以鸟粪石的形式在污水处理厂回收磷的研究.pdf

CODCr、 BOD5、 SS、NH3- N 均能达到处理要求, 对 TP 的 去除效果稍差, 超标率达 38. 5, 但是其平均去除率 可以达到 65. 5 ,这比传统的二级生物处理法 除专 门除磷工艺以外 对磷的去除率为 30～ 50高得 多 [ 3] 。因此CRI 系统在对河流污水的治理中还是具 有很大优势的。 4 结论 人工快速渗滤系统在处理生活污水和受污染的 河流水时 ,均能达到较好的处理效果,除总磷外,处理 生活污水其出水 CODCr为 5. 0～ 26. 0 mg L ,SS 为1. 7～ 10. 0 mg L , NH3- N 为 0. 30 ～ 2. 31 mg L , 可以 达到 GB18918 -2002 中的一级标准中的 A 标准; 处理受污 染的河流水时, 其出水CODCr为8. 0～ 26. 0mg L ,BOD5 为 1. 0 ～ 6. 0 mg L , SS 为 2. 0 ～ 6. 0 mg L , NH3- N 为 0. 17～ 2. 54 mg L, 可以达到 GB3838 -2002 中的 V 类 标准要求。而且该工艺设备简单 , 基建投资少, 运行 成本低 ,运行管理简单 , 是值得推广的新型污水处理 工艺 。 参考文献 1 何江涛, 钟佐, 汤鸣皋, 陈鸿汉. 人工构建快速渗滤污水处理系统 的试验研究. 中国环境科学, 2002. 22 3 239～ 243. 2 汪民, 吴永锋, 钟佐等. 污水快速渗滤土地处理. 第 1 版. 北京 地 质出版社, 1993. 3 况琪军, 胡征宇, 夏宜. 污水处理生物技术的应用. 长江流域资源与 环境, 2003. 12 3 259～ 264. 作者通讯处 李正昱 518109 深圳市龙华镇美丽家园南 3C503 电话 13713781415 E -mail lzy1264126. com; lzy1264sohu. com 2004- 05-27 收稿 以鸟粪石的形式在污水处理厂回收磷的研究 王绍贵 张 兵 汪慧贞 北京建筑工程学院城建系, 北京 100044 摘要 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。 关键词 鸟粪石 磷回收 污水厂 1 引言 磷是所有生命形式不可缺少的营养元素 ,是一种 不可再生 ,不可替代的资源 [ 1,2] 。磷也是造成水体富 营养 化 的 重 要 因 素 , 当 水 体 中 总 磷 浓 度 达 到 0. 02 mg L ,水环境的生态平衡就被破坏 。环境水体 中80的磷来自于生活污水的排放 , 因此要求城市 污水处理厂在去除生活污水中有机物的同时也必须 去除其中的磷。 污水处理厂回收磷既是磷资源可持续发展的需 求,也是改善现有污水处理厂运行状况的有效措 施 [ 3] 。在我国 ,污水处理厂回收磷的研究还处起始阶 段。本研究在北京某污水处理厂进行了磷回收的小 试实验 ,研究磷回收中的一些重要参数 , 为进一步深 入研究提供基础 。 2 以鸟粪石形式回收磷的原理 目前多采用以磷酸钙盐和鸟粪石沉淀的形式从 污水中回收磷。磷酸钙盐是自然界磷矿石的主要成 分,而鸟粪石可直接作为磷肥, 是一种极好的缓释磷 肥。污水处理厂中选择的回收点为溶解性磷富集处, 如主流工艺 即污水处理流程 中的厌氧段末端上清 液,以及侧流工艺 即污泥处理流程 中的厌氧消化上 清液和脱水滤液等。 鸟粪石是一种白色晶体状物质, 正菱形晶体结 构,化学成分为 MgNH4PO46H2O , 英文缩写为 MAP 。 它的 P2O5含量约为 58. 0, 是一种极高品位的磷矿 石,自然界中的储量极少 。当溶液中含有 Mg 2 Mg 、 78 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 NH4 N 以及 PO 4 3- P , 且离子浓度积大于溶度积 常数 Ksp而处于过饱和状态时 ,会自发沉淀生成鸟粪 石,鸟粪石的溶解度随 pH 值的增高而降低 , 因而升 高溶液的 pH 值会促进鸟粪石的结晶沉淀。溶液中 Mg 2 Mg 、 PO 4 3- P 的浓度以及 Mg2 PO 4 3-的比率 也会影响磷的回收率 。此外, 以鸟粪石的形式回收磷 还与结晶反应速率、水力停留时间 、 水温相关。因此 pH 值 、 Mg P 比率、结晶反应速率 、 水力停留时间等是 进行磷回收的重要参数。 3 实验方法 3. 1 实验原水 该污水处理厂采用传统 A 2 O 工艺, 污泥经重力 浓缩 、 两级中温厌氧消化、脱水后外运填埋 。流程图 如图 1 所示 。 图 1 污水处理厂污泥处理流程及进行磷回收的方案 适于进行磷回收的原水为溶解性磷富集的消化 池上清液及污泥脱水滤液 。水质特点见表 1, 2 种原 水中溶解性磷含量均较高, 但是消化上清液的 SS 值 比污泥脱水滤液高出许多 ,且消化上清液经离心处理 后的SS 值仍达1 200 mg L之多。污泥脱水滤液的 SS 值较低 , 经 30 min 的 自由沉 淀, SS 值 就可 降至 100 mg L左右, 因而选用经预处理的脱水滤液作为小 试原水。 表 1 脱水滤液以及消化池上清液的水质情况 项目 PO43 -NH4Ca2 Mg2 CODCr SS mmol L- 1 mgL- 1 温度 ℃ pH 污泥脱水滤液 2. 6～6. 012. 1～ 24. 03. 20. 841821067287. 6 消化池上清液 2. 8～6. 319. 6～ 31. 65. 21. 