活性污泥促进尿液水解回收鸟粪石研究

为了回收利用尿液和活性污泥中的氮、磷等营养物,首先对尿液中尿素的水解特性进行了监测,对脲酶和活性污泥促进尿素水解的效果进行了研究,发现当脲酶和活性污泥的投加量分别为4.0 mg/L和3.73 g/L时,可使尿液中尿素在2 d内完全水解。对两种方法水解后的尿液开展了以鸟粪石形式回收氮、磷的试验,发现当以Mg/P值(物质的量之比)=1.4投加镁源时可有效回收尿液中的磷,回收率达到99%。对所得沉淀物利用XRD技术和化学元素分析方法进行了检测,发现两种沉淀物中鸟粪石含量在95%左右,纯度均较高。利用活性污泥促进尿液水解并以鸟粪石形式回收氮、磷等营养物可同时作为剩余污泥处置的一种方法。     

电化学沉淀/复合黏土吸附法回收黄水中的营养盐

为了回收黄水中的氮、磷营养盐,构建电化学鸟粪石沉淀反应装置,试验结果表明,当电流密度为2.5 mA/cm^2时,磷回收速率及总回收率都为最高,反应4 h时磷回收率达到97.2%,沉淀产物中鸟粪石晶体的纯度为95.7%;氨氮去除率随电流密度的升高而增加,但电化学沉淀法对氨氮的最大去除率仅为21.6%。利用改性凹凸棒-膨润土复合黏土对电化学沉淀后黄水中的氨氮进行吸附,发现其对氨氮的吸附过程更符合拟二级动力学模型,对氨氮的平衡吸附量可达到15.30 mg/g。扫描电子能谱分散显微镜(SEM-EDS)分析表明,从实际黄水中回收的产物多为棱柱状晶体,晶体表面杂质较多,且含有一定量的钾型鸟粪石。     

折流反应器中鸟粪石类共沉淀法对脱氨尿液的处理

在折流式反应器中,考察了磷酸钾镁、磷酸铵镁等鸟粪石类物质共沉淀法对稀释5倍的脱氨尿液废水的资源化处理效果。结果表明,钾回收率为87%~92%,磷回收率为75%~80%,氨氮回收率为80%~85%,COD去除率约为30%。出水中的COD、总氮和磷浓度能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级A标准;出水氨氮约为7 mg/L,能满足一级B标准。结合SEM-EDS和XRD的分析认为,沉淀产物为磷酸铵镁、磷酸钾镁和磷酸钠镁的混合物,每升稀释5倍的脱氨尿液废水沉淀物产量约为(8.8±2.0)g,平均粒径为60~100μm,沉淀物表面的负电性阻碍了团聚大颗粒的生成,产品性质优于《钙镁磷钾肥行业标准》(HG2598—94)中一等品的品质标准。     

硅灰对磷酸镁水泥基注浆材料早期力学性能及微观结构的影响

利用硅灰作为矿物掺合料,研究硅灰对磷酸镁水泥基注浆材料(MPCG)早期力学性能及微观结构的影响。结果表明,MPCG的主要水化产物为K型鸟粪石(KMgPO₄·6H₂O),掺6%硅灰能减少基体内微裂纹的产生,使MPCG基体更致密,从而提高MPCG的早期抗压强度和耐水性,此时,在空气中养护7 d的抗压强度达到11.7 MPa。     

鸟粪石沉淀过程中的影响因素实验研究

以实验室模拟含磷废水为研究对象，通过正交实验探讨了pH，Mg／P，N／P对鸟粪石沉淀过程的影响，实验结果表明，当模拟废水的PO4^3-（以P计）为60mg／L，固定反应时间为30min，pH值为9．5，Mg／P为1．4：1，M/P为4：1时，鸟粪石沉淀反应的磷回收效果较好。     

污水处理系统中鸟粪石结垢的控制技术

在城市污水处理厂内,特别是采用生物法去除营养物质的污水处理厂内,如果不采取有效措施控制鸟粪石结垢的产生,将会引起严重的运行和管理问题.重点讨论了鸟粪石结垢的防范措施,包括:改进污水污泥处理工艺、调节污水污泥的pH、降低鸟粪石生成组分浓度、回收鸟粪石沉淀、污水污泥处理设备材料改性等.这些方法各有特点,应根据实际需要相互结合使用.     

