登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
探究干扰因子对蓝铁矿生成的干扰作用及程度,需要事先确定一个合适的羟基铁投加浓度(300mg/L),并在此基础上按照Fe与X(Mg2+、Ca2+、Al3+、S2-)的不同比例(10∶1、2:1、1∶1)添加干扰因子(见表2)。在添加腐殖质影响试验中,因实际污泥中腐殖质含量较高(VSS的6%~20%),所以3组试验(HA1、HA2、HA3)的腐殖质添加浓度分别为5%、10%、20%。
02 结果与分析
Fe2+与PO43-浓度变化及外加干扰因子的影响
Fe3+在厌氧消化系统中会被异化金属还原菌 (DMRB) 还原为Fe2+。如图a所示随厌氧消化的进行,系统中可提取的Fe2+浓度逐渐升高,在消化结束时Ⅰ~Ⅴ系统内Fe2+浓度分别为201.4、303.4、402.6、498和580.1mg/L,均接近系统内总铁(TFe)浓度,其中,C组(空白组)中始终未检测出Fe2+。试验表明,添加至系统中的Fe3+几乎100%被还原为Fe2+;被还原的Fe2+主要以化合态形式存在于污泥中,各系统中溶解态Fe2+均分布于0~10mg/L浓度范围内,且与TFe浓度无明显关联。
FeOOH可有效去除厌氧消化系统中的磷,且随FeOOH添加量的增加,磷去除率也逐渐提高。图b显示,第10天后各反应瓶中TP浓度基本稳定,分别为69.8、12.1、4.7、1.6、0.4和0.2mg/L,反应系统(TFe≥300 mg/L)对TP的去除率高达90%。
图2显示了添加Ca2+与S2-对反应系统内TP的影响。宏观上,添加Ca2+后促进了磷的去除,且随Ca2+浓度的增加系统内P浓度降低。Ca2+对P去除的促进作用归因于Ca2+本身是一种化学除磷剂,其与PO43-反应可生成难溶磷酸盐,如羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH,HAP]和磷酸钙。添加S2-对系统中P去除效果的影响刚好与Ca2+等金属离子相反,S2-降低了系统对P的去除效率,而且S2-添加浓度越高则消化系统的除磷效果越差,这是因为S2-与Fe2+会生成难溶性的硫化亚铁(FeS)以及黄铁矿(FeS2)。
图3显示了添加Ca2+后消化系统内Fe2+浓度的变化情况。添加Ca2+并没有对Fe3+的最终还原能力造成影响,反应至周期一半时(10天)各测试瓶中的Fe2+浓度均可以达到几乎与Fe3+一致的投加浓度(300mg/L),说明添加的Fe3+在异化金属还原菌(DMRB)的作用下全部被还原为Fe2+。然而,在反应初期,Ca2+对铁的还原速率还是存在一定程度的抑制作用,而且随着Ca2+浓度的增加而增强。这种微弱的抑制作用主要是因为Ca2+水解后具有一定的絮凝效果,絮凝作用在一定程度上会阻碍DMRB与羟基铁颗粒之间接触,造成Fe3+还原出现滞后现象。添加Al3+与S2-对系统内Fe2+的影响类似于Ca2+,不同的是S2-的生物毒性会抑制DMRB还原菌生物活性,进而抑制Fe3+的还原过程。添加Mg2+对Fe3+的还原过程则完全没有影响。添加腐殖酸(HA)表现为增加系统中Fe3+的还原速率,促进效果随着HA投量的增加而变得明显。
产物XRD表征
反应瓶中的磷 (PO43-) 与生物还原形成的Fe2+结合可生成蓝铁矿晶体,但需要进行晶体学相关表征方能确认。试验组与空白组干污泥在2θ为5°~60°范围内的XRD衍射结果显示,C组图谱未出现任何晶体特征峰,表明未加铁的空白组经厌氧消化后并没有任何晶体生成。添加FeOOH的各组污泥在11.16°、13.19°等角度均出现了相同的特征峰,表明污泥中生成了同一类型的晶体物质。经与PDF图库(JCPDS)比对发现,污泥特征峰与蓝铁矿PDF标准图谱97-003-0645比较吻合,初步显示污泥中出现了蓝铁矿晶体。此外,X射线图谱中并未出现蓝铁矿晶体以外的特征峰,这说明蓝铁矿晶体为污泥 (粉末) 中唯一晶相。根据X射线衍射特性,利用Bragg方程可计算2θ值(8个X射线衍射强峰值),并与实测值进行比对。结果表明,2θ计算值与实测角度值高度吻合,仅存在0.6%误差,基本可以确认消化污泥中生成了蓝铁矿,并以晶体形式分布于污泥中。在光学显微镜下可以观察到很多蓝色菱形状晶体,如下图,与上述结果相吻合。
