酸性条件下剩余污泥中Ca2+和Mg22++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。     

剩余污泥水解酸化液磷去除的影响因素研究

城市污水厂剩余污泥水解酸化后可产生高浓度挥发性有机酸(VFAs),其中的乙酸和丙酸是增强生物除磷(EBPR)工艺的有利基质.但水解酸化液中含有大量的磷,如不进行处理就作为碳源回用到污水处理工艺中,势必增加除磷负荷.利用鸟粪石沉淀法可以去除污水中的磷.对城市污水厂剩余污泥水解酸化液形成鸟粪石的影响因素进行了试验研究.结果表明,在最佳工艺条件下,正磷和总磷的去除率分别可达92.5%和83.8%.     

工艺条件对磷回收过程中鸟粪石沉淀颗粒粒径的影响

在鸟粪石沉淀法回收废水中磷的过程中,鸟粪石颗粒的大小将直接影响其沉淀的速率,进而影响鸟粪石的沉淀效果和磷的回收率。本文采用激光粒度分析仪测定鸟粪石的平均粒径,详细考察在小型连续搅拌反应-沉淀磷回收装置中不同的工艺条件下鸟粪石颗粒粒径的变化规律,并结合Stokes公式计算鸟粪石颗粒在废水出口处的沉降速率,为沉淀池的设计提供参考依据。结果表明:鸟粪石的平均粒径在12～25μm之间,沉降速率在5.46×10-5～2.37×10-4m/s之间。随着反应室水力停留时间的延长,鸟粪石颗粒的粒径逐渐增大,当停留时间超过18 min时,颗粒的粒径基本不变;随着沉淀室水力停留时间的延长,鸟粪石颗粒的平均粒径缓慢增大,当停留时间超过70 min后颗粒粒径的变化不大;鸟粪石颗粒的平均粒径在一定程度上受废水中磷初始浓度变化的影响,在磷初始浓度为62～128 mg/L时颗粒的粒径变化不大,当磷浓度为496 mg/L时粒径有较大增加,此时鸟粪石颗粒的沉降速率也大幅度增加;鸟粪石颗粒的平均粒径受pH值的影响不大;随氮磷摩尔比的增大,鸟粪石颗粒的平均粒径略有增加;随镁磷摩尔比的增大,鸟粪石颗粒的平均粒径逐渐减小,沉降速率则有明显的下降。     

工艺条件对鸟粪石法回收磷耗碱量的影响及其理论计算

通过分析磷回收过程中存在的各种耗碱因素,推导出耗碱量的理论计算公式,计算出了不同工艺条件下的理论耗碱量,并与小型连续搅拌反应-沉淀磷回收过程的实验实测值进行比较。结果表明,耗碱量的理论计算值与实验测定值的平均相对误差为13.20%,说明计算方法可用于耗碱量的工程估算;耗碱量随出水pH值的增大而急剧增加,随废水中氨氮含量和磷初始浓度的增加都近似于线性增加,但随镁磷比的增加基本不变。因此,从节约废水处理成本的角度看,磷回收过程中pH值应控制在9.2-9.3,氮磷比控制在3.0-5.0,镁磷比控制在1.1-1.2为佳。磷回收过程的药剂消耗量与废水中磷的浓度和工艺条件有关,以磷初始浓度为124 mg/L,N/Mg/P=5∶1.2∶1,出水pH值为9.20的回收过程为例,处理毎吨废水需消耗片碱0.5313 kg,成本约为1.328元,需消耗氯化镁（含六个结晶水）0.9758 kg,成本约为0.634元。因此,处理每吨废水的药剂成本约为1.962元,其中耗碱约占67.7%。     

磷回收产物对土壤中铜的原位修复作用

以鸟粪石形式回收废水中磷酸盐并将其应用于土壤中铜的钝化,通过测定土壤中pH、铜有效态含量和各形态铜含量等以考察磷回收产物（PRP材料）对土壤重金属铜的钝化修复能力,并用SEM/EDS和XRD等表征手段来揭示其修复机理。实验结果表明,PRP材料的主要成分为负载有鸟粪石的人造沸石;在15% PRP材料的投加比例下,土壤的pH增加了0.47个单位,土壤中铜有效态含量减少了50.4%,可交换态含量降低了49.4%,残渣态增加至2.1倍,一定程度上降低了铜在土壤中的生物活性;PRP材料对土壤中重金属Cu的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。     

