)和(0.9±0.1) mg·L⁻¹,反硝化除磷是磷的主要去除途径。多阶折流A²O工艺单位质量污泥TP含量相较西藏污水厂平均水平高60%,具有更强的储磷能力,随着单位质量污泥TP含量和污泥量的增加,系统可储磷总量不断提高。     

污水处理厂脱水污泥中磷的形态及其溶出规律

运用化学连续提取法(standards-method of measurements and testing,SMT)对北京市3座污水处理厂污泥中的磷进行形态和组成分析,以低温热解、投加酸碱和投加EDTA 3种方式处理污泥,研究磷的溶出规律。结果表明：污泥中的磷主要以无机磷形态存在,占总磷的71.7%~89.3%;非磷灰石是无机磷的主要形态,占50%左右。低温热解时,在50 ℃条件下,污泥总磷的溶出率最高,达50%以上。酸性或碱性条件下,污泥磷溶出效果优于中性条件,pH为4时,污泥的磷溶出效率最高,在40%左右;碱性条件下,污泥中非磷灰石态无机磷会大量溶出。投加EDTA,磷灰石态无机磷的溶出率大于非磷灰石态无机磷。综合以上结果,根据磷的形态设置合理的条件进行污泥磷溶出,有利于提高溶出效率。     

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。     

污泥中重金属的去除及回收试验

论述了利用离子交换技术循环使用柠檬酸去除污泥中重金属,并置换回收重金属的适宜工艺条件.经柠檬酸处理后,污泥中90%以上的重金属被去除;柠檬酸处理液中的重金属用离子交换法回收,考察了树脂种类、流速、操作方式等因素对离子交换、再生效果的影响;在适宜工艺条件下,重金属的交换率均为100%,而洗脱率均接近90%;柠檬酸及离子交换树脂循环使用,重金属也得到回收,降低了处理成本.     

污泥厌氧消化在游离氨调控下强化磷与有机物释放的作用效果

基于污泥资源化与能源化的目的,采用游离氨调控的方式,利用系统中有机质提高沼气中甲烷体积分数的同时分析系统中磷浓度和形态的变化情况。结果表明,与空白阶段相比,游离氨调控后系统中溶解性蛋白、多糖质量浓度分别提升16.34%和26.43%;沼气中甲烷平均体积分数由73.61%提升至85.04%。通过三维荧光光谱(3D-EEM)和平行因子法(PARAFAC)分析两个反应阶段厌氧污泥上清液,芳香类蛋白质Ⅰ占比分别从35%、47%下降至29%与40%。这表明经过游离氨调控后芳香类蛋白质Ⅰ利用效果略有提高。在磷形态分析方面,游离氨调控使得进出水总磷、磷酸盐质量浓度分别提升948.64%、1 219.35%、2 254.55%与2 280%,磷释放效果明显。根据X 射线能量色散谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)与X射线光电子能谱(XPS) 分析结果表明,污泥中P主要与Fe、Al等金属元素以复合盐的形式存在;并在厌氧消化过程中发生了一定比例的磷形态转化。但游离氨诱导磷形态转化的机理仍需进一步探究。该研究结果进一步表明游离氨在厌氧消化过程中调控强化了有机物的利用效果,促进磷的释放与形态变化。该研究结果可为基于游离氨调控下有机物与磷的释放提供参考。     

污泥的高温微好氧消化-厌氧消化工艺研究

城市污泥含有大量有机物和病原菌,需要稳定化处理.采用新型工艺高温微好氧与中温厌氧两级消化工艺(ATMD-MAD)处理城市污泥,与全程厌氧消化工艺(MAD)相比,不仅回收能源气体甲烷,而且缩短稳定化停留时间.55℃高温微好氧消化停留时间为2 d,后接35℃中温厌氧消化共运行24 d.结果表明,在ATMD-MAD系统中污泥的挥发性悬浮固体VSS去除率能在22 d时达到污泥稳定化要求的40%以上.ATMD-MAD工艺的单位VSS甲烷产量最高为496 mL/g VSS高于MAD工艺.在消化的前14天,可溶性挥发有机酸VFA在ATMD-MAD系统中的总量比MAD高出20%;在消化的第2天,ATMD-MAD系统中可溶性COD(SCOD)高出MAD工艺43.8%.ORP的变化反映了ATMD-MAD工艺保持了较好的厌氧状态,消化开始时的头2天限量曝气并没有给厌氧带来冲击.