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编者按:磷危机导致磷回收研究与应用,这已是欧美国家在污水处理技术研发方面20多年的行动。起初,研究与应用多聚焦于鸟粪石(MgNH4PO46H2O),主要是因为污水中普遍含有镁、铵及其磷酸盐,且鸟粪石中P2O5含量高达51.8%(以MgNH4PO4计),比天然磷矿最高46%的P2O5含量还要高。大多数文献显示,鸟粪石通常在pH=9.0~10.7的碱性条件下可以形成。然而,这只是用XRD比对天然鸟粪石衍射峰作出的结论。实际上,XRD仅能对晶体物质分析,而对大多无定形沉淀物难以比对。所以,XRD分析是定性的而非定量。我们采用酸解元素分析法对所获得的回收磷酸盐产物分析发现,碱性pH下很难获得高含量鸟粪石,当pH=10.5时沉淀物中根本就不存在鸟粪石。进言之,形成高鸟粪石含量(90%)的pH在接近中性(7.0~7.5)范围。但在中性pH条件下,形成鸟粪石的速度异常缓慢,需要催化加速。但是,加速手段势必导致回收成本剧增。另一方面,作为一种缓释肥,鸟粪石很少直接被用作肥料,大多数情况下鸟粪石应该是被送至化肥厂作为磷矿石加工磷肥。在化肥厂,所有磷酸盐化合物或被酸解或被热解后提取磷酸盐(PO43-)后制作磷肥。可见,污水处理没有必要聚焦鸟粪石,应该因地制宜回收下游企业可以接收的其它高磷酸盐含量化合物。这一学术观点,于2013年发表在《Environmental Science & Technology》的Viewpoint栏目。现将观点整理为中文分享大家。
磷是地球所有生命形式的一种无可替代的宏量营养元素,也是一种难以持续供应的自然资源。据估计,如果人类对化肥需求保持每年3%增长速度,剩余可利用的磷矿石储量将在50年内耗尽。减少磷矿使用量将有助于储量持续相对延长,这就需要对污/废水以及牲畜粪便中储存的磷进行回收。因此,从污水中去除营养物实际上近年已与磷回收有机结合。
鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O)通常被认为是最佳的磷酸盐回收产物,因为它含有51.8%的P2O5(以MgNH4PO4计),并有可能被用作缓释肥料。然而,如果考虑到经济和生命周期成本,很明显,基于磷酸盐回收鸟粪石可能并不是最好的方法,这是因为:1)从真实污水中生产高含量鸟粪石较为困难,也不经济;2)在肥率方面,鸟粪石并比其它磷酸盐类化合物具有明显优势,它也不是化肥工业所青睐的唯一磷酸盐类矿物质。
学术文献与工程实践均显示,鸟粪石沉淀通常需在碱性条件下进行,这一碱性条件通过可以通过投加碱性物质或吹脱CO2来完成。人们通常理所应当地认为,在pH=9.0~10.7范围内,只要镁、铵与磷酸盐之间存在适当的摩尔比(1:1:1)时,便可以很容易形成鸟粪石沉淀。在矿物组分分析时,X射线衍射(XRD)经常被用来描述所收获的结晶沉淀物,主要是通过与参照物——天然纯鸟粪石进行衍射峰位置和强度进行比较确定。但是,XRD并非是一种定量分析方法,那些无定形沉淀物很容易因此被忽略。这就常常误导了很多人,他们认为XRD可以确定鸟粪石的存在与否与含量。而事实上,XRD只能定性确定是否存在鸟粪石,但并不能定量之。
实际上,广泛报道在高pH值(>9.0)下形成的鸟粪石实际上可能都是一些含量极低或根本没有鸟粪石磷酸盐化合物。这可以通过对沉淀物酸溶后的元素分析来清晰揭示,如图1所示。图1表明,能够形成鸟粪石晶体的最佳pH值范围(鸟粪石含量≥90%)实际上接近中性pH值,而不是文献报道中通常引用的碱性pH值。只有在pH=7.0~7.5时才能获得高含量(>95%)鸟粪石沉淀物。在pH值为8.0~9.0时,鸟粪石含量下降到30~70%左右,超过pH>9.5时,鸟粪石含量急剧下降至<30%。更高pH(>10.5)会导致沉淀物中鸟粪石完全消失(图1)。沉淀物中NH4+含量随着pH值增加而下降,这可能是由于NH4+离子转化为NH3。此外,还可能形成少量K-鸟粪石(MgKPO4);沉淀物中Ca2+出现充分表明,在实际污水中采用高pH值会带入外来离子,从而使杂质进入沉淀物(图1)。
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越来越多的污水处理厂在实践营养物回收,其中磷是最常见的回收物质之一。除了应对日益严格的出水磷浓度之外,污水厂除磷的动机还包括解决管道和工艺设备的鸟粪石结垢的问题(污水处理设备常常会在长期运行中积累了大量鸟粪石形态的矿物质附着物,对管道和设备造成破坏),还能变成可销售的肥料,成为污水