产物化学剖析
对产物进行确定后,应进一步确定其产量:采用Hupfer法对消化污泥进行分级提取,如图所示。磷提取结果显示,包括空白组(C)在内的各组污泥HCl提取磷(Ca-P)浓度以及HNO3提取磷(残渣磷)浓度比较稳定,并未随铁浓度增加而发生明显改变,表明外源铁引入并不会显著改变这两部分磷含量,故此不再进一步分析。随FeOOH添加量的增加,H2O提取磷、HAc提取磷以及NaOH提取磷的比例发生显著变化。其中,H2O提取磷即可溶性磷占污泥总磷的比例呈现下降趋势,由未加FeOOH组的8.2%下降至Ⅴ组的1.0%,表明PO43-与Fe2+的结合能力优于PO43-与污泥之间的吸附力(静电等作用力)。
厌氧消化系统中的碳酸盐(MCO3)主要来源于人工培养污泥过程中添加的NaHCO3(用作PH缓冲剂)和厌氧消化过程中产生的碱度。碳酸盐矿物质可以吸附一定量的PO43-(碳酸盐吸附的PO43-以MCO3-P表示)。此外,CO32-能与Fe2+结合生成菱铁矿(FeCO3)。因此,污泥厌氧消化系统中会出现CO32-与Fe2+竞争PO43-现象,同时CO32-会与PO43-竞争Fe2+,下图显示了CO32-、Fe2+、PO43-三者之间的相互关系。
铁生物还原与蓝铁矿生成机理
铁生物还原作用是指一类特殊微生物(异化金属还原菌DMRB)进行的生物氧化还原反应,Fe3+作为电子受体而被还原为Fe2+的过程。在生物还原过程中,以挥发性有机酸(VFAs)、氨基酸等有机物作为电子供体(碳源),Fe3+作为电子受体。铁还原过程(Fe3+→Fe2+)是蓝铁矿生成的关键步骤。铁还原过程有化学还原和生物还原两种,但在厌氧消化系统中异化金属还原菌(DMRB)的生物还原作用明显为主导途径,如图所示。铁的Pourbaix图显示,在还原性(ORP为负值)及P H值<8.0水环境中,铁元素主要以Fe2+形式存在。通常,厌氧消化系统的ORP维持在-350~-450 mV,PH值保持在中性至弱酸性。这就是说,厌氧消化系统中的Fe3+在环境条件适宜时会被DMRB还原为Fe2+,除非ORP和PH值同时升高。
蓝铁矿生成可以概括为两个过程:(1)有机磷向磷酸盐(PO43-) 转化以及铁还原 (Fe3+→Fe2+);(2)蓝铁矿生成并以晶体形式析出。污泥厌氧消化系统恰能满足蓝铁矿的生成条件,所以,蓝铁矿可以按图所示过程生成。
厌氧消化产物变化
试验过程中当反应瓶系统稳定后,pH值为7.0~7.4、ORP为-450~-400mV,表明处于正常厌氧消化所需pH值与ORP范围。水解、酸化发生在厌氧消化初期(1~3d),总挥发性有机酸(TVFAs)在各试验组间未有明显差别,如下图所示。下图显示的TVFAs数据并非水解、酸化积累量,而是一个过程量,因为在VFAs产生的同时亦有甲烷等细菌的消耗。加入FeOOH对厌氧消化中水解、酸化过程的影响需结合CH4产量以及有机物降解率数据综合分析。
03 抑制剂对蓝铁矿生成的影响