城市污水厂侧路回收磷技术研究与工程示范

针对污水厂生物除磷效率不高,普遍采用生物除磷辅以化学除磷的方式,研究采用二沉池污泥侧路厌氧释磷,释磷污泥重新回到曝气池,释磷后的上清液进行磷回收,不仅提高了生物除磷效率,同时回收了宝贵的磷资源。分别考察了释磷时间、p H值、反应时间、物料配比等因素对磷回收的影响,结果表明,厌氧释磷的最佳停留时间为4 h,回收磷酸铵镁的最佳药剂组合为Mg Cl2和氨水,物料的最佳配比n(N)∶n(Mg)∶n(P)=5∶1.6∶1,最佳p H值=10,最佳搅拌速率为400 r/min。在太原市2×104m3/d的开发区污水处理厂建立了侧路回收磷系统,通过对所得沉淀产物进行电镜扫描及能谱分析,可知斜方型晶体为目标产物鸟粪石,产物中夹杂无明显晶形的未知物质;示范工程的生物除磷效率提高了20%,回收磷酸铵镁量为400 kg/d。     

除磷系统剩余污泥中营养元素的快速释放及回收

除磷系统的剩余污泥在浓缩、储存及后续的处理过程中均可能引起磷的释放,释放的磷往往导致正在运行的污水处理厂的磷负荷超标,最终引起出水磷的不稳定排放。针对此问题,在分析生物除磷系统剩余污泥化学特性的基础上,探讨除磷剩余污泥中营养元素的快速释放条件及磷回收效果。采用两个平行反应器,其中一个作为控制反应器,另一个添加表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS),在中温厌氧条件下对剩余污泥进行水解,并对水解产物中的营养元素在室温、pH值为9.5、搅拌转速为400 r/min的条件下进行鸟粪石回收。结果表明:生物除磷系统的剩余污泥具有磷含量高、磷释放快速、氮释放缓慢的特点;添加SDS不仅可以促进污泥水解过程中磷和氮的释放,而且对回收鸟粪石有积极作用;综合考虑水解产物中的氮、磷浓度及其比值和水解的时间成本,建议快速水解条件为添加SDS且水解24 h。     

尿液水解预处理后用于蔬菜水培的效果与风险

近年来,源分离尿液的回收利用已成为国内外研究热点,而以往的研究主要集中于营养物质的回收方面,对直接进行资源化利用的研究相对较少。基于此,针对尿液用于植物水培的前处理和应用效果进行了分析,并对尿液用于水培植物时的药物残留风险进行了讨论。结果表明,外加脲酶在发酵时能够加快尿液的水解,尿液水解后pH上升至9左右,氨氮浓度上升至8 000 mg/L左右。新鲜尿液在50℃、外加10 mg/L脲酶的条件下水解效果最好,可在2 d内完成水解过程。经过水解的尿液作为液体肥应用于水培空心菜的效果良好,其中当水解尿液稀释比例为1∶500时肥效最好,对水环境的影响也较小,同时空心菜对外加药物的吸收量很小,潜在风险极低。     

动态中温厌氧消化液进行鸟粪石回收磷的试验研究

磷元素是一种十分宝贵的矿产资源,面临着日益短缺的局面,而采用活性污泥法工艺会产生大量富含氮磷的剩余污泥。通过在实验室搭建连续式进泥的动态中温厌氧消化处理污泥系统,探究利用鸟粪石结晶法回收系统产出的厌氧消化液中氮磷的优化反应条件,可为实际生产中厌氧消化液的氮磷资源化工艺参数设计提供理论依据。动态试验分为第Ⅰ阶段(氮磷物质的量之比为5.4∶1)和第Ⅱ阶段(氮磷物质的量之比为7.8∶1),当镁磷物质的量之比为1.1∶1时,初始消化液(不加碱液)p H值在7.7以上,鸟粪石纯度可以达到84%。通过投加碱液调节p H值后,消化液的氮磷去除率会随着p H值上升而增高,而鸟粪石纯度并没有明显变化。     

