从部分水解尿液中同步回收磷资源与电能

部分水解尿液获取方便,而鸟粪石是一种优质的含磷缓释肥,具有较高的经济价值,故以部分水解尿液为研究对象,试图在镁空气燃料电池平台上实现高纯度鸟粪石回收并保留尿液中的大部分尿素。尿液水解度理论计算和磷回收实验的结果共同表明,10%的尿液水解度能够提供足够的铵盐、碱度和缓冲能力,有利于鸟粪石沉淀的生成。镁空气燃料电池经过60 min的反应后,收集到的沉淀产物中鸟粪石(包括钾型鸟粪石)占比为94.92%,此时对尿液中PO₄^3--P的去除率可以达到95.86%,尿液中95.74%的初始尿素得以保留,并且每处理1 m³的尿液能够同时回收0.044kW·h的电能。因此,部分水解尿液可在镁空气燃料电池中实现高纯度鸟粪石沉淀和电能的同步回收。     

微量元素对活性污泥脱氮除磷效果影响的对比试验研究

以实际城镇污水为研究对象,通过静态与连续流的对比试验,考察了几种微量元素及其投加方式对活性污泥脱氮除磷效果的影响.结果表明:Fe3+对活性污泥系统脱氮除磷有较好的促进作用,其有效的投加浓度范围为10～20 mg/L,Co2+和Ni2+对活性污泥脱氮除磷效果无明显改善;Fe3+、Co2+和Ni2+相互之间无明显促进和拮抗的作用;Fe3+采用连续投加的方式,系统污染物去除率及活性污泥比好氧呼吸速率等方面提高明显,系统脱氮除磷功能明显加强,Co2+和Ni2+的系统投加方式的改变对活性污泥脱氮除磷效果的影响不明显.     

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。     

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。     

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。     

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。     

鸟粪石沉淀法回收废水中磷的研究及应用进展

磷矿数量的减少与水体富营养化问题,对磷资源的可持续利用提出了迫切要求.污水中的磷可以以鸟粪石的形式得到回收.笔者对鸟粪石的性质、形成机理、主要影响因素及鸟粪石沉淀法在污水磷回收中的应用进行了阐述,对存在的问题作了简要分析,并探讨了该技术在今后的研究发展趋势.     

亚硝酸盐对聚磷菌厌氧代谢的影响

以2种强化生物除磷(EBPR)系统中的活性污泥为研究对象,考察亚硝酸盐对聚磷菌厌氧代谢的影响,结果表明：不同EBPR系统中的聚磷菌对于亚硝酸盐的耐受能力不同。人工配水富集聚磷菌的活性污泥,当亚硝态氮浓度超过10 mg/L时,聚磷菌吸收VFA受到抑制, PHA的合成减少,磷酸盐的释放增加;处理生活污水的SBR短程脱氮除磷活性污泥,亚硝酸盐的浓度高达30 mg/L时,未对聚磷菌的厌氧代谢造成抑制,但引起异养反硝化菌与聚磷菌竞争VFA,导致PHA合成量和释磷量的减少。富集聚磷菌的活性污泥投加亚硝酸盐后P/VFA     

次氯酸钠控制城市污水处理厂微丝菌污泥膨胀

针对由微丝菌引起的城市污水处理厂营养物去除系统的活性污泥膨胀,采用投加次氯酸钠进行氧化控制,探讨不同剂量下次氯酸钠对微丝菌的杀灭效果、活性污泥沉降性能的改善以及对功能微生物(聚磷菌)的损伤和恢复。结果表明,次氯酸钠使裸露于絮体外的菌丝断裂,污泥容积指数减小;随着非丝状菌的增殖和剩余污泥排出,活性污泥沉降性能进一步改善;次氯酸钠的投加量越高,对聚磷菌吸磷和释磷速率影响越大,但聚磷菌释磷速率减小的幅度小于吸磷速率。最佳投药量为5.3 g Cl/kg MLSS,此时SVI由未投加次氯酸钠时的202 m L/g降至134 m L/g,最大释磷速率和最大吸磷速率同比分别降低了11%和40%。可见,投加次氯酸钠能有效控制微丝菌引起的污泥膨胀。     

有机物对鸟粪石结晶法回收污水中磷的影响

以实验室模拟污水探究典型有机物海藻酸钠(SA)、牛血清白蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)和葡萄糖对鸟粪石结晶过程和磷回收效果的影响。结果表明,大分子有机物腐殖酸、海藻酸钠、牛血清白蛋白均使鸟粪石平衡条件溶度积PSeq增大、磷回收率下降、鸟粪石纯度降低;小分子有机物葡萄糖对磷回收影响相对较小;4种有机物均造成晶体晶形发生变化。相关性分析表明,在有机物存在下,鸟粪石结晶法的磷回收率与平衡条件溶度积PSeq、鸟粪石晶体纯度间相关性显著,其中腐殖酸存在下相关性最显著。建议在采用鸟粪石法回收污水中的磷时采取措施降低大分子有机物的含量,从而提高鸟粪石结晶法的磷回收率。     

污泥作为污水厂内碳源的水解特性及工艺选择

随着各地污水厂出水水质对氮、磷要求的日益提高,强化脱氮除磷成为必然要求,但是我国多数污水厂由于多种原因导致进水碳源不足,尤其是进水SCOD、VFAs的匮乏,直接影响了生物脱氮除磷的效率,甚至不得已采用人工投加外碳源脱氮或者化学除磷方式以满足严格的出水氮、磷要求,但这无疑大大提高了污水厂的产泥率及运行成本.充分挖掘污水厂的“内碳源”,利用污泥水解产生VFAs,不仅能有效提高除磷脱氮效率,而且可以降低污水厂的污泥产量,是可持续的资源化技术.比较了初沉污泥和活性污泥的水解特性差异,介绍了污泥水解工艺的常用构型及参数选择,以及国内外一些成功的实施案例.     

