鸟粪石沉淀法处理鸡粪发酵沼液的试验研究

鉴于北京某养鸡场鸡粪发酵沼液氨氮浓度高的特点,采用了鸟粪石沉淀法对其进行处理。采用单因素和响应面实验的方式优化反应条件。通过单因素实验确定p H=10.0~10.5,n(Mg2+)∶n(NH+4)∶n(PO3-4)=1.3∶1∶1.1,反应时间为20 min,转速为300 r/min时,氨氮去除率最高,达到75.79%,通过响应面实验对所得最佳反应条件进一步优化,得出当p H=10.57,n(Mg2+)∶n(NH+4)∶n(PO3-4)=1.27∶1∶1.12时,氨氮去除率为75.81%。SEM及XRD分析表明沉淀主要成分为磷酸铵镁。     

响应面法优化鸟粪石法去除粮食发酵废水中氮磷

采用磷酸铵镁结晶法去除某粮食发酵废水中的氨氮和无机磷,确定n(Mg~(2+))∶n(NH~(4+))、n(PO4~(3-))∶n(NH~(4+))及p H为主要影响因素,通过响应面法对主要影响因素进行优化,得到高拟合度的二次响应曲面模型。最佳优化结果表明:水温为30℃时,控制p H=9.12、n(NH~(4+))∶n(Mg~(2+))∶n(PO4~(3-))=1∶1.21∶0.98,搅拌速度为100 r/min反应20 min,粮食发酵废水中的氨氮从500 mg/L降低至75.05 mg/L,去除率达84.99%,无机磷从100 mg/L降至2.35 mg/L,去除率达97.65%。对最优条件下得到的沉淀物进行定性与定量分析,磷酸铵镁结晶是沉淀物的主要组成成分,且晶形较好,纯度可达87.19%。该研究结果表明磷酸铵镁结晶法能够有效去除粮食发酵废水中的氮磷,用响应面法优化该法的反应条件具有良好的可操作性和准确性。     

磷酸铵镁沉淀法预处理7-ACA综合废水试验研究

采用磷酸铵镁(MAP)沉淀法对高氨氮7-ACA综合废水进行了预处理试验研究,以Na2HPO4和MgCl2.6H2O作为沉淀剂,探讨了初始反应pH值、n(Mg2+):n(PO43-)/:n(NH4+)投配比及反应时间等因素对氨氮去除效果的影响。结合结晶物SEM分析,确定预处理的最佳工艺条件为:初始反应pH 9.0、n(Mg2+):n(PO43-):n(NH4+)投配比1.0:1.1:1和反应时间20 min。平行试验结果表明,在最佳工艺条件下,当进水氨氮浓度为1 020~1 190 mg/L时,处理后出水氨氮浓度为小于150.0 mg/L,氨氮去除率在85.0%以上,残磷量小于40.0 mg/L,为7-ACA综合废水的后续生化处理创造了有利条件。     

磷酸铵镁沉淀法脱除生活污水中氮磷的研究

针对低有机物高氨氮浓度的生活污水,经UASB处理后的厌氧废水,氮含量较高,磷基本未除去,处理出水效果欠佳的情况,提出磷酸铵铗沉淀法脱除生活污水中的磷以及部分氨氮。初步确定了影响磷酸铵镁沉淀反应因素为pH值,Mg^2＋：PO4^3-：NH4^＋,反应时间t。最优反应条件为：pH=8．5,Mg^2＋：PO4^3-：NH4^＋=1．2：1：1,反应时间t=1min。磷的去除率可高达94．0％,氨氮的去除率达71．5％,为低浓度的生活污水的后续生物处理创造了良好的条件。     

锰矿石氧化-磷酸铵镁沉淀预处理焦化废水

针对焦化废水中含有高浓度COD_Cr,挥发酚和氨氮的特性,提出锰矿石氧化-磷酸铵镁(鸟粪石)沉淀两步预处理焦化废水的方法. 以磷酸、硫酸调节焦化废水pH至1.2,利用锰氧化物在酸性条件下的强氧化性,氧化去除废水中的挥发酚和硫化物,去除率分别为99%和100%,同时COD_Cr的去除率达70%,出水pH升高至1.8;向上述锰矿石处理后的废水投加菱苦土粉(轻烧氧化镁)进行磷酸铵镁沉淀试验. 结果表明,在固液比为18 g/L,搅拌反应24 h后,氨氮以磷酸铵镁沉淀形式得到去除,去除率达90.1%,pH升高至9.4. X射线粉末衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对沉淀产物表征分析表明,磷酸铵镁沉淀是在菱苦土颗粒表面形成和生长的.      

鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的影响因素及其产物性质研究

从废水中氨氮的资源化回收角度出发,通过试验研究了鸟粪石沉淀法的影响因素及其产物性质,结果表明:选取MgCl2与Na2HPO4分别作为镁源和磷源时,氨氮去除率可达90%;鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的主要影响因素依次为pH值、N∶Mg摩尔比、初始氨氮浓度、N∶P摩尔比;对不同pH值条件下的试验产物进行的显微镜观测、电镜扫描和XRD衍射分析表明,在pH值为8～10时,其产物为斜方形结构的磷酸铵镁晶体。     

磷酸铵镁结晶法去除和回收养猪废水中营养元素的实验研究

以模拟养猪废水为处理对象,进行了磷酸铵镁结晶小试实验,考察了pH值、NH4 、Mg2 、Ca2 和CO23-浓度对磷酸铵镁结晶反应的影响;利用扫描电镜-能谱分析仪(SEM-EDX)和X射线衍射仪(XRD)对结晶产物进行了表征.结果表明,磷酸铵镁结晶反应的最佳pH值范围为9.5～10.5;随着NH4 与磷摩尔比的增加,磷的去除率增大;最佳的镁与磷的摩尔比为1.4:1,过高的镁盐投加量对提高反应效率作用不明显;Ca2 的存在对磷酸铵镁结晶产物的晶形、纯度均产生干扰,当Ca2 增至一定浓度时,反应将生成无定形的磷酸钙沉淀;CO2-3的存在会降低磷的去除率,但不影响磷酸铵镁的晶形与纯度.     

磷酸铵镁化学沉淀法在处理氨氮废水中的研究进展

介绍了磷酸铵镁(MAP)化学沉淀法在处理氨氮废水领域的研究现状,包括MAP化学沉淀法处理氮磷的工艺研究、磷酸铵镁沉淀的分离富集方法和循环再利用的方法,并对磷酸铵镁化学沉淀法的发展趋势进行了展望.     

MAP法处理氮磷废水的影响因素研究

磷酸铵镁沉淀法(MAP)是一种比较有效的处理氮磷废水的方法,基本原理是向含NH4+和PO43-的废水中加入Mg2使之和NH4生成难溶复盐MgMH4PO4·6H2O(简称MAP)结晶,然后通过重力沉淀,使MAP从废水中分离,而且沉淀反应不受温度、水中毒素的限制.本文通过控制反应条件使N∶P摩尔比为l∶1,Mg∶N摩尔比由0.2∶1增大到1.2∶1时,针对NH4+-N去除率、PO43--P去除率与Mg∶N摩尔比的关系进行研究.结果表示,在pH值为9～9.5,温度在25℃～30℃,NH4+-N去除率、PO3--P去除率随Mg∶N摩尔比的增加而增大.     

MAP法处理高浓度氨氮废水的影响因素分析

MAP法即磷酸铵镁沉淀法,是一种比较新颖有效的处理氨氮废水的方法,该方法是通过化学沉淀的方式使废水中的氨氮浓度降到很低,其基木原理是向含NH^4^＋废水中投加Mg^2＋和PO4^3-使之和NH4^＋生成难溶复盐MgNH。PO4·6H2O（简称MAP）结晶,然后通过重力沉淀,使MAP从废水中分离,而且沉淀反应不受温度、水中毒素的限制。文章介绍了MAP法处理高浓度氨氮废水的反应机理,分析了PH值、反应温度、反应时间、反应物配比等因素对反应的影响,综合分析最终得出：pH在9左右、温度25℃-30℃、反应物物质的量之比在1：1：1左右氨氮去除率效果较好,氨氮去除率达到90％以上。     

