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%.     

畜禽粪便沼液絮凝预处理及MAP法磷回收技术

分别选用无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、硫酸铁〔Fe₂(SO₄)₃〕,有机絮凝剂非离子聚丙烯酰胺（PAM）、阴离子聚丙烯酰胺（APAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）对畜禽粪便沼液进行预处理,考察各物质投加量对悬浮物（SS）的去除效果。结果表明,CPAM对SS的去除效果最好,当沼液中的SS浓度为13 500 mg/L时,投加1.02 g/L（210 mL）的CPAM絮凝后,沼液中的SS浓度降为148 mg/L,SS去除率达98.9%。对絮凝后的水样(PO₄^3--P浓度为35 mg/L左右)进行磷酸铵镁（MAP）结晶处理,结果发现,当Mg与P摩尔比为1:1时,pH为9.5时PO₄^3--P去除率最高;而当Mg与P摩尔比为1.5~2:1时,pH为10.0时PO₄^3--P去除率最高。扫描电镜（SEM）和X-射线衍射(XRD)分析表明,结晶产物为MAP。     

剩余污泥的水解与氮磷回收

传统污水好氧生物处理过程中产生大量剩余污泥,这些污泥有机质中富含大量的氮磷元素。随着剩余污泥的消化并最终处置,大量的氮磷资源被白白浪费。在污泥消化过程中有机态氮磷可以在水解类细菌的水解作用下最终以氨氮和磷酸盐的形式溶出。当水解液中氨氮和磷酸盐达到一定浓度时,投加镁盐并调节pH,生成鸟粪石沉淀。鸟粪石作为一种缓释肥具有良好的经济效益。从资源回收的角度看,对剩余污泥水解酸化阶段研究有利于实现剩余污泥中氮磷资源的有效回收。     

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。     

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。     

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%.     

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。     

基于AHP-PROMETHEE Ⅱ法的鸟粪石磷回收污泥预处理方案决策

磷是一种不可再生资源,采用鸟粪石沉淀法回收剩余污泥中磷已有工程应用.但目前用于释放剩余污泥中碳氮磷便于后续回收的方案很多,不同方案对后续鸟粪石磷回收的影响不同.为了有助于剩余污泥磷回收工艺的决策,本研究以鸟粪石磷回收为目标,选取6种常见的剩余污泥处理方案,构建3层6指标的决策层次分析结构,运用PROMETHEEⅡ偏好关系排序方法,对6种污泥处理方案进行整体评价,从产品品质优先和时间经济优先两个角度出发,选择综合效益最高的方案.在产品品质优先条件下,酶水解以及酶-厌氧处理工艺最优;在时间经济优先条件下,热水解以及热-厌氧处理工艺最优.本研究为通过鸟粪石沉淀法回收剩余污泥中的磷,提供了方案参考以及有效的方案选择办法.     

剩余污泥中磷的回收利用

基于我国磷资源的短缺和城市污泥处理处置的现状,针对磷元素的流动特性,分析了城市污泥中磷回收的必要性。探讨了污泥中磷由固相释放至液相的厌氧消化法、臭氧氧化法、热处理法、超声波溶胞法和焚烧溶出法等方法,并对回收污泥中磷的化学沉淀法、吸附解析法、焚烧热处理法、纳滤法等的原理和研究现状进行了综述,对城市污泥中磷释放与回收技术的研究、开发与应用前景进行了展望,为城市污泥中磷的资源化回收利用提供指导。     

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。     

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.     

Urea hydrolysis and recovery of nitrogen and phosphorous as MAP from stale human urine

Laboratory-scale tests for magnesium ammonium phosphate(MAP)precipitation following urea hydrolysis of human urine were conducted using orthogonal experiment design.The effects of initial pH,temperature and the volumetric ratios of stale urine to fresh urine,on urea hydrolysis in urine were studied to determine the final hydrolysis time to recover most nitrogen from separated human urine by MAP.With a volumetric ratio of stale to fresh urine>10% and at temperature≥20℃,urea hydrolysis could be completed i...     

Modeling assessment for ammonium nitrogen recovery from wastewater by chemical precipitation

Chemical precipitation to form magnesium ammonium phosphate (MAP) is an effective technology for recovering ammonium nitrogen (NH4 +-N). In the present research, we investigated the thermodynamic modeling of the PHREEQC program for NH4 +-N recovery to evaluate the effect of reaction factors on MAP precipitation. The case study of NH4 +-N recovery from coking wastewater was conducted to provide a comparison. Response surface methodology (RSM) was applied to assist in understanding the relative significance of reaction factors and the interactive effects of solution conditions. Thermodynamic modeling indicated that the saturation index (SI) of MAP followed a polynomial function of pH. The SI of MAP increased logarithmically with the Mg2+/NH4 + molar ratio (Mg/N) and the initial NH4 +-N concentration (CN), respectively, while it decreased with an increase in Ca2+/NH4 + and CO3 2??/NH4 + molar ratios (Ca/N and CO3 2??/N), respectively. The trends for NH4 +-N removal at different pH and Mg/N levels were similar to the thermodynamic modeling predictions. The RSM analysis indicated that the factors including pH, Mg/N, CN, Ca/N, (Mg/N) (CO3 2??/N), (pH)2, (Mg/N)2, and (CN)2 were significant. Response surface plots were useful for understanding the interaction effects on NH4 +-N recovery.     

