沉淀硅酸钙晶种法回收实际污水中磷

实验研究了以沉淀硅酸钙为晶种,回收实际污水中磷的效果。结果表明,实际污水磷的质量浓度为25mg/L时,在晶种用量为0.8g/L、pH值为8、Ca/P摩尔比为2的条件下反应2h后,污水中剩余磷的质量浓度为0.81mg/L,低于我国污水综合排放标准(GB8987-1996)一级B标准(1.0mg/L)。反应动力学分析得出,反应速率随着温度升高而增大。采用初始磷质量浓度较高和较低两组实际污水进行沉淀硅酸钙重复回收磷实验,发现污水中较高的磷初始质量浓度有利于磷酸钙结晶,回收效果较好,沉淀硅酸钙重复使用30次后磷的回收率为50%以上。沉淀硅酸钙有望成为回收磷的理想晶种材料。     

新型除磷填料的制备及除磷吸附床运行参数的优化

为解决现有除磷吸附剂粒径小造成的材料易流失和系统压降过大等问题,以实现吸附除磷工艺在实际工程中的应用,以聚氨酯填料为载体,水溶性聚氨酯为介质,将水化硅酸钙负载到聚氨酯填料上制成负载型除磷填料。研究了制备条件对除磷填料除磷效果的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)观察分析了负载前后水化硅酸钙微观结构及化学基团的变化;利用除磷填料作为除磷吸附床的滤料,研究了运行条件对吸附床除磷效果的影响。在此基础上,利用响应曲面法研究了除磷吸附床磷酸盐去除率和各变量之间的关系,并对工艺参数进行了优化。结果表明,水性聚氨酯溶液的浓度和用量分别为100 g/L和50 ml,水化硅酸钙的质量为12 g的条件下所制备的除磷填料除磷效果最好;SEM和FTIR分析结果显示,水化硅酸钙负载前后其孔隙结构和化学基团没有明显的变化;预测模型的方差分析结果表明,HRT(X_1)、进水ρ(PO_4~(3-)-P)(X_2)、温度(X_3)、初始pH(X_4)以及X_1X_2,X_1X_4,X_2X_3,X_2X_4的交互作用均对磷酸盐的去除具有显著影响(P0.05),但X_1X_3的交互作用对磷酸盐的去除影响不显著。通过预测模型获得的最佳运行条件为:HRT为79.77min,进水ρ(PO_4~(3-)-P)为1.70 mg/L,温度为34.04℃,pH为9.68。在该条件下,反应器对磷酸盐的去除率可以达到93.46%。关键词:新型除磷填料;除磷吸附床;响应曲面法;运行参数优化     

新型除磷填料的制备及除磷吸附床运行参数的优化

为解决现有除磷吸附剂粒径小造成的材料易流失和系统压降过大等问题,以实现吸附除磷工艺在实际工程中的应用,以聚氨酯填料为载体,水溶性聚氨酯为介质,将水化硅酸钙负载到聚氨酯填料上制成负载型除磷填料。研究了制备条件对除磷填料除磷效果的影响,采用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）观察分析了负载前后水化硅酸钙微观结构及化学基团的变化;利用除磷填料作为除磷吸附床的滤料,研究了运行条件对吸附床除磷效果的影响。在此基础上,利用响应曲面法研究了除磷吸附床磷酸盐去除率和各变量之间的关系,并对工艺参数进行了优化。结果表明,水性聚氨酯溶液的浓度和用量分别为100 g/L和50 ml,水化硅酸钙的质量为12 g的条件下所制备的除磷填料除磷效果最好;SEM和FTIR分析结果显示,水化硅酸钙负载前后其孔隙结构和化学基团没有明显的变化;预测模型的方差分析结果表明,HRT(X ₁)、进水ρ(PO₄ ^3--P)(X ₂)、温度(X ₃)、初始pH(X ₄)以及X ₁ X ₂,X ₁ X ₄,X ₂ X ₃,X ₂ X ₄的交互作用均对磷酸盐的去除具有显著影响 (P＜0.05),但X ₁ X ₃的交互作用对磷酸盐的去除影响不显著。通过预测模型获得的最佳运行条件为：HRT为79.77 min,进水ρ(PO₄ ^3--P)为1.70 mg/L, 温度为34.04℃,pH为9.68。在该条件下,反应器对磷酸盐的去除率可以达到93.46%。     