碱度对沸石序批式反应器亚硝化的影响

本研究采用沸石序批式反应器(ZSBR)在常温(25℃±1℃)下实现快速稳定的亚硝化,亚硝酸盐氮积累率维持在90.0%以上,并且考察了在进水氨氮500 mg·L~(-1)时,4个不同碱度(以CaCO_3计)对ZSBR亚硝化的影响.结果表明,ZSBR实现快速亚硝化的关键是游离氨(FA)对亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制作用远大于其对氨氧化菌(AOB)的抑制作用,并且经此过程转化后的含氨氮的废水,可以作为厌氧氨氧化的进水,进一步脱除水中的氨氮与总氮,当系统投加碱度(以CaCO_3计)为2 500mg·L~(-1)时,ZSBR亚硝化效果最好,平均氨氮转化率为66.7%,平均亚硝酸盐氮积累率为98.1%,平均亚硝酸盐氮产率为0.74 kg·(m~3·d)~(-1).高通量测序分析表明ZSBR长时间运行后微生物群落发生显著变化,AOB得到富集,NOB在FA的抑制作用下不断被淘洗出反应器.     

响应面法优化MAP沉淀去除回收尿液中磷的研究

基于模拟尿液的组成特点,利用Box-Behnken Design实验及响应面法对磷酸铵镁(MAP)沉淀去除回收尿液磷过程中反应pH值、Mg²⁺与PO₄^3-物质的量比(Mg/P比)及Ca²⁺与PO₄^3-物质的量比(Ca/P比)3个重要影响因素(分别表示为X₁、X₂、X₃)及各因素之间的交互式影响进行考察,并利用SEM、FTIR、ICP和XRD表征手段分析结晶沉淀组成和晶形特征.实验结果表明,回归方程中X₁、X₂、X₃、X₁X₃、X₂X₃、X₁²、X²₂、X₃²对磷去除率影响显著;当反应pH值和Mg/P比范围分别在8.5~9.5和1.0~1.2之间时,磷去除率响应值能达到99%.产物表征结果表明,模拟尿液中K⁺和Na⁺对结晶干扰较小;当Ca²⁺的浓度相对较低(Ca/P比小于0.25)时,沉淀中MAP的纯度高于85%,晶体形状大部分为斜方形;当Ca²⁺的浓度相对较高(Ca/P比大于0.25)时,沉淀中的MAP下降明显,晶体形状开始不规则,杂质增多;当模拟尿液中Ca/P比为0.5时,MAP纯度仅有约70%.     

MAP沉淀法目标产物最优形成条件及分析方法

为了确定鸟粪石(MAP：MgNH₄PO₄·6H₂O)形成的最优条件,引入化学剖析法,利用酸溶液将鸟粪石沉淀法中所得沉淀物溶解后进行相应的元素分析;提出一种根据沉淀物中的NH⁺₄-N含量间接计算确定鸟粪石含量(即纯度)的分析方法.根据这种计算分析方法,分别得出了不同pH条件下以自来水(主要为地下水)和超纯水作为溶剂所合成的鸟粪石纯度,并对pH和Ca²⁺在鸟粪石形成过程中的影响进行了评估.结果表明,该计算分析方法能够有效实现对MAP沉淀法目标产物的定量分析,弥补了国内外目前普遍依靠XRD技术定性判断所得沉淀物中鸟粪石是否存在的缺陷.以超纯水作为溶剂时,使鸟粪石纯度>90%的最佳pH范围在7.5～9.0,而以自来水为溶剂时,获得相同鸟粪石纯度最佳pH范围则是7.0～7.5.实际污水中常常含有相当数量的Ca²⁺,实施碱性条件(pH>8.0)的MAP沉淀势必大幅降低鸟粪石的纯度.因此,对实际污水回收磷而言,MAP沉淀法的最优pH条件应控制在中性范围(<8.0)以内.     

鸟粪石-沸石复合材料对水中镉的吸附性能研究

研究以氧化镁负载沸石回收污水中氮磷得到的鸟粪石-沸石复合材料(STR-NZ)为吸附剂,用于对水体中重金属镉的吸附去除.实验采用SEM-EDS、XRD和FTIR等手段对STR-NZ材料进行表征,并考察了投加量、初始pH和反应时间等对STR-NZ材料去除水中Cd~(2+)的影响.结果表明:氧化镁负载沸石材料主要以鸟粪石沉淀的方式实现对水中磷酸盐和氨氮的回收;STR-NZ对水溶液中Cd~(2+)的吸附量随pH的增大呈先增加后趋于平衡的趋势,当Cd~(2+)的初始浓度为50 mg·L~(-1)时,STR-NZ的最佳投加量为0.2 g·L~(-1),Cd~(2+)最大吸附量为249.35 mg·g~(-1), STR-NZ对Cd~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,对Cd~(2+)的等温吸附符合Langmuir等温吸附模型,STR-NZ主要通过Cd_5(PO_4)_3(OH)沉淀的方式实现对水中Cd~(2+)的去除.     