磷危机下的磷回收策略与立法

磷是动植物生长必不可少的营养元素,也是不可再生的有限资源.磷在自然界中主要以磷矿形式贮藏,磷矿因化学磷肥的生产而被大量消耗,现有储量最多只够维持人类100年的开采.磷最终的归宿是海洋,很难通过自然循环回归陆地.因此,以人工循环回收方式最大限度遏制磷的消耗速度已变得刻不容缓.为此,一方面建议维持或恢复粪尿返田习惯,使排泄...     

温度和污泥浓度对碱性条件下剩余污泥水解酸化的影响

挥发性脂肪酸(VFAs)是脱氮除磷过程中易于利用的碳源。剩余污泥在碱性条件下发酵能产生大量的VFAs,而温度和污泥浓度是影响剩余污泥发酵的两个重要因素,为此考察了厌氧环境,温度15℃和35℃,pH为10的条件下,剩余污泥挥发性悬浮污泥浓度(VSS为1.708～11.049 g/L)对水解酸化的影响,为实现剩余污泥的资源化提供理论依据。研究得出如下结论:污泥浓度对剩余污泥溶解性化学需氧量(SCOD)溶出率影响不大。低污泥浓度和高污泥浓度均不利于剩余污泥产酸,最佳产酸的污泥浓度为8.540 g/L。各污泥浓度条件下产生的6种挥发性有机酸中乙酸的比例总是最大,且低污泥浓度条件下乙酸的百分含量要高于高污泥浓度条件下。温度对高污泥浓度条件下污泥的最大SCOD溶出量影响较大,而对低污泥浓度条件下污泥最大的产酸量影响较大。无论15℃还是35℃,中等污泥浓度对氨氮的释放量影响不大,35℃条件下污泥浓度对正磷酸盐的释放要比15℃条件下大。     

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.     

污水中磷的回收和利用途径

综述了近年来污水中磷回收的主要技术方法,重点针对磷酸铵镁结晶法,对磷酸铵镁的形成、用途及该方法的可行性做了详细的介绍与评述.同时,阐述了利用磷酸盐溶解微生物,实现磷产品肥效的回收.并对今后磷回收、回用工作的开展,提出了建议.     

工艺条件对鸟粪石晶体的粒径和沉降速度的影响

采用激光粒度仪实验测定了小型套管式空气曝气填料层磷回收装置中不同条件下生成的鸟粪石晶体的体积平均粒径,考察了其变化规律,并结合Stokes公式计算了晶体的沉降速率,同时考虑鸟粪石晶体形状的影响,进行了相应的修正。实验结果表明,鸟粪石的粒径在10—200μm之间,主要集中于20～100μm;在磷回收装置中添加填料并通人空气有利于增大鸟粪石晶体的粒径和沉降速度,无填料无空气时和有填料有空气时的平均粒径分别在30～55μm和40～65μm之间。随着pH值的增大,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度逐渐增大,但当pH大于9．0后,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度又逐渐减小;氮磷比值从1：1增大到2：1,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度小幅度增加,氮磷比进一步增大,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度基本不变;镁磷摩尔比在1：1—1．2：1的范围内时,鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大而增大;镁磷摩尔比大于1．2：1后,鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大逐渐减小;初始磷浓度越高,鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度越大。     