天然沸石和硅酸钙滤床的脱氨除磷效能

利用天然沸石和硅酸钙为介质的过滤装置处理含氮磷的污水处理厂出水,研究天然沸石和硅酸钙材料对氨氮和磷酸盐的吸附性能。通过静态试验,得出了天然沸石粉末对氨氮和硅酸钙粉末的磷酸盐吸附容量分别为5.76mg NH4＋-N/g沸石和60mg PO43--P/g硅酸钙。并通过此装置研究了天然沸石、硅酸钙去除氨氮、磷酸盐的合适工艺参数,为生态型脱氨除磷装置的工程应用奠定基础。     

水化硅酸钙的碳化作用

本文研究水化硅酸钙的碳化作用。研究了低温合成β-C_2S和C_3S在的完全水化物及部分水化物的碳化性能,发现β-C_2S水化物比C_3S 水化物的碳化速率为高,说明碱度较低的水化硅酸钙比碱度较高的水化硅酸钙容易碳化。实验证实了碳化能够促进硅酸钙的水化,从而较好地解释了β-C_2S试体经碳化后强度迅速增长的现象。从β-C_2S碳化试体的长期强度低于正常养护的试件这一事实,提出这主要是因水化硅酸钙经碳化后体积减小,从而使碳化试体密实度低于正常养护试体而引起的。文章探讨了水化硅酸钙碳化过程中C-S-H凝胶化学组成的变化,得出 C-S-H 凝胶经碳化后,其C/S比逐渐下降直至完全分解为碳酸钙和硅胶。文章还探讨了水化硅酸钙的碳化动力学。以红外光谱分析和X射线衍射分析相结合研究了碳化生成的碳酸钙和硅胶的形态和性质,并采用透射电子显微镜对水化硅酸钙及其碳化产物的形貌进行了观察。     

掺杂有机大分子水化硅酸钙的孔结构及表面分形特征

用Na2SiO3·9H2O,Ca(NO3)2·4H2O化学纯试剂及聚羧酸类减水剂、脂肪族类减水剂合成了纯水化硅酸钙及掺聚羧酸有机大分子的水化硅酸钙、掺脂肪族有机大分子的水化硅酸钙.用氮吸附法测定了上述水化硅酸钙的孔结构参数,运用Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型、Neimark模型分析了它们的表面分形特征且比较了2种模型计算结果的异同.结果表明:2种有机大分子的插层作用和"开孔"效应使水化硅酸钙的比表面积显著增大;聚羧酸有机大分子有利于水化硅酸钙形成小尺寸中孔,而脂肪族有机大分子有利于水化硅酸钙形成大尺寸中孔.掺聚羧酸有机大分子的水化硅酸钙表面最光滑.由FHH方程和Neimark方程计算得到的结果基本一致.     

A~2/O工艺强化反硝化除磷控制策略研究

在传统A2/O工艺的基础上,通过设立预缺氧区(即建立A-A2/O工艺)、外加碳源等手段,强化A2/O工艺处理低C/N生活污水的脱氮除磷能力。试验结果表明,经过强化后的A2/O反应器对COD、TN及TP去除效果良好,COD、TN及TP的去除率分别为92%、98%、85%。系统表现出明显的反硝化除磷现象,缺氧区除磷量占总除磷量的17.18%。反硝化除磷现象的产生降低了碳源缺乏对A2/O工艺脱氮除磷性能的影响,提高碳源的利用效率。为采用A2/O工艺处理低C/N生活污水的污水处理厂提供理论依据。     