下图显示了添加Ca2+后消化污泥中形成的磷化合物分布。HNO3提取P在污泥中含量不是很高,但比较稳定,占比在11%~16%之间。这部分P含量与羟基铁的添加以及Ca2+介入无关,故不对这部分P含量作更多的分析。NaOH提取P主要包括Fe-P、Al-P及有机-P。因消化底泥为试验培养的不含Al、Fe元素的活性污泥,所以,空白组污泥中NaOH提取P仅为有机-P,试验组的NaOH提取磷则包含有机-P和蓝铁矿(Fe-P)。试验虽测试了多种干扰因子影响蓝铁矿生成,但均采用相同试验/分析方法,Ca2+之外的其他干扰因子影响见表3。Mg2+对磷化合物种类的影响与Ca2+类似,但抑制程度较Ca2+要弱,主要还是因为各自形成的磷酸盐产物在溶解度上的差别。表3数据显示,在相同添加浓度条件下,Al3+对蓝铁矿生成的抑制程度最大,Fe /Al为1∶1时对蓝铁矿生成抑制率达100%。硫化物对蓝铁矿生成的抑制作用是可以被解除的,加入过量铁盐即可屏蔽S2-的干扰。HA对Fe2+的吸附络合可阻碍PO43-与Fe2+反应,抑制蓝铁矿生成。
04 结论
(1)Fe3+在厌氧消化系统中会被异化金属还原菌(DMRB)还原为Fe2+,而Fe2+与细胞裂解释放出的PO43-则可生成蓝铁矿。
(2)在添加羟基氧化铁的条件下,铁浓度为600mg/L时消化污泥中可生成204mg/gDS蓝铁矿,且CO32-不会干扰蓝铁矿的生成。
(3)Fe3+被生物还原时,DMRB会与产甲烷细菌(MPB)争夺电子供体,一定程度上会抑制厌氧消化产CH4。但是,外加的Fe3+亦提供了MPB所必需的Fe元素,从而刺激酶活,促进厌氧消化。正、负影响的综合结果是蓝铁矿生成对厌氧消化产CH4过程表现为促进作用。
(4)Mg2+、Ca2+、Al3+、S2-都会对蓝铁矿的生成造成抑制作用,且随浓度的增大而增大。且厌氧消化系统中不存在能缓解或者屏蔽Al3+抑制蓝铁矿生成的阴离子;溶液中存在CO32-和SO42-在一定程度上可缓解Mg2+与Ca2+的抑制作用,但不能完全解除 Ca2+对蓝铁矿生成的抑制;溶液中存在金属离子(Fe2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+等),可以屏蔽腐殖酸与S2-对蓝铁矿生成的抑制影响。
(5)各干扰因子对蓝铁矿生成的抑制程度顺序为: CO32-<HA<S2-<Mg2+<Ca2+<Al3+。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
摘要:本文概述了德国埃尔朗根(Erlangen)最先进的现代化污水处理厂的发展历程及其显著特点。这座污水处理厂集成了最前沿的污水处理技术,展现了卓越的污染物减排能力。在处理过程中,特别关注了微污染物的去除,以进一步提高水质的净化水平。自2020年以来,埃尔朗根污水处理厂实现了能源自给自足的重
我们琥珀本次将着重推介HUBER的产品线及综合解决方案,它们聚焦于资源回收与节能减排的前沿技术。详细而言,琥珀将首次展出污水处理厂中领先的碳回收与纤维回收方案,并分享德国在市政污水处理中针对微污染物的专业处理策略。同时,还将揭示鸟粪石回收和污水热能回收方面的最新技术成果。另外,车载式
研究背景近年来,随着城市化进程加快以及经济的快速发展,城市生活污水排放总量迅速提高。为了改善水环境质量,保护自然水资源,我国对于城市污水处理提出了更高的要求。在城市污水处理厂中,污水中有机物、氮、磷等污染物通常采用生物处理与化学处理法去除,其中化学处理是指向污水中投加混凝剂、絮凝
全量化处理垃圾渗滤液通常需要采用多个工艺和步骤,以实现综合处理、减量化和资源回收的目标。以下是一般的全量化处理垃圾渗滤液的主要步骤和工艺:1.固液分离:使用物理方法将垃圾渗滤液中的固体和液体分离。常见的固液分离方法包括沉淀、过滤、压滤或离心等。通过这一步骤可以获得固体污泥和澄清液。
污水处理是能耗密集型行业,欧美发达国家的输送、净水、配水以及污水的总能耗约占全社会总能耗的3~4%,其中污水处理能耗约1~2%。中国污水处理行业虽起步较晚,但近二三十年发展迅速,尤其是随着排放标准的愈加严格以及其他高耗能行业的逐步转型,国内污水处理行业能耗也会逐渐趋近于国际的同类水平。在
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