进水模式对SBBR性能及氮形态转化的影响

通过对4种不同进水模式下序批式生物膜反应器(SBBR)的性能、微生物群落结构以及氮形态转化的差异分析, 比较不同进水模式对SBBR性能和氮形态转化的影响及其产生的机制. 结果表明, 分散式进水模式表现出比一次性进水更好的脱氮效率和更高的抗冲击负荷能力, 在达到相同的处理效率的前提下, 分散式进水模式M₄的COD和氨氮负荷最高可达2 540和540 mg·(L·d)^-1, 而一次性进水模式M₁仅能分别达到2 000和420 mg·(L·d)^-1;分散进水模式能降低一次性进水所带来的冲击性负荷, 将负荷均化分散到周期内的各个时段, 同时也减少了进水对微生物的稀释作用, 使得单位体积内有效微生物的数量相对充足, 从而提高反应器的负荷能力. 在分散进水模式下, 从M₄与M₂、M₃的对比来看, 分散模式的进水规律越接近运行模式的循环规律, 反应器的氮素转化效率就越高, 残留的氮素总量也就越低.     

全程自养颗粒污泥快速启动及混合营养型脱氮性能分析

在连续流条件下,基于颗粒污泥全程自养脱氮（CANON）工艺的快速启动和混合营养条件下高效脱氮,是CANON工程应用的重要环节.本研究在气提内循环反应器（AIR）中,以老化的CANON颗粒污泥经机械破碎至0.3 mm作为种泥,实现混合营养型单级颗粒污泥同步脱氮除碳.启动26 d,通过控制DO,系统出现稳定的部分硝化,再缩短HRT提升氨氮负荷至5.65 kg ·（m³ ·d）^-1,促进颗粒化和厌氧氨氧化;第68 d,总氮去除率达到58%之后,进水加入有机物,C/N从0提升到0.25和0.5,促进AOB、AMX和异养微生物的协同,氨氮去除率达95%,总氮去除率达85%,COD去除率达80%左右.COD浓度增加,能较好地抑制Nitrospira菌属等NOB的活性,q（NH₄⁺-N）和q（TN）稳定在0.4 g ·（g ·h）^-1和0.34 g ·（g ·h）^-1,q（NO₃^--N）约为0.02 g ·（g ·h）^-1.采用MiSeq高通量测序对微生物多样性分析,表明有机物对污泥中Nitrosomomas和Candidutus_Kuenenia丰度未产生显著影响,增加了Candidutus_Brocadia菌属以及具有反硝化功能Denitratisoma等菌属的丰度.这对于快速启动连续流CANON颗粒污泥工艺处理低C/N比废水提供思路.     

Phosphate recovery from anaerobic digester effluents using CaMg(OH)4

Dolomite lime(DL)(CaMg(OH)_4) was used as an economical source of Mg~(2+)for the removal and recovery of phosphate from an anaerobic digester effluent of a municipal wastewater treatment plant(MWWTP) wastewater. Batch precipitation results determined that phosphate was effectively reduced from 87 to less than 4 mg-P/L when the effluent water was mixed with 0.3 g/L of DL. The competitive precipitation mechanisms of different solids in the treatment system consisting of Ca~(2+)–Mg~(2+)–NH_4~+–PO_4~(3-)CO_3~(2-)were determined by comparing model predictions with experimental results. Thermodynamic model calculations indicated that hydroxyapatite(Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2), Ca_4H(PO_4)_3?3H_2O, Ca_3(PO_4)_2(beta), and Ca_3(PO_4)_2(am2)were more stable than struvite(MgNH_4PO_3?6H_2O) and calcite(CaCO_3). However, X-ray diffraction(XRD) analysis determined the formation of struvite and calcite minerals in the treated effluent. Kinetic experimental results showed that most of the phosphate was removed from synthetic effluent containing NH_4~+within 2 hr, while only 20% of the PO_4~(3-)was removed in the absence of NH_4~+after 24 hr of treatment. The formation of struvite in the DL-treated effluent was due to the rapid precipitation rate of the mineral. The final pH of the DL-treated effluent significantly influenced the mass ratio of struvite to calcite in the precipitates. Because more calcite was formed when the p H increased from 8.4 to 9.6, a p H range of 8.0–8.5 should be used to produce solid with high PO_4~(3-)content. This study demonstrated that DL could be used for effective removal of phosphate from the effluent and that resultant precipitates contained high content of phosphate and ammonium.     