水热合成水化硅酸钙(C-S-H)的制备与表征

本论文以高纯氧化钙与白炭黑为原料,通过水热法合成了水化硅酸钙(C-S-H).采用XRD、SEM对分别选取温度为100℃、120℃、150℃、180℃水热反应6h的水化硅酸钙样品,与150℃分别反应2h、6h、10 h的样品做了物相变化与显微结构的分析,结果表明在低于120℃时产物为结晶度较低的凝胶,随着温度的升高,水化硅酸钙凝胶的结晶度逐渐提高,在150℃和180℃时,生成结晶度较高的托勃莫来石和硬硅钙石;反应时间从6h延长到10h只提高了晶体的结晶度,而没有改变晶体结构.这一结果对改善蒸压制品的蒸压制度具有重要的指导意义.     

利用水化-碳化耦合作用制备钢渣脱硫灰建材制品

针对钢渣和脱硫粉煤灰安定性不良以及大量堆存引起严重生态环境问题的现状,试验以钢渣和脱硫灰为主要原料,通过水化-碳化-水化养护试块。结果表明:脱硫灰掺加量(质量)分别为ω=80%、60%、40%、30%、20%、10%时,经过水化-碳化-水化后试块的抗压强度分别是9.7 MPa、12.59 MPa、19.90 MPa、23.50 MPa、41.91 MPa、81.40 MPa,且压蒸后无裂纹、掉角、开裂和粉碎现象。通过SEM、XRD、TG-DTG等现代测试手段对它们的微观形貌、矿物组成进行分析。水化24h后生成水化硅酸钙、Ca(OH)2等水化产物。这些水化产物以及未参加反应的f-Ca O,C2S和C3S等矿物均可与CO2气体发生化学反应。碳化养护2h后,抗压强度值提升,再次水化后强度得到再一次提升。     

A2O工艺处理低C/N比生活污水的试验研究

采用52.5 L的A²O试验装置处理实际生活污水,研究了A²O工艺在处理低C/N比生活污水时的脱氮除磷特性,并探讨了如何通过强化缺氧吸磷来提高系统的脱氮除磷效率。试验结果表明：在厌氧/缺氧/好氧体积比为1/1/2、HRT为8 h、污泥回流比为70%、内回流比为300%的工况下处理C/N为7.89的生活污水,TN和SOP去除率分别能够达到85.4%和93.3%,系统中存在反硝化除磷,缺氧吸磷占总吸磷量的25.3%。同样的运行条件下处理C/N为4.20的生活污水时,SOP去除几乎不受影响,但TN去除率降低至62.2%,平均出水TN浓度也超过20 mg•L^-1。维持厌氧区体积不变,增大缺氧区体积,使得缺氧/好氧体积比为5/8时,TN去除率可上升到70.7%,缺氧吸磷占总吸磷量的55.2%。同时改变内回流比的试验表明250%的内回流比能最大程度地强化反硝化除磷的作用,此时TN去除率可提高至77.3%。强化A²O工艺中的反硝化除磷,能克服碳源不足对脱氮除磷的影响,显著提高低C/N比污水的脱氮除磷效率。     

Preparation and phosphorus recovery performance of porous calcium–silicate–hydrate

Porous calcium–silicate–hydrate was synthesized and used to recover phosphorus from wastewater. The principal objective of this study was to explore the phosphorus recovery performance of porous calcium–silicate–hydrate prepared by different Ca/Si molar ratios. Phosphorus recovery mechanism was also investigated via Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), Energy Dispersive Spectrum (EDS), Brunauer–Emmett–Teller (BET) and X-ray Diffraction (XRD). The law of Ca²⁺ release was the key of phosphorus recovery performance. Different Ca/Si molar ratios resulted in the changes of pore structures. The increase of specific surface area and the increase in concentration of Ca²⁺ release were well agreement together. The Ca/Si molar ratio of 1.6 for porous calcium–silicate–hydrate is more proper to recover phosphorus. The pore structure of porous calcium–silicate–hydrate provided a local condition to maintain a high concentration of Ca²⁺ release. Porous calcium–silicate–hydrate could release a proper concentration of Ca²⁺ and OH^? to maintain the pH values at 8.5–9.5. This condition was beneficial to the formation of hydroxyapatite. Phosphorus content of porous calcium–silicate–hydrate reached 18.64% after phosphorus recovery.     