Ca2+与CO32-协同作用对MAP结晶法去除污泥厌氧消化液中磷的影响

以模拟厌氧消化液为处理对象,进行了磷酸铵镁(MAP)结晶实验,考察了p H值、CO2-3、Ca2+以及CO2-3和Ca2+共存对磷酸铵镁结晶反应的影响;利用扫描电子显微镜(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对产物进行了表征.结果表明,随着p H值升高,磷的去除率显著提高,并在p H值为9.5时得到具有良好沉降性能的针状MAP晶体;CO2-3的存在会使磷去除率降低,在实验设定CO2-3浓度最大的条件下,磷去除率降低约17%,同时CO2-3会削弱Ca2+对MAP结晶反应的贡献,但并不改变MAP晶体形态和纯度;Ca2+存在则可以提高P去除率,但对MAP结晶反应抑制作用显著,当体系中n(Ca)/n(Mg)0.65,产物主要以无定形磷酸钙盐为主;在Ca2+与CO2-3共存的体系中,Ca2+可有效地消除CO2-3对除磷效果的影响,随着两者浓度的增加,产物Ca CO3含量增多,磷酸盐则主要以MAP形式沉淀.     

化学沉淀法去除稀土湿法冶炼废水中钙与高浓度氨氮研究

离子型稀土湿法冶炼过程中会产生大量氨氮废水,由于废水中含有大量Ca2+,而Ca2+是影响磷酸铵镁沉淀法脱氮效率的重要因素.向废水中投入Na2CO3固体生成CaCO3沉淀物,去除废水中的Ca2+,再利用磷酸铵镁(MAP)沉淀法去除废水中的氨氮.实验采用响应面实验设计方法中的中心复合设计法,利用响应面分析法对磷酸铵镁沉淀法反应参数进行优化,得到最优反应条件及最优反应条件下沉淀产物.利用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对最优反应条件下两种沉淀物进行分析.结果表明,当n(Ca2+)∶n(CO23-)=1∶1.05,搅拌速率为1 500 r.min-1,反应时间为30 min时,Ca2+去除率接近100%;对除钙后废水进行磷酸铵镁法脱氮处理的最优反应条件为:pH=9.03,n(Mg)∶n(N)=1.20,n(P)∶n(N)=1.1,反应时间为30 min,搅拌速率为1 000 r.min-1,氨氮去除率达到95.40%,剩余总磷浓度为5.65 mg.L-1;沉淀物分别为纯净的CaCO3及MgNH4PO4.6H2O.     

湿式氧化-磷酸盐固定化组合工艺处理磷霉素制药废水及其资源化

采用湿式氧化-磷酸盐固定化组合工艺处理COD为72750mg·L-1、总有机磷(TOP)为8225 mg·L-1的磷霉素制药废水并对废水中磷进行资源化回收.首先,采用湿式氧化工艺,利用分子氧作为氧化剂,将废水中有机磷转化成无机磷酸盐,分别考察了反应温度、氧分压和废水初始pH值对湿式氧化处理效果的影响,结果显示：在反应温...     

磷酸铵镁同时脱氮除磷技术研究

探讨了pH值,物质摩尔配比,反应时间,反应温度,物质浓度,陈化时间,沉淀剂加入方式等因素对MAP同时脱氮除磷效果的影响。确定了各影响因素的较佳值,并对各因素的影响机理进行了探讨。在兼顾处理液的含盐量尽量低,以及满足处理液中的磷含量<10mg/L,氨氮含量在20mg/L左右的条件下,优化出了处理氨氮浓度为0.1mol/L(1400mg/L)及磷酸盐为相应浓度的废水的最佳pH为9.5,最佳摩尔配比为n(Mg):n(P):n(N)=1.2:1.03:1.0。     

利用白云石石灰去除和回收污泥消化液中磷的响应面法优化研究

针对污水处理厂污泥消化上清液的组成特点,利用白云石石灰去除和回收污泥消化液中的磷.同时,根据Box-Behnken Design实验设计及响应面法进行工艺优化,对实验过程中药剂的投加量(X1)、反应初始pH值(X2)及反应温度(X3)3个重要影响因素的单独作用及各因素之间的交互作用进行了考察,并建立了数学模型.结果表明,响应曲面模型拟合度较高(R2为0.9680),回归方程中X1、X2、X3、X1X3、X21、X22对磷去除率影响显著;综合考虑操作的简便性及经济性,选取最佳条件组合为:白云石石灰投加量300 mg·L-1,初始pH值9.0,反应温度25℃,验证实验结果为89.08%,与预测值相比偏差为0.39%.通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射表征技术分析结晶沉淀组成和晶形特征,表明产物中含有磷酸铵镁晶体、无定形磷酸钙及杂质碳酸钙等.