12105440000327. 3 3. 2 实验方法 试验前先分析原水中溶解性磷 、 氨氮 、 钙镁离子 等的含量 ,并依此算出所需投加的药剂量。而 I . celen 和M. turker 等提出稍过量的Mg 2和 NH 4 能提高磷 的回收率, 并建议Mg 2 、 NH4 与 PO 4 3-的最佳比率为 1. 2∶ 1. 2∶ 1 [ 4] 。因原水中 NH4 与 PO 4 3-的比率约为 6∶ 1 表1 , 要使磷回收产物为鸟粪石仅需提高原水 中镁离子的浓度即可 。本实验选用氯化镁作为外加 镁源, 并控制投加镁源后的水样中 Mg 2∶ PO 4 3- 为 1. 2∶ 1。 每次试验取 500 mL 水样 , 进行搅拌的同时依 次滴加氯化镁 1 mol L 和氢氧化钠 1 mol L 溶液,使 溶解性磷以鸟粪石的形式沉淀 。 4 结果与分析 4. 1 时间的影响 当水样的 pH 值升至 9. 3 ～ 9. 4,水样温度为20 ℃ 左右时 ,加入足够镁离子后 ,污水中的 Mg 2 、 NH4 以 及PO4 3-达到过饱和, 处于不稳定状态。结晶的诱导 期非常短, 反应迅速进入晶体成核阶段 , 并可肉眼观 察到结晶沉淀过程 图2 。在反应时间不到 1 min 的 情况下 ,溶解性磷浓度即达到平衡, 回收率达 95以 上。因而, 在后续试验中取1 min作为反应时间。 图 2 溶解性磷浓度及回收率与反应时间的关系 4. 2 pH 值的影响 原水样的 pH 值为 7. 61,反应时间控制为 1 min。 原水中溶解性磷的浓度为 3. 46 mmol L, 为使其中 Mg 2与 PO 4 3-的比值为 1. 2∶ 1,经计算需滴加 1 mol L 的氯 化 镁 1. 7 mL , 即 水 样 中 镁 离 子 浓 度 达 4. 2 mmol L 。 当滴加氢氧化钠溶液提高水样的 pH 值 时,水样中溶解性的磷浓度逐渐降低, 最终达到平衡 图 3 。 很明显, pH 值升高有利于提高磷的回收率。 为使磷的回收率 90, pH 值应不低于 8. 96, 可选 9. 3～ 9. 4 作为最佳的 pH 值范围 。 图3 溶解性磷浓度及回收率与pH值的关系 4. 3 水温的影响 污泥经过中温厌氧消化处理 ,即使在北方冬季, 脱水滤液的最低温度仍可维持在 10 ℃左右 ,夏季时 79 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 的温度约为 27. 5 ℃。由于鸟粪石的溶度积与温度有 关,实验中考察了水样温度变化对磷回收的影响 图 4 。 当温度高于 30 ℃时, 磷的回收率低于 90。 如污泥脱水滤液的温度变化范围为 10. 5 ～ 27. 5 ℃ 时,可不考虑温度变化对磷回收的影响 。 图 4 磷的回收率与温度的关系 4. 4 磷负荷变化的影响 溶解性磷浓度及回收率与磷负荷的关系见图 5。 在pH 值、反应时间等条件相同的情况下 , 尽管原水 样中溶解性磷浓度不同, 但沉淀反应后残余的溶解性 磷浓度基本相同, 约为 10 mg L 。即反应的平衡常数 不随磷的浓度升高而变化 。因而原水样中溶解性磷 浓度越高, 单位体积的原水中回收到的磷产物也越 多。在生产运行中 ,应尽量减少侧流的流量 ,使溶解 性磷的浓度在侧流中浓缩, 提高磷在侧流中的浓度。 这不仅可以有效的减少磷回收反应器的容积 ,也可提 高磷回收的效率及回收产物的纯度 。 图 5 溶解性磷浓度及回收率与磷负荷变化的关系 4. 5 氨氮变化的影响 原水中 PO4 3-的浓度为 3. 46 mmol L ,NH 4 的浓 度为 19. 03 mmol L , 因而水样中 NH4 的量不仅能够 满足生成鸟粪石所需 ,还约富余 200 mg L 。如图 6 所 示,水中的氨氮浓度随着溶解性磷浓度降低而减少。 磷回收不仅能够降低原水中溶解性磷的浓度 ,还能去 除一部分氨氮, 减轻泥流废液回流至污水处理工艺首 端而导致氮的负荷增高。 图 6 氨氮浓度随沉淀反应的变化情况 5 结论 磷是不可再生的资源 ,且正日渐匮乏 。从污水处 理厂回收磷 ,使得磷资源在人类活动中形成一个闭合 的循环,实现了磷资源的可持续发展 。根据本实验可 得出以下结论 1 以形成鸟粪石形式回收磷,其沉淀反应迅速, 1 min 后反应即达到平衡。 2污泥脱 水滤 液温度 变化 范围在 10. 5 ～ 27. 5 ℃,对磷回收率的影响不大 。 3 pH 值是鸟粪石沉淀反应的关键参数 , 最佳 pH 值范围为 9. 30～ 9. 40。 4 在 pH 值 、 水温等条件一定的情况下 ,原水中 溶解性磷浓度越高越有利于磷回收 。 5 以鸟粪石的形式在侧流中回收磷不仅能降低 水中溶解性磷的浓度, 也能降低氨氮的浓度 ,从而减 少污水处理工艺的氮磷负荷, 改善处理效果。 参考文献 1 Bill Duley . Recycling phosphorus by recovery from sewage . CEEP, Second International Conference on the Recovery of Phosphorus from sewage and animal wastes, Noordwijkerhout , The Netherlands. 2001. 2 Phosphorus availability in the 21stcentury management of a non -renewable resource.CEEP , Second International Conference on the Recovery of Phosphorus fromsewageandanimalwastes, Noordwijkerhout, The Netherlands. 