编者按:在最近一期有关“磷回收无需聚焦鸟粪石”观点下,其它形式磷回收产物研究亦有开展。在此方面,污泥厌氧消化过程中蓝铁矿引起国内外研究人员的兴趣。蓝铁矿(Fe3(PO4)2·8H2O),具有同鸟粪石P2O5含量不相上下的磷酸盐化合物,其化学稳定性很强、回收用途极为广泛、经济价值更高。基于此,本期将
概述:鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O,简称MAP)是矿石的一种,属于优质缓释肥,自然界中的储量极少,主要产地为秘鲁和下加利福尼亚沿岸各岛屿,以及非洲大量聚居鸕鶿、鹈鹕和塘鹅的地区。它是一种难溶于水的白色晶体,常温下,在水中的溶度积仅为2.5×10-13。虽然鸟粪石在自然界中储量有限,但是在污水处理
位于美国芝加哥的Stickney污水厂,是世界上最大的二级处理污水处理厂,当年面临升级改造,需要增设除磷工艺的时候,选择了生物除磷,并打造了世界上最大的磷回收工厂,成为全球污水资源回收的新标杆。在污水处理这行做探路先锋吃螃蟹未必是件美事。芝加哥大区污水管理局(MetropolitanWaterReclamationD
(译者注:鸟粪石,一种磷酸盐,化学分子式Mg(NH4)PO46H2O。鸟粪石由鸟粪和动物尸体矿化而得名,是自然界最高质量的磷肥。欧洲可持续发展计划要求污水中的磷必须回收到可耕地里,保证粮食安全和改善水环境。欧洲从污水处理厂回收磷有两个主要方法,一个是向污水中加镁和铝等,生成鸟粪石回田,二是把淤
越来越多的污水处理厂在实践营养物回收,其中磷是最常见的回收物质之一。除了应对日益严格的出水磷浓度之外,污水厂除磷的动机还包括解决管道和工艺设备的鸟粪石结垢的问题(污水处理设备常常会在长期运行中积累了大量鸟粪石形态的矿物质附着物,对管道和设备造成破坏),还能变成可销售的肥料,成为污水
编者按:从污水中回收磷的理论与实践始于上世纪末的欧洲,当时只是学术界和工业界的“自发兴趣”或“业余爱好”。当磷危机进一步逼近之时,普遍没有磷矿的欧洲意识到了问题的严重性,遂纷纷开始制定有关磷回收的政府条例。特别是当污泥焚烧逐渐演变为欧洲终极污泥处置大趋势后,各国均强调更高的磷回收
摘要:地球磷危机时代已经来临,唯有发掘“第二磷矿”才能有效遏制磷的匮乏速度。剩余污泥焚烧灰分是污水的磷汇,是实施磷回收的最佳位点。因灰分中重金属含量较高,实施磷回收需要将其分离并加以利用。否则,回收磷难以与矿物磷形成竞争。比较各种灰分磷回收方法发现,热化学法中的AshDec工艺可利用金
[文章亮点]剩余污泥焚烧灰分磷回收过程中伴随着(重)金属(Al3+和Fe3+等)去除。海水淡化副产品——卤水中富含阴离子Cl-与SO42-。灰分中阳离子(Al3+和Fe3+)与卤水中阴离子(Cl-和SO42-)耦合可以生产混凝剂。将灰分中Al3+与卤水耦合获得液体聚合氯化铝(PAC),具有良好混凝效果。不同废物利用创建
对目前国内外污水和污泥回收磷技术进行了总结。污水处理过程中,可以从污泥脱水清液、消化后浓缩污泥和污泥焚烧飞灰中进行磷回收,回收率最高可以达到90%以上。磷回收的产品主要有磷酸铵镁、磷酸钙、磷酸等,可以进一步加工成化肥或者用作磷化工原料。对上海市污水处理厂的研究表明,典型进水中磷含量
编者按:在最近一期有关“磷回收无需聚焦鸟粪石”观点下,其它形式磷回收产物研究亦有开展。在此方面,污泥厌氧消化过程中蓝铁矿引起国内外研究人员的兴趣。蓝铁矿(Fe3(PO4)2·8H2O),具有同鸟粪石P2O5含量不相上下的磷酸盐化合物,其化学稳定性很强、回收用途极为广泛、经济价值更高。基于此,本期将
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,而城市化后的现代卫生排水设施使其断了回归土地之路,导致其呈直线流动形式从陆地逐渐流向海洋。磷危机已经出现,没了磷便意味着人类食物从此会断档,这个时间很快,最多也就100年的功夫。前几期推送已向大家介绍了农村地区应坚守“粪尿返
编者按:近年,从视污水为一无是处的废物到把它当作全身是宝的话锋显得突变。尽管污水资源化实操还存在技术、经济问题,但一时间来势汹汹的学界态势确实说明污水处理技术未来发展方向将以资源化、能源化为主要目标。这种理念的转变显然是基于人类对自身发展模式的逐渐认识与否定,遂倡导可持续发展之模