污泥热水解过程中磷的释放规律与影响因素

剩余污泥中富含磷物质,具有较大的回收利用价值。从污泥中高效回收磷最重要的步骤是将磷尽可能地释放到溶液中。以含固率为5%的剩余污泥(干污泥中磷占比为1. 1%)为研究对象,进行了热水解磷释放规律研究。结果显示:当采用低温水解与投加酸联合处理剩余污泥时,污泥絮体被破坏,磷的释放量显著增加。当温度为75℃、加热时间为1 h、pH值为3时,TP和IP的释放量可达到最大,分别为311. 9 mg/L和293. 8 mg/L,是原污泥液相中TP和IP含量的7. 9倍和8. 4倍。将经上述条件处理的污泥混合液在35℃下静置24 h,污泥液相中NH+4-N浓度由96. 0 mg/L提高到318. 7 mg/L,同时伴随着SCOD浓度的明显减小。因此,通过低温短时热水解联合酸处理可显著提高污泥中磷和氨氮的释放量,可为后续以鸟粪石沉淀法回收磷创造有利条件。     

脱水滤液中Mg2+、PO43-和NH4+浓度对鸟粪石形成的影响

以污泥脱水滤液为研究对象,考察了按照等化学计量比改变Mg^2＋、PO4^3-和NH4^＋的初始浓度、单独改变NH4^＋初始浓度和单独改变Ca^2＋初始浓度对鸟粪石回收效果的影响.结果表明：在按照等化学计量比改变Mg^2＋、PO4^3-和NH4^＋初始浓度的条件下,对Mg^2＋、PO4^3-和NH4^＋的回收率均随其初始浓度的增大而提高;保持Mg^2＋和PO4^3-浓度均为5.00 mmol/L,当NH4＋的初始浓度提高到12.00 mmol/L时,约有90%的PO4^3-参与了鸟粪石的生成;Ca^2＋不仅可与Mg^2＋争夺PO4^3-而占据鸟粪石晶体赖以继续生长的活性位,而且还能与H2PO4^-争夺OH^-,抑制H2PO4^-向PO4^3-转化并参与生成鸟粪石,同时造成对NH4^＋的回收率降低.     

套筒式反应器处理实际污泥水的试验研究

采用曝气吹脱提高碱度法促进鸟粪石在套筒式反应器中结晶以去除实际污泥水中的氮和磷,分析了其效果及存在的问题。连续188 d的运行结果表明,在气水比为30∶1条件下套筒式反应器可同步去除实际污泥水中的氮和磷,但去除效果有限,对NH+4-N和PO3-4-P的平均去除率分别为26.8%和55.7%,且其去除率呈现逆向的变化趋势。其原因在于套筒式反应器中存在大量的悬浮和附着态氨氧化菌(AOB)。尽管如此,采用该反应器仍可从每吨污泥水中回收232g纯度为92%的鸟粪石,因此可在一定程度上达到回收资源的目的。     

镍铁渣基磷酸镁水泥的制备及其机理研究

为实现镍铁渣(FS)的综合利用,降低磷酸镁水泥的生产成本,提出利用高镁含量的FS与磷酸二氢铵(ADP)反应制备镍铁渣基磷酸镁水泥(F-MPC).在50℃恒温水浴中反应8h的条件下,探讨FS与ADP质量比(mFS/mADP)、氧化镁掺量(wM)、水胶比(mW/mB)、硼酸掺量(wBA)对材料凝结时间和抗压强度的影响,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜-能量弥散X射线谱(SEM-EDS)分析F-MPC水化产物的物相组成及微观形貌,探讨其水化反应机理.结果表明:当mFS/mADP=4、wM=4%、mW/mB=0.17、wBA=0.3%时,F-MPC的工作性能与力学性能最佳;水化产物以鸟粪石为主,同时还有磷镁铵石,F-MPC以这些水化产物为胶结料,通过胶结作用将FS颗粒进行包裹,最终形成高强的硬化体.     

超声强化污泥释磷及MAP法磷回收优化研究

为提高剩余污泥的磷释放与回收效果,采用超声强化EDTA-厌氧处理后的剩余污泥释磷,并以鸟粪石(MAP)结晶法回收上清液中的磷,探究超声对磷释放的影响,同时确定了最佳超声工作参数,采用响应曲面法构建MAP法磷回收的二次多项式模型并验证了模型的适用性。结果表明,超声可以强化污泥中磷的释放,最佳超声工作参数如下:声能密度为1.0 W/m L、超声时间为40 min,在最佳工作参数下可向液相释放60%的TP,TP、PO34--P浓度分别达到未超声处理的1.6倍和1.4倍;经超声后污泥上清液中TP增加量与MLSS、MLVSS减少量呈正相关关系,每溶解1 mg的MLSS向上清液中释放0.010 1 mg的TP;磷回收的最优工艺条件:nMg/nP=2、pH值=9、搅拌时间为21 min,此时磷回收率为89.29%,回收的晶体产物主要成分是磷酸铵镁,其纯度为77.56%,且相比未超声,该条件下的回收量提高了30%。     