SBR工艺脱氮除磷升级改造方案现场试验研究

针对某城市污水处理厂SBR系统的脱氮除磷升级改造方案进行化学除磷、生物脱氮方式的现场试验验证。当聚合氯化铝(PAC)投量120 mg/L时,可以保证出水TP浓度达到一级A标准;投加PAC降低了系统对COD的去除效率,但仍能达标,对活性污泥其他性能影响不大。试验验证的几种生物脱氮工序中,瞬时进水→曝气→搅拌(补充碳源)→曝气→沉淀→出水→闲置工序和多段进水工序可以保证出水TN达标,其中,后者不需要补充碳源,且能够保证TN和TP同时达标。     

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。     

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。     

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。     

污泥减量化工艺:HA-A/A-MCO的除磷性能及磷回收

针对污泥减量技术中对氮、磷去除能力低的问题,开发了一种具有强化脱氮除磷功能、污泥减量化的HA-A/A-MCO工艺,其通过回流释磷污泥的水解酸化来刺激磷的厌氧释放并辅以外排富磷污水进行化学固定的方式除磷.研究发现:当进入水解酸化池的厌氧释磷污泥量为进水量的2%时,水解产生的VFA导致释磷量达57 mg/L,聚磷菌的生长得到促进而聚糖菌则受到抑制;当控制侧流除磷液量为进水量的13%、化学除磷池出水磷为5 mg/L时,系统处理出水TP<0.5 mg/L;提高厌氧释磷浓度并控制化学除磷池的出水磷浓度为5 mg/L,可以提高化学药剂利用率、减少药剂用量并提高化学污泥的含磷量,HA-A/A-MCO系统产生的化学污泥含磷率高达18%,接近纯含磷化合物的含磷率,可直接用作生产磷肥的原料.     

生物除磷理论及实践新突破——从主流EBPR到侧流EBPR

基于传统生物除磷理论的带有前置厌氧区的主流生物除磷脱氮工艺,在过去近半个世纪的水体富营养化控制过程中一直发挥着主导作用。但是近些年全球范围内侧流活性污泥水解发酵项目(简称S2EBPR或SSH)得到了快速发展及应用,研究发现,这些采用侧流活性污泥发酵的污水厂出现了高效且更加稳定的生物除磷现象,但这种侧流EBPR却无法利用传统经典理论进行对照解释。这种情况下,一种可以直接利用葡萄糖及氨基酸进行发酵并释磷的新PAO菌属Tetrasphaera spp.被发现并分离,Tetrasphaera spp.在很多侧流活性污泥水解污水厂的菌群结构中相对传统Accumulibacter菌属占有更高的丰度,"Accumulibacter-Tetrasphaera"共生的"双PAOs协同共生除磷理论"及模型建立是对传统生物除磷理论的重大拓展与突破。基于污水处理生物除磷脱氮技术发展史的视角,从主流污水脱氮除磷工艺技术发展史梳理开始,对侧流EBPR现象发现及侧流发酵机理、Tetrasphaera spp.发现、生化代谢模型及其生态位、双PAOs模型的建立等方面进行了系统性梳理和总结,并结合国内外研究成果及实际案例,总结了侧流活性污泥水解发酵技术工艺构型新发展及工程化应用现状,在此基础上分析了未来侧流EBPR技术发展前景,以期为我国污水厂未来深度脱氮除磷提标改造尤其是低C/N比污水的处理提供借鉴。     

采用数学模拟评价生物营养物去除工艺的除磷效果

磷的去除与回收可以结合生物营养物的去除一并实施，通过收集厌氧池富磷上清液形成乌粪石（MAP）沉淀的方式予以实现，这同时也可提高生物除磷效果或降低生物除磷所需的最低C／P值。为此，一种考虑了磷回收的新型生物营养物去除（BNR）工艺——BCFs四在荷兰研发并应用。然而，有关磷回收以及它对生物除磷效果影响方面的信息在运行实践中仍不够清晰。采用数学模拟技术，结合代尔夫特（TUD）生物除磷代谢模型与活性污泥2号模型（ASM2），对不同运行参数下的磷回收以及它对系统工况的影响做了评价。模拟试验结果表明，存在着最佳的上清波侧流比，当侧流比大于此值时将增大磷的回收成本，而且除磷效果也将受到影响；在保证出水水质达标（〈1mgP／L）的情况下，生物除磷所需进水COD／P（可生物降解COD）最小值可由20降低到10，此时的磷回收率为36％。动态进水（变流量或负荷）模拟试验表明，其对厌氧池上清液中磷的富集略有影响，但进行磷回收时并不影响系统出水的磷浓度。     

折流式反应器中模拟尿液废水钾和磷同步回收的优化

为进一步推动磷酸钾镁沉淀法在尿液废水资源化处理中的应用,以模拟尿液废水中钾和磷的同步回收为目标,研究了折流式反应器设计和运行参数的优化。结果表明,增大反应区体积有助于沉淀物沉降和反应传质,从而提升对钾和磷的回收率,反应区/沉降区体积比为1时,钾和磷的回收率最优。投加镁源和磷源能有效提高钾的回收率,Mg∶K∶P为2∶1∶2时,钾和磷的回收率分别为49%和87%。延长反应器水力停留时间(HRT)可以提高钾和磷的回收率,HRT为10h时出水细晶含量极低,可以保证晶体的良好收集。