磷是生命活动不可缺少的宏量营养元素。人类食物来源——庄稼种植所需肥料中的磷目前几乎都来自一种被称为磷矿石的天然磷矿。磷矿石因化学磷肥生产几乎被消耗至尽,现有储量最多只够维持人类约100年左右的开采时间。施肥进入农田的磷绝大多数残留于土壤(随降雨冲刷而逐渐进入水体),少量转移至作物乃
磷是生物体内一种必不可少的营养元素。人体内磷大约占体重的1/10,几乎参与到所有的生化反应;同时,磷也会通过促进脂肪与脂肪酸分解而调节人体酸碱平衡。
近日,生态环境部、农业农村部联合发布《关于进一步推进农村生活污水治理的指导意见》(环办土壤【2023】24号)。《意见》明确,农村生活污水处理技术或技术组合的选择,要统筹考虑污水水质水量及其变化特点,以及区域水环境改善需求。其中,不临近重要水体且污染物浓度较低的生活污水,可结合环境景观
近日,青海省生态环境厅发布关于对拟批准发布的《农牧区生活污水处理技术指南》地方标准进行公示的通知,公示时间为2024年1月4日至1月20日。本文件界定了农牧区生活污水处理技术的术语和定义,确立了总则,提供了水量与水质、收集系统、处理系统、施工与验收、运行与维护、监测与过程控制等方面的内容
目前,国内外通用的污水处理技术主要是采用活性污泥法,此方法具有处理彻底、有机物降解率高、二次污染小、能耗低和运行管理方便等优点。但也存在微生物对环境的适应有要求,特别是水温受自然环境影响的问题较难解决。冬季运行具有水温低、污泥活性较弱等特点,增加了活性污泥的处理难度,不利于污水处
编者按:厌氧氨氧化(ANAMMOX)因无需氧气和有机物而被冠以可持续污水处理技术,以致学界对其研究趋之若鹜并愈演愈烈。然而,20多年过去了,过热的研究与少有的工程应用形成了巨大反差,这一现象耐人寻味。因此,有必要对产生这种反差现象的原因进行理性分析,以期获得对ANAMMOX技术工程应用场景以及运
吉林省四平市科学技术局发布《四平市水污染防治技术指导目录(2023年度)》,包含冬季低温污水处理厂生化池曝气间断运行技术等共15项,适用于城市污水处理厂、有机污水处理、集约化畜禽养殖粪污处理与回收利用等多个领域。四平市水污染防治技术指导目录(2023年度)
北极星水处理网获悉,11月22日,生态环境部发布关于2022年《国家先进污染防治技术目录(水污染防治领域)》(公示稿)的公示,公示期为2022年11月22日至11月28日。公示稿包括塔式A/O接触氧化污水处理装置、微氧循环流污水处理技术等38种水处理技术。关于2022年《国家先进污染防治技术目录(水污染防治
北极星环保网获悉,10月25日,天津市生态环境局发布绿色技术评审结果公示,拟将“适合我国北方地区农村生活污水处理技术集成”、“高温尾气(烟气)余热回收技术”、“WSD脱硫废水零排放”等19项技术纳入天津市绿色技术推广目录。详情如下:绿色技术评审结果公示按照《市发展改革委市科技局市工业和信
8月31日,聊城市新水河污水处理有限公司准四类水提标技术改造工程EPC招标公告发布没项目计划总投资约10464.37万元。该项目总占地面积4865.76平方米,对原有二沉池重新进行功能分区,同时完善原有自控系统、脱泥系统、除臭系统、配电系统,配套建设厂区道路、管道、给水、排水、绿化、消防公共工程;新
在碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局的背景下,污水处理与资源化技术必将朝着“绿色低碳化”的方向迈进,为膜法污水处理技术的发展带来了严峻挑战,也为技术的更新迭代带来了重要机遇。在绿色低碳要求下实现膜法污水处理的理论与技术创新,对于支撑双碳背景下膜法污水处理技术的可持续发展具有重
2022年7月22日,由中国市政工程中南设计研究总院有限公司(以下简称中南市政院)主编的中国勘察设计协会标准《城镇给水臭氧活性炭处理技术规程》、《水解酸化污水处理技术规程》在北京顺利通过审查。中南市政院副总工兼科研院院长万年红、科研院副院长雷培树和邹磊、科研院总工刘海燕等作为主编单位代
日前,江西省萍乡市人民政府印发萍乡市节能环保产业“十四五”发展规划,该规划指出,萍乡市节能环保产业脱胎于工业陶瓷、冶金、石油化工领域,从载体起家,陶瓷蜂窝体、氧化铝、分子筛、陶瓷膜管等品类齐全。“十四五”期间将立足环保陶瓷、催化剂等环保新材料基础赛道,继续保持并强化在耐酸陶瓷、化
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