2001. 3 K. Kumashiro, H. Ishiwater, and Y. Nawamura. A Pilot plant study on using seawater as a magnesium source for struvite precipitation. CEEP , Second International Conference on the Recovery of Phosphorus from sewage and animal wastes, Noordwijkerhout , The Netherlands. 2001. 4 I. Celen, M. Turker. Recovery of ammonia as struvite from anaerobic digester effluents. Environment technology , 2001. 22 1263～ 1272. 作者通讯处 王绍贵 100044 北京建筑工程学院城建系 通讯联系人 汪慧贞 100044 北京建筑工程学院城建系 电话 010 68322128 E -mail wangshaogui163. net 2004- 11-30 收稿 80 环 境 工 程 2005年 6 月第23 卷第3 期 STUDY ONP-RECOVERY AS GUANO FROM WASTEATER TREATMENT PLANT Wang Shaogui et al 78 Abstract Phosphorus is a non -renewable and limited resource, and is also the key element that causes eutrophication of waters. In recent years, with the decrease of world s phosphorus resource, many phosphate recovery processes have appeared inwastewater treatment plants. While in China, the stuy of this area is still in the beginning. So , the authors have done some work in order to analyze the parameters of the phosphate recovery. And based on the parameters, further research will be done. Keywords guano, phosphate recovery and wastewater treatment plant PREPARATION OF BRICK FROM USED SAND IN CASTING PROCESS AND ITS ECONOMIC ANALYSISYang Jiakuan et al 81 Abstract Investigations have been carried out into development of bricks from used casting sand in Shiyan Casting Base of Dongfeng Automoblie Company . The study revealsthat the good quality bricks canbe producedwith the addition of cement lessthan 3wt. The compressive strength over 15 MPa have been obtained after 28 days curing at ambient conditions. The bricks reach the standard of MU15 high quality products GB11945 -1999. According to the cost -benefit analysis, the cost of a brick of 240 mm 115 mm53 mm can be controlled under RMB 0. 1 yuan. The results show that the bricks from used sand have good economic benefits. Keywords used casting sand, non -fired bricks, compressive strength and curing at ambient conditions ASTUDYONDISPOSALOFSLUDGEOFTHEA OPROCESSOFMICROBIAL DENITROGENATIONENHANCEDBYZEOLITEANDSYNCHRONOUSCHEMICAL PHOSPHORUS REMOVAL IN THE TREATMENT OF MUNICIPAL WASTEWATER Cheng Guanwen et al 83 Abstract The pilot test result