人类目前面临的环境压力迫使我们不得不发展循环经济,而强调纳入生态循环的蓝色发展则突显人类回归自然的属性,也是对我们祖先“天人合一”信念的坚守。传统污水处理固然可以清洁污水,但高能耗、高物耗摧毁其中资源/能源的作法难以持续维系。鉴于此,经过多年务实国内外合作,我们特意打造了旨在物质/
十年前,如果有朋友邀你周末去污水处理厂游玩,你可能觉得ta要你去下边这样的地方:当然现在污水厂都变美了,起码能达到这个样子:但如果我说下边这个也是个污水厂,而且它还会随季节变色,你信吗?气候与环境公园这座污水厂位于丹麦一个叫Hillerd的小城。这个人口只有5万左右的小城,3年前有了新地标
[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
8月26日,广东省生态环境厅等8部门印发《广东省甲烷排放控制工作方案》,提出到2025年,甲烷排放控制政策、技术和标准体系逐步建立,甲烷排放统计核算、监测监管等基础能力有效提升,甲烷资源化利用和排放控制工作取得积极进展。城市生活垃圾资源化利用率和城市污泥无害化处置率持续提升,污水处理甲烷
广西壮族自治区生态环境厅发布《广西甲烷排放控制实施方案(公开征求意见稿)》,广西自治区将加强甲烷排放统计核算、监测监管等基础能力,推进甲烷资源化利用和排放控制工作,强化大气污染防治与甲烷排放控制协同。自治区生态环境厅关于《广西甲烷排放控制实施方案》公开征求意见的公告为贯彻落实生态
7月16日,江苏常州市江边五期及污水资源化利用工程-深床滤池工程设计采购施工一化(EPC)中标候选人公示,第一中标候选人上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司,投标报价74933440.20元。招标人常州市城市排水有限公司。常州市江边五期及污水资源化利用工程-深床滤池工程设计采购施工一化(EPC)
2月2日,常州市江边五期及污水资源化利用工程-污泥处理工程设计采购施工一体化(EPC)中标候选人公示,拟确定中标人为上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,投标报价30008.888892万元。第一中标候选人:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司投标报价:30008.888892万元第二中标候选人:中机国际
为及时反映生态环保产业过往一年的发展动态,预测新一年的发展趋势,我会组织各分支机构编写了《2023年行业评述及2024年发展展望》,供环保企事业单位、专家和管理者参考。2023年行业评述01#主要政策标准#2023年是全面贯彻党的二十大精神的开局之年,是三年新冠疫情防控转段后经济恢复发展的一年,国家
北极星环保网获悉,11月7日,生态环境部等11部门印发《甲烷排放控制行动方案》的通知,《方案》提出,“十四五”期间,甲烷排放控制政策、技术和标准体系逐步建立,甲烷排放统计核算、监测监管等基础能力有效提升,甲烷资源化利用和排放控制工作取得积极进展。种植业、养殖业单位农产品甲烷排放强度稳
近日,中建一局二公司承建的常州市江边五期及污水资源化利用工程项目开工。项目位于江苏省常州市新北区,建设内容包括20万吨/日污水处理厂、600吨/日污泥厌氧消化综合处理设施、厂内光伏发电、水源热泵、河道湿地、中水管线、污水管线、泵站等。该项目是江苏省太湖综合治理的源头工程,常州市委、市政
7月14日,常州市公共资源交易平台发布了常州市江边五期及污水资源化利用工程-厂区污水处理工程中标结果公告,中标人为中国建筑一局(集团)有限公司,中标价为51095万元,工期为780天。项目选址于江边污水处理厂既有用地及厂区周边河道水系等区域。建设内容包括但不限于:污水处理厂内20万吨/日污水处