固体聚硅酸铁铝混凝剂的制备及其混凝除磷研究

以硅酸钠、硫酸铁、硫酸铝、硬脂酸钙为原料,制备了固体聚硅酸铁铝(PSAF)混凝剂,并以桂林市某污水处理厂二级生物处理后的出水为原水,研究了在最佳制备工艺条件下制备的固体PSAF混凝剂投加量和溶液pH对其混凝效果的影响。正交试验结果表明,制备固体PSAF混凝剂的优化工艺条件为:硅酸钠聚合的pH为2.5,溶液硅酸钠的浓度0.4 mol.L-1,Al3+与Fe3+的摩尔比5:5,加入铁铝混合液的温度为30℃,超声时间为40 min,硬脂酸钙的质量浓度为0.10g.L-1;混凝试验结果表明,当原水TP的质量浓度为1.23 mg.L-1、pH为7.5、固体PSAF的最佳投药量为125 mg.L-1时,TP的去除率为91.03%,COD去除率为70.3%,浊度去除率为60%。在pH为6.0～8.0时,固体PSAF除磷效果较好。     

污水处理厂出水的聚硅硫酸铝铁混凝除磷研究

研究新型混凝剂聚硅硫酸铝铁(PSFA)对城市污水处理厂出水中磷的混凝去除效果,考察了混凝剂投加量、原水pH、与聚丙烯酰胺(PAM)复配等因素对混凝除磷效果的影响,同时进行了聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和Al2(SO4)3混凝除磷效果的比较试验。结果表明,PSFA可有效降低城市污水处理厂出水TP含量,当投加量为36mg·L-1时,可以使出水TP的质量浓度从1.51mg·L-1下降到0.32mg·L-1,出水达到上海市地方标准DB31/199-2009规定的TP排放一级标准;PSFA混凝除磷适宜pH为6～10;PAM可以有效提高PSFA混凝除浊和除磷效果,减少混凝剂投加量;PSFA比PAC、PFS、Al2(SO4)3具有更好的混凝除磷效果,具有很好的应用前景。     

复合钙盐法回收高浓度含磷制药废水中的磷

针对制药过程中产生的高浓度的含磷废水,研究了一种新的处理方法：采用复合钙盐法回收其中的磷。研究了钙盐的投药量,pH,复合钙盐中氯化钙和石灰的摩尔比对该制药废水中磷的去除效果的影响,并对磷渣的产量、有效磷（以P₂O₅计）含量以及磷渣中 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）的含量进行测定。结果表明,在最佳条件下此法可将废水中的磷浓度从31000 mg·L^-1降至0.5 mg·L^-1以下,渣中有效磷含量在18%左右,达到磷肥优级品标准,并且通过GC-MS和光度法未检测到有害物质DMF。     

水化硅酸钙与沸石滤柱去除水中低浓度氮磷

模拟洱海的入湖河流——罗时江低浓度氮磷营养盐条件,采用水化硅酸钙与天然沸石作为吸附介质进行滤柱试验。试验设计4个滤柱并列运行,分别装填单一水化硅酸钙滤料、单一沸石滤料、水化硅酸钙与沸石双层滤料(1∶3)和水化硅酸钙与沸石双层滤料(1∶1),对比不同滤柱在不同滤速条件下的效果。单一水化硅酸钙填充滤柱对磷酸盐的去除效果最高,平均可保持在90.75%左右,但对氨氮去除不稳定;单一的沸石填充滤柱对磷酸盐吸附能力较弱,平均在77.30%,且受滤速影响较大。在水化硅酸钙与天然沸石配比为1∶1,滤速为0.696 m/d时,对低浓度营养盐的水质起到稳定良好的去除效率,出水浓度均可达到国家地表Ⅲ类水标准。     