海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水的基质抑制及其动力学特性

采用ASBR反应器通过改变单一基质浓度分别研究了NH_4~+-N和NO_2~--N对海洋厌氧氨氧化菌脱氮效能的影响及其动力学特性.结果表明,保持进水NO_2~--N为105.6 mg·L~(-1),当进水NH_4~+-N浓度提高至1 200 mg·L~(-1)时,海洋厌氧氨氧化反应器仍保持较好的脱氮能力,未受到明显的抑制作用,NO_2~--N的去除率稳定在80.70%左右;当进水NO_2~--N浓度提高至265.6mg·L~(-1)时,反应器开始受到明显的抑制作用,NH_4~+-N的去除率下降至63.01%左右,随着进水NO_2~--N浓度继续提高至305.6mg·L~(-1)时,NH_4~+-N的去除率进一步下降至43.93%左右.利用Haldane模型和Aiba模型拟合NH_4~+-N和NO_2~--N抑制作用的动力学特性,得到了NRRmax、KS、Ki这3个动力学参数及出水基质浓度与总氮容积负荷(TNRR)之间的关系,根据进一步分析可知,Haldane模型更适合描述NH_4~+-N抑制作用下的动力学特性,Aiba模型更适合描述NO_2~--N抑制作用下的动力学特性,并得到NH_4~+-N和NO_2~--N的出水抑制浓度分别为3 893.625 mg·L~(-1)和287.208 mg·L~(-1),为海洋厌氧氨氧化菌处理含海水污水提供了理论依据.     

硫酸盐/氨的厌氧生物转化试验研究

采用厌氧上流式生物膜反应器,通过控制不同的水力停留时间、进水n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)和HCO-3浓度研究了无机营养条件下硫酸盐/氨的厌氧生物转化特性.结果表明,反应器中NH+4和SO2-4发生了同步去除,最大NH+4-N和SO2-4-S去除速率分别为47.6 mg·(L·d)-1和16.9 mg·(L·d)-1,稳定去除率最高分别超过了80%和43%;反应过程中有NO-3-N的明显生成,出水NO-3-N浓度最大时为77.6 mg·L-1,整个过程中,未检测到S2-的生成,有单质硫附着在生物污泥表面;由于控制条件的不同,会产生不同的n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)转化比,表明NH+4和SO2-4的厌氧生物反应并不是简单地接续反应,反应器中存在更为复杂的反应过程和转化途径.     

海藻糖强化厌氧氨氧化耦合反硝化工艺处理高盐废水的脱氮除碳效能

采用SBR反应器研究海藻糖强化厌氧氨氧化耦合反硝化工艺(SAD)处理高盐水的脱氮除碳效能及其动力学特性.当海藻糖为0.25 mmol·L~(-1)时反应器具有最佳的脱氮效能,NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N和COD均可以被完全去除,与没有添加海藻糖相比,NH_4~+-N、NO_2~--N和总氮去除率分别提高了50%、43%和46%,氨氮去除速率(ARR)和亚硝氮去除速率(NRR)分别提高了81.25%和75%.当海藻糖浓度进一步提升至0.5 mmol·L~(-1)时,NH_4~+-N去除率(ARE)仅为58.82%,出水NH_4~+-N浓度下降为33.25 mg·L~(-1).相比于Haldane模型和Aiba模型,Luong模型更适合拟合海藻糖添加条件下SAD的脱氮性能.由其得到的NRRmax、KS、Sm和n分别为0.954 kg·(m3·d)-1、0 mg·L~(-1)、184.785 mg·L~(-1)和0.718.与修正的Logistic模型和修正的Boltzman模型相比,修正的Gompertz模型得到的预测值与实验值最为贴近,修正的Gompertz模型更适合描述海藻糖添加条件下单周期内基质的降解过程.