导读:近年来,“碳达峰”“碳中和”备受关注,“3060”碳目标更是大大推进了社会各界对碳减排路径和能源结构转型的深入研究。据欧盟统计局统计,2019年欧盟27国及英国、冰岛的污水和固体废物处理的碳排放量占全社会碳排放量的3.3%,是欧盟第四大碳排放部门。据美国环保局统计,2019年污水处理产生的CH
近日,上海市政总院承接常州市江边五期及污水资源化利用工程,打造“低碳、智慧、韧性”的有机废弃物资源化利用综合体。工程扩建20万m/d污水处理单元,新建600t/d污泥厌氧消化单元,配套建设光伏发电、水源热泵、厂外泵站管网等内容。低碳型有机废弃物资源化利用综合体利用电能回收、热能回收、中水回
丹麦——作为污水界学霸级的国家,一些较古老的污水厂都有超过百年的历史。时至今日,丹麦97%的污水都得到了处理,成为世界上首个应用技术创新等手段大踏步减少污水排放给水体造成负效应的国家之一。丹麦EjbyMlle污水厂这是一座已经有114年历史的污水厂,却一直在不断地升级,具有雨污同治、出水前后曝
我们琥珀本次将着重推介HUBER的产品线及综合解决方案,它们聚焦于资源回收与节能减排的前沿技术。详细而言,琥珀将首次展出污水处理厂中领先的碳回收与纤维回收方案,并分享德国在市政污水处理中针对微污染物的专业处理策略。同时,还将揭示鸟粪石回收和污水热能回收方面的最新技术成果。另外,车载式
3月21日,蚌埠市生态环境部发布《安徽丰原锂电能源有限公司年产10000吨磷酸铁锂动力电池正极材料建设项目环境影响报告书》审批前公示。项目信息如下:项目名称:安徽丰原锂电能源有限公司年产10000吨磷酸铁锂动力电池正极材料建设项目建设地点:安徽固镇经济开发区纬八路以北、经三路以西建设单位:安
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
真没想到,内卷文化已蔓延到水圈——污水变啤酒的故事我们已习以为常,但你听过一瓶啤酒,可以从里到外都是可再生的吗?最近,荷兰有家公司声称他们做到了。上边这箱啤酒就是传说中的“全循环啤酒(fullycircularbeer)。首先,啤酒的水源自污水处理厂净化的出水。除了啤酒本身之外,生产过程、啤酒的标
在这里我和大家分享一下我在高氨氮污水处理这方面的一些经验和教训。选这个项目的原因是这个项目是我处理过的污水中氨氮处理难度最大的项目。并且这个项目历时8个月,期间我掉池子里腿骨折,瘸了半年,现在碎骨头还在腿里。自己选的路,含着泪也要走。没办法,打着石膏拄着拐杖硬是把这个水调了出来。
2021年10月,宜兴城市污水资源概念厂正式投运召开。无独有偶,同年9月,位于瑞典南部的海滨城市赫尔辛堡(Helsingborg),也有一座概念污水厂举行了揭幕仪式。由瑞典政府资助的SmartCitySweden把这个项目称作世界独一无二的资源分离型污水处理厂。在本期专栏里,小编和大家一起看看它究竟有多特别。Ocean
污水是资源能源载体已然是行业的共识,污水管理的转变也是以此为基础而展开的。在“双碳目标”进程中,相比于其他行业,污水处理行业可实现碳中和的优势也体现在此——污水中的资源和能源,而这关键在于“路径”,即相应的回收技术工艺和末端产品应用。近日,Foglia等(2021)对9种污水资源能源回收技
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
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
磷酸盐是磷矿的主要来源,80%的磷矿石都用于生产磷肥,剩下的20%用作生产洗涤剂、动物饲料等其他产品。主要的磷生产国有中国、美国、摩洛哥和俄罗斯。在欧洲,芬兰是唯一有磷矿的国家,但储量非常有限。过去两年多的全球新冠疫情和日益紧张的国际关系让欧盟意识到,在特殊时期,商品和原材料的全球化流
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!