showed that, after addition of suitable content zeolite to the A O tank, the sludge contained zeolite had a low resistance and a high membrane flux . And the heavy metals were inactivated in municipal wastewater and non degradable organic matters were adsorbedby the sludge contained zeolite, aswell as the sludge compressibility was decreased. Besides, it also changed the chemical composition of the sludge and added the inorganic substances such as silicon, aluminium, potassium and sodium, and evidently influenced the way to reuse the sludge. Keywords disposal of sludge, zeolite, nitrogen and phosphorus removal and municipal sewage ACTIVE CONTROL OF DYNAMIC WIND SPEED IN ENVIRONMENTAL WIND TUNNEL Zhang Hongyan et al 86 Abstract This paper presents a for active control of dynamic wind speed in environmental wind tunnel based on Kingivew 6. 0. It setsup the communication between Kingiview and transducer of ACS400 using Modbus Protocol. The computer and transducer were connected through the RS232 to RS485 converter, and then the power system was driven to obtain the sinusoidalwind sequence in wind tunnel. It provides a basis and effective means for further research on simulation of all sorts of typical gusts. Keywords gust, environmental wind tunnel test, Kingiview 6. 0, control system and ACS400 transducer THE APPLICATION OFFUZZY MULTIPLE ATTRIBUTE DECISION MAKING FOR SITE SELECTION OF LANDFILLShao Guoxia et al 88 Abstract According to the fuzzy characteristics of the effect factors and its weight of site selectionof solid a landfill, it isproposed adopting the of fuzzy multiple attribute decisionmaking to solve the problem of site selection of landfill. On the basisof analyzing the importanteffect factors of site slection of the landfill, it is set forth thinking, principle and of the landfill site optimization by adopting fuzzy multiple attribute decision making. An actual example is used to demonstrate feasibility and rationalization of the for site selection of solid waste landfill. Keywords landfill, site slection, multiple attribute and muzzy decision making Manager Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road, Haidian District , Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E-mail Addresshjgc hjgc. com. cn hjgc mail . yj. cn. net WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23,No. 3, Jun. , 2005