《城镇污水磷回收与达标排放的工艺技术》为“十三五”国家重点图书出版规划项目“能源与环境出版工程”之一。该书围绕城镇污水中磷的处理与回收,在阐述城镇污水基本性质与处理现状的基础上,总结了当前除磷的主要工艺技术、磷回收的理论与主要技术,介绍了城镇污水磷回收与达标排放技术、剩余污泥中的磷释放技术等先进技术以及污泥磷释放与回收有关的数学模型,最后对磷回收的政策、经济与环境影响进行了评价。
《城镇污水磷回收与达标排放的工艺技术》内容具有系统性、学术性和实用性,反映了磷回收和达标排放先进技术的新研究成果和发展方向,可供污水处理与资源回收领域的教师、科研人员和工程技术人员以及环境科学与工程、给水排水工程和相关专业的本科生、研究生阅读和参考。
磷是动植物生长不可缺少的无机营养元素,是一种不可替代、不可再生的自然资源。目前,在全世界范围内存在磷资源匮乏的现象。虽然全球磷的总储量在数量上可能还可以维持人类使用上百年,但依靠现有的开采技术,可经济开采的磷矿实际上只能使用50年左右。中国是世界上重要的磷矿资源生产大国,但也是磷矿资源的消费大国。截至2018年底,中国磷矿资源储量为32亿吨,但中国磷矿“丰而不富”,并且我国磷矿石普遍品位较低,平均品位仅17%,品位在30%以上的磷矿石占比不足10%,大部分是不能直接利用的中低品位磷矿。不仅如此,我国70%的磷矿为胶磷矿,杂质含量多、矿物颗粒细,造成选矿难度大,磷矿资源利用率低。
与磷资源极其匮乏相矛盾的是水体中过量的磷导致水体富营养化污染,致使水体生物特别是藻类大量繁殖,使生物的种群数量发生改变,破坏水体的生态平衡。据报道,全球的市政污水处理厂每年处理的磷达130万吨,若能实现大规模从城镇污水中回收磷,这些回收的磷不仅能提供全球所需磷矿石的15%~20%,同时还能保护受纳水体,减轻富营养化污染。因此,污水处理技术应该改变传统的观念,由“磷去除”转变为“磷回收”。
为保障城镇污水达标排放并回收污水中的磷,从而保护受纳水体的生态平衡,减少富营养化污染,提高污水磷的资源化程度,缓解磷资源匮乏的现状,污水的磷回收逐渐成为最近的研究热点。目前,关于磷回收的理论和技术得到了较大发展,本书主要基于作者对课题组多年研究成果的总结,并结合其他研究人员最新报道的研究成果,对污水磷回收以及达标排放技术进行了系统的知识梳理,以期为保护水生态环境和实现污水资源化提供相关理论和技术支持。
在本书编写过程中笔者始终以知识系统性、学术前沿性、技术可应用性为宗旨,介绍近年来国内外关于磷回收最新的研究成果和应用情况。在撰写中,通过系统性知识介绍与案例相结合,图表与文字相配合,力求使读者更易于理解。
本书由李咏梅主持撰写,各章的主要撰写人员还有:第1章,王林;第2章,朱政豫、张冰倩;第3章,平倩、李志、刘鸣燕、马璐艳、吴健、杨露;第4章,朱政豫、陈文玲、张莹、邹金特;第5章,张冰倩;第6章,张志鹏、卢可馨、张丽丽、孙静、卢霄、邹金特;第7章,张强、王如意;第8章,朱政豫,孟勇彪。另外,卢可馨、王林、平倩、朱政豫、张志鹏、张强、赵艺茗参与了统稿和校稿工作。
本书的主要研究成果是在国家“863计划”课题(编号2011AA060902)、“水体污染控制与治理”国家重大科技专项课题(编号2015ZX07306-001-03)和上海市科委国际合作项目(编号11230700700、18230712100)的支持下完成的。上海交通大学出版社杨迎春编辑对于本书的编撰给予了许多指导和支持,在此表示衷心感谢!
由于时间和作者水平有限,书中难免存在疏漏之处,欢迎读者给予指正。
第1章 城镇污水的来源、性质及处理现状
1.1 城镇污水的来源
1.2 城镇污水的性质
1.3 城镇污水的处理现状
1.4 中国城镇污水的排放标准
1.4.1 污水排放标准的定义及分类
1.4.2 控制项目及分类
1.4.3 标准分级
1.4.4 标准值
1.5 国外城镇污水的排放标准
1.5.1 美国
1.5.2 欧盟
1.5.3 日本
参考文献
第2章 城镇污水除磷工艺技术
2.1 化学除磷法
2.1.1 化学沉淀法
2.1.2 吸附法
2.1.3 结晶法
2.2 城镇污水强化生物除磷技术
2.2.1 EBPR工艺的发展与应用
2.2.2 影响EBPR工艺稳定运行的因素
2.2.3 EBPR工艺的主要微生物及其代谢机理
参考文献
第3章 磷回收理论和工艺技术
3.1 磷回收的意义
3.2 磷回收的基本方法
3.2.1 化学沉淀法
3.2.2 吸附/解吸法
3.2.3 结晶法
3.2.4 生物磷富集/回收工艺
3.2.5 其他方法
3.3 污水鸟粪石磷回收技术
3.3.1 鸟粪石的结晶原理
3.3.2 鸟粪石结晶的影响因素
3.3.3 鸟粪石结晶反应器
3.3.4 鸟粪石产物分析
3.4 利用流化床鸟粪石结晶反应器回收污泥液中的磷
3.4.1 污泥脱水液水质
3.4.2 反应器
3.4.3 鸟粪石的分析与表征方法
3.4.4 pH值对鸟粪石结晶成粒的影响
3.4.5 培养时间对鸟粪石结晶成粒的影响
3.4.6TSS对鸟粪石结晶成粒的影响
3.4.7 磷浓度对鸟粪石结晶成粒的影响
3.4.8 污泥脱水液形成的鸟粪石组分探究
3.4.9 悬浮固体对有机物迁移的影响分析
3.4.10 鸟粪石颗粒中重金属分析
3.5 鸟粪石结晶反应器的流态模拟
3.6 鸟粪石结晶法应用的工程实例
3.6.1 日本鸟粪石回收实例
……
第4章 城镇污水同时脱氮除磷与磷回收技术
第5章 污泥中磷形态的分析方法
第6章 剩余污泥磷释放技术
第7章 污泥磷释放与回收的数学模型
第8章 磷回收的政策、经济与环境评价
索引