脱水滤液中Mg2 、PO43-和NH4 浓度对鸟粪石形成的影响

以污泥脱水滤液为研究对象,考察了按照等化学计量比改变Mg2 、PO43-和NH4 的初始浓度、单独改变NH4 初始浓度和单独改变Ca2 初始浓度对鸟粪石回收效果的影响.结果表明在按照等化学计量比改变Mg2 、PO43-和NH4 初始浓度的条件下,对Mg2 、PO43-和NH4 的回收率均随其初始浓度的增大而提高;保持Mg2 和PO43-浓度均为5.00 mmol/L,当NH4 的初始浓度提高到12.00 mmol/L时,约有90%的PO43-参与了鸟粪石的生成;Ca2 不仅可与Mg2 争夺PO43-而占据鸟粪石晶体赖以继续生长的活性位,而且还能与H2PO4-争夺OH-,抑制H2PO4-向PO43-转化并参与生成鸟粪石,同时造成对NH4 的回收率降低.     

大豆脲酶对Zn2+污染土的修复试验研究

为了研究植物脲酶诱导碳酸钙沉淀技术(EICP)对Zn²⁺污染土的处理效果,从大豆中提取了丰富的脲酶,在底物诱导下实现对重金属污染土中Zn²⁺的矿化处理。通过Tessier五步连续提取法对修复前、后污染土中不同形态Zn²⁺进行提取检测,并对不同修复次数的土体进行无侧限抗压强度试验。结果表明：所提取的大豆脲酶能有效催化尿素水解生成碳酸根离子,使其在底物诱导下生成碳酸盐沉淀并矿化Zn²⁺;EICP技术能有效降低污染砂土中Zn²⁺的含量,使其以碳酸盐的形式固定封存;随着修复次数的增加,砂土的无侧限抗压强度从碎散状0 MPa增加至0.44 MPa。EICP技术为重金属Zn²⁺污染土修复提供了新的选择。     

污水强化除磷工艺的现状与未来

对强化生物除磷工艺的基本概念、外加碳源的作用、脱氮除磷的关系、环境影响参数进行了阐述,并介绍了聚磷菌菌群研究的最新进展。最后探讨了如何通过生产鸟粪石(MAP)实现磷元素回收,并围绕污水除磷和回收磷这一课题,提出了研究方向。     

混凝/水解/两级缺氧好氧工艺处理异丙胺废水

采用混凝沉淀/水解酸化/两级缺氧好氧工艺处理异丙胺合成废水,处理规模为500m3/d.实际运行结果表明,在实际进水COD为1 500～2 800mg/L、TKN为80～180 mg/L的情况下,对COD的去除率能够稳定在96%以上,出水NH+4-N稳定在11mg/L以下,出水控制指标均能达到<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)的一级标准.     

药剂联合高温对低有机质污泥水解促进研究

厌氧消化是实现污泥稳定和能源回收的主要途径之一。我国南方地区污水处理厂广泛采用生物营养物去除工艺,普遍存在进水有机物含量低的问题,导致污泥有机质含量也偏低(VS/TS<0.6)。针对南方典型低有机质污泥,在120℃、0.5 h条件下分别投加NaOH、Ca(OH)₂和CaCl₂进行联合高温热水解预处理后,进行中温厌氧消化。结果表明,投加药剂联合高温热水解促进了溶解性有机碳(SOC)、可溶糖、可溶性蛋白质的溶出,进而提高了累积产甲烷量。在高温热水解预处理过程中,药剂对有机物的溶出效果为NaOH>Ca(OH)₂>CaCl₂。在后续厌氧消化过程中,由于CaCl₂可提高SCOD中碳水化合物占比,投加CaCl₂联合高温热水解后总化学需氧量(TCOD)和总糖降解效果明显,TCOD降解量为25 326 mg/L且总糖降解量在TCOD降解量中占比最高(87.7%),因而3种药剂中CaCl₂的累积产甲烷量最高(183.1 mL/gVS)...