硅酸钙吸附处理焦化废水的试验研究

硅酸钙是粉煤灰提取高铝粉后的一种工业废弃物,为了探索硅酸钙的吸附性能,利用其对焦化生化出水中COD进行了吸附实验研究。探讨了废水pH、硅酸钙投加量及振荡时间对硅酸钙吸附性能的影响,结果表明:pH为4,每100 mL废水中硅酸钙投加量为3.15 g,振荡时间为45 min时吸附达到平衡,硅酸钙对焦化废水生化出水中COD的去除率为46.3%。由吸附等温线拟合结果可知,Freundlich与Langmuir吸附等温式的线性相关系数分别为0.984 3和0.969,Freundlich的相关系数相对较高,因此说明硅酸钙对焦化废水生化出水COD的吸附更符合Freundlich吸附等温线模型。     

水热合成制备水化硅酸钙-聚氨酯纳米复合材料的结构分析

本文以生石灰、纳米二氧化硅和聚氨酯为原料,采用水热合成法制备了纯水化硅酸钙和水化硅酸钙-聚氨酯纳米复合材料,并利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、红外光谱仪和热分析仪对其进行表征测试。结果表明:水化硅酸钙和水化硅酸钙-聚氨酯复合材料的微观组织形貌具有明显差异,随着钙硅摩尔比的增大,出现了Tobermorite相,且随着聚氨酯的加入,该相的结晶度增强;聚氨酯可以嵌入水化硅酸钙层间,使其基底层间间距增大1.038 nm;聚氨酯的加入可以提高水化硅酸钙的热稳定性,且对钙硅比较高的水化硅酸钙改性更有效。     

磷肥厂酸性废水脱氟的试验研究

采用正交试验的方法探讨了以磷肥厂酸性废水为原料,利用石灰为脱氟剂脱除酸性废水中氟元素。以废水中磷氟质量比为考察指标,选择了石灰用量、反应温度和反应时间3个因素,4个水平的正交试验方法。结果表明:对磷氟质量比影响最大的因素是石灰用量和反应温度。综合考察各影响因素,得出磷肥厂废水脱氟的最佳工艺条件为:石灰用量为理论用量的1.25—1.30倍、反应温度55℃、反应时间1.5 h。脱氟后废水中的磷氟质量比达到100以上,可以满足高附加值产品饲料级磷酸氢钙的生产。     

钙法化学混凝工艺处理海底钢管酸洗废水

针对海底钢管酸洗废水成分复杂、酸度高、含磷量高的特点,采用钙法化学混凝工艺对其进行处理。通过单因素试验考察了体系pH值、反应时间、生石灰投量和静置时间等因素对除磷效果的影响。试验结果表明,酸洗废水磷酸盐的质量浓度为124.3 mg/L时,在生石灰的投加量是理论投加量的2.5倍,反应体系pH值大于或等于11.0,25℃下恒温搅拌反应30 min、静置30 min的条件下,出水磷酸盐的质量浓度(以磷计)降至1.0 mg/L,达到了GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B排放标准的要求。pH值是钙法化学混凝除磷的控制性因素,用生石灰做混凝剂可以补充溶液的碱度,进而减少了氢氧化钠的用量,节约了处理成本。     

Heteroepitaxial Growth of Calcium Silicate Hydrate on Calcium Germanate Hydrate

The hydration of tricalcium silicate at 25°C was accelerated by seeding with 5 wt% tricalcium germanate. Based on heat evolution, seeding resulted in the elimination of the induction period. However, the shape of the hydration peak remained the same. Because tricalcium germanate hydrates first, the microstructure of the calcium silicate hydrate which subsequently forms is influenced by the calcium germanate hydrate morphology. Calcium silicate hydrate formed in the presence of calcium germanate hydrate exhibits the morphology typical of the latter. Acceleration of hydration and morphological variation indicate heteroepitaxial growth.