污泥发酵液主要成分对鸟粪石结晶法回收磷的影响

为了研究污泥发酵液中的主要无机离子和有机成分对鸟粪石结晶法回收磷的影响,选取钙和钾为典型无机离子,以与胞外聚合物（EPS）性质相似的海藻酸钠（SA）和腐殖酸的主要成分富里酸（FA）模拟污泥发酵液主要有机成分,利用小试流化床反应器进行连续流实验。结果表明,随着Ca2+浓度升高,除磷率先下降后上升,生成了无定形磷酸钙沉淀,当Ca2+浓度为100 mg·L-1时,鸟粪石纯度降至14.9%。实验浓度范围内,K+、SA与FA均使鸟粪石纯度降至90%以下,生成少量共沉淀物,但产物晶型仍以规则斜方晶为主,除磷率在80%以上。其中SA主要附着在鸟粪石表面,阻碍鸟粪石晶体的正常生长,随着SA浓度由0 mg·L-1升高到120 mg·L-1,产物纯度由96.0%降至77.3%,粉末状晶体增多,使产物平均粒径由0.80 mm降至0.56 mm。     

磁性污泥基生物炭的制备及其对水溶液中氮磷的同步回收

以城市污泥为原料与MgCl₂和FeSO₄复合,并热解碳化合成磁性污泥基生物炭(MF-SBC),用于水中氮磷的同步回收研究,分别考察了MF-SBC投加量、初始pH、接触时间和共存离子对氮磷回收性能的影响,同时通过SEM、XRD、BET、XPS和FTIR表征了MF-SBC的组成、形貌和官能团等,并对反应过程进行了动力学拟合。结果表明,当MF-SBC投加量为0.3 g·L⁻¹、溶液初始pH为7、反应时间为720 min时,MF-SBC对水溶液中氨氮和磷酸盐的回收效果最佳,吸附量分别为103.12 mg·g⁻¹和205.07 mg·g⁻¹,并且MF-SBC对水中氨氮和磷酸盐的回收过程均符合准二级动力学模型。Ca²⁺、Na⁺、SO₄²对MF-SBC回收磷酸盐几乎没有影响,Ca²⁺和SO₄^2-对氨氮的回收有抑制作用。MF-SBC对氮磷的回收机制包括表面吸附、离子交换和鸟粪石沉淀,其中以鸟粪石沉淀为主。     

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。     

共存杂质对磷酸铵镁结晶法回收磷的影响研究

研究用磷酸铵镁（MAP）结晶法去除、回收废水中的磷,分析含磷废水中各类共存杂质对MAP法去除、回收磷的影响。结果表明,废水中无机钙离子的存在可提高磷的去除率,而大分子有机物杂质的存在会使磷的去除率显著降低,小分子有机物对磷的去除基本无影响。在反应体系中引入外来晶种烟煤、石英砂和铁屑可显著提高低浓度含磷废水磷的去除效率,其中娴煤作为晶种的效果最明显。     

不同pH条件下剩余污泥厌氧发酵过程中溶出物的释放

对剩余污泥进行厌氧发酵处理可实现污泥中有机质和磷的释放并最终回收利用,而pH是影响厌氧发酵过程的重要因子。为研究pH对厌氧发酵中磷与有机物释放的影响,采用批次实验研究了pH分别为3、5、7、9、10、11时剩余污泥厌氧发酵过程中磷和有机物的释放与转化规律。结果表明,在不同pH下,剩余污泥厌氧发酵过程中发生着有机物与不同形态磷的迁移与转化,酸性和碱性环境下的厌氧发酵液成分的三维荧光结构不同。剩余污泥厌氧发酵过程中,泥相钙结合态磷(AP)在酸性条件下转化为液相磷,有机磷(OP)和大部分铁/铝结合态磷(NAIP)在碱性条件下转化为液相磷;其中, pH为11时,污泥发酵液中磷含量最高。污泥发酵类型为丁酸型发酵,发酵产物以异丁酸为主,其次是正戊酸和乙酸。pH为10时,发酵液中的蛋白质与多糖的总量、挥发性有机酸(VFAs)浓度最高,两者呈现正相关关系;类蛋白和类腐殖酸降解,利于VFAs的积累。     

工艺条件对鸟粪石晶体的粒径和沉降速度的影响简

采用激光粒度仪实验测定了小型套管式空气曝气填料层磷回收装置中不同条件下生成的鸟粪石晶体的体积平均粒径,考察了其变化规律,并结合Stokes公式计算了晶体的沉降速率,同时考虑鸟粪石晶体形状的影响,进行了相应的修正。实验结果表明,鸟粪石的粒径在10~200 μm之间,主要集中于20~100 μm;在磷回收装置中添加填料并通入空气有利于增大鸟粪石晶体的粒径和沉降速度,无填料无空气时和有填料有空气时的平均粒径分别在30~55 μm和40~65 μm之间。随着pH值的增大,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度逐渐增大,但当pH大于9.0后,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度又逐渐减小;氮磷比值从1：1增大到2：1,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度小幅度增加,氮磷比进一步增大,鸟粪石晶体的粒径和沉降速度基本不变;镁磷摩尔比在1：1~1.2：1的范围内时,鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大而增大;镁磷摩尔比大于1.2：1后,鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度随镁磷比的增大逐渐减小;初始磷浓度越高,鸟粪石晶体的平均粒径和沉降速度越大。     

磷酸铵镁法回收污泥浓缩液中氮磷的影响因素研究

以生物除磷脱氮污水处理厂污泥浓缩液为研究对象,采用正交实验方法,通过测定溶解性磷和NH4+-N的变化探索pH值、[Mg2+]/[PO34-]和[NH4+]/[PO43-]对MAP法回收氮磷效率的影响。研究表明,pH值是影响氮磷回收的一个最重要因素,当pH值达到10时,磷回收率达到最大值(81.9%),当pH值由9上升到11时,氮的去除率随pH值的升高而增加;[Mg2+]/[PO43-]和[NH4+]/[PO43-]都会影响鸟粪石(MAP)法对磷的回收率,比值越大,磷回收率越高,但当比值达到一定值后,磷回收率增长幅度趋于减缓,仅考虑磷的回收效率,[Mg2+]/[PO43-]和[NH4+]/[PO43-]的最优配比分别为1.4和6;氮去除率也受镁磷比和氮磷比的影响,当[Mg2+]/[PO43-]为1.3时,氮去除率最高,而当[NH4+]/[PO43-]为4~8时,氮去除率随着氮磷比的升高而逐渐降低。     

气水比对污泥水中以鸟粪石形式回收氮磷的影响

污泥水富含氮磷,其回流经常造成污水处理厂出水水质的不稳定。以模拟污泥水为对象,采用套筒式流化床结晶装置,通过曝气吹脱CO2提高pH值并添加镁盐的方式以促进污泥水中鸟粪石的结晶,研究气水比对模拟污泥水中氮磷的去除效果以及对晶体产物的产量、分布、形态、粒径和成分的影响。结果表明,随着气水比的增加,污泥水的出水碱度降低、pH值升高、PO43--P和氨氮的去除率均增加,当气水比为15:1、30:1、60:1时,PO43--P的平均去除率分别为73%、82%和87%,氨氮的去除率均在17%~23%之间。同时,气水比影响晶体产物的产量、粒径和分布,但对晶体形态和组成的影响较小。同一气水比条件下,反应器底部和内壁晶体的形态存在明显差异,其中底部晶体大多纤细碎小,内壁晶体则均呈硕大的楔形,但X衍射谱图分析表明,以上二者的主成分均为鸟粪石。     

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。     

不同Ca/P比下碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟污水处理厂污泥厌氧消化液为处理对象,进行磷酸钙沉淀除磷小试实验,考察了不同Ca/P物质的量比下碳酸根(CO2-3)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,磷酸钙沉淀反应是一个快速过程,CO2-3的存在并未改变这一显著特征。磷酸钙沉淀反应过程中,CO2-3的存在降低了磷的去除率,改变了沉淀物形貌、结构和组分;实验设定范围内,磷酸钙的过饱和度越高,越难形成晶体态羟基磷灰石((Ca5(PO4)3OH,HAP);当pH值为9.0,Ca/P比为1.67时,CO2-3取代HAP晶格中的PO3-4,形成碳磷灰石(CHAP);当pH值为9.0,Ca/P比为3.33和5.01时,CO2-3和PO3-4之间竞争,形成碳酸钙(CaCO3);增大Ca/P能有效提高磷的去除率,降低CO2-3对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,但综合考虑实际效果,选择Ca/P比为3.33作为适宜的反应条件。