EBPR中富磷污泥釋磷特性及磷回收試驗(yàn)研究.pdf

1、磷是一種在自然界中不可再生且不可替代的重要資源，磷資源的回收利用研究具有重要的實(shí)際意義。生物脫氮除磷是當(dāng)前廢水處理的主流工藝，但是其除磷的主要產(chǎn)物富磷污泥的處置和利用尚存在諸多問(wèn)題。結(jié)晶法除磷具有很好的磷回收潛力，因此，如果探索研究最優(yōu)化的污泥破解方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)富磷污泥中的氮磷的高效釋放，再進(jìn)而通過(guò)結(jié)晶法對(duì)污泥破解后的磷資源進(jìn)行回收，可以實(shí)現(xiàn)磷元素資源化回收的目的。因此，本文擬在系統(tǒng)分析典型強(qiáng)化生物除磷工藝富磷污泥基本特性的基礎(chǔ)上，探討

2、不同強(qiáng)化處理?xiàng)l件下富磷污泥的氮磷釋放規(guī)律，研究開發(fā)富磷污泥強(qiáng)化釋磷及磷結(jié)晶反應(yīng)器，考察其結(jié)晶除磷及磷回收效果，以期為研究開發(fā)新型除磷及磷回收工藝技術(shù)提供新的參考。
　　本文首先對(duì)EBPR(強(qiáng)化生物除磷工藝)產(chǎn)生的富磷污泥基本性質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查分析，主要包括光大水務(wù)濟(jì)南二廠(A/A/O工藝)、臨沂市臨沂大學(xué)城污水處理廠(CAST工藝)和德州齊河污水處理廠(氧化溝工藝)。在此基礎(chǔ)上，研究考察了常規(guī)條件下(靜置/攪拌)和物理化學(xué)強(qiáng)化破解處理

3、(熱解、堿解、酸解)對(duì)典型除磷工藝富磷污泥的破解效果及氮磷釋放基本規(guī)律，分析了不同污泥破解技術(shù)的最佳工藝條件。同時(shí)，利用FLUENT軟件對(duì)模擬磷回收反應(yīng)器的流態(tài)進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了磷回收反應(yīng)器的最佳運(yùn)行模式和運(yùn)行參數(shù)，為磷回收反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)和制備提供了依據(jù)。利用自制的磷回收反應(yīng)器，考察了不同進(jìn)水pH值條件下富磷污泥破解處理出水的結(jié)晶除磷和磷回收效果，并通過(guò)XRD和EDS掃描電鏡對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行了表征和分析。
　　研究結(jié)果表明，隨著

4、靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，典型EBPR富磷污泥破解釋放的磷、氮濃度均而隨之增加。而攪拌處理對(duì)不同EBPR工藝的富磷污泥有不同的破解效果，當(dāng)攪拌速度為100 r/min時(shí)，更有利于A/A/O工藝和氧化溝工藝的富磷污泥中磷的釋放；而對(duì)于CAST工藝的富磷污泥，200 r/min的攪拌速度更有利于磷釋放。
　　富磷污泥破解釋放上清液中的正磷酸鹽濃度、總磷濃度和氨氮濃度均與熱解溫度和熱解時(shí)間有關(guān)。A/A/O工藝、CAST工藝和氧化溝工藝富磷污泥在最

5、佳熱解條件分別為熱解溫度為50℃熱解8h、熱解溫度為60℃熱解6h、熱解溫度為40℃熱解4h，此時(shí)污泥破解釋放的上清液中正磷酸鹽濃度分別為13.55 mg/L，10.41 mg/L，86.95 mg/L。
　　富磷污泥堿解處理上清液中的正磷酸鹽濃度、總磷濃度和氨氮濃度均隨著堿解時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷提高。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH值為12或12.5時(shí)更有利于正磷酸鹽的釋放。
　　富磷污泥酸解處理過(guò)程中，污泥破解效果隨著酸解pH值的降低而升高，

6、在酸解pH為3時(shí)，A/A/O工藝、CAST工藝和氧化溝工藝的富磷污泥可以達(dá)到最大正磷酸鹽釋放濃度，依次為3.87 mg/L、10.95 mg/L和76.88 mg/L。
　　利用FLUENT軟件對(duì)模擬磷回收反應(yīng)器的流態(tài)進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)上部進(jìn)水的方式更有利于流速控制；進(jìn)水高度為0.05 m時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)部流態(tài)更有利于磷酸銨鎂晶體的形成、沉淀；在進(jìn)水、藥流速比為10：1對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部流速分布基本無(wú)影響，同時(shí)該流速比可以節(jié)約運(yùn)行成本、減

7、少運(yùn)行負(fù)荷。據(jù)此提出了磷回收反應(yīng)器的最佳運(yùn)行模式和運(yùn)行參數(shù)，并設(shè)計(jì)制備了磷回收模型反應(yīng)器。
　　試驗(yàn)用模型反應(yīng)器采用蠕動(dòng)泵進(jìn)水進(jìn)藥和控制進(jìn)水、藥的流速比，試驗(yàn)用水為模擬A/A/O、CAST和氧化溝三種不同EBPR的富磷污泥消解反應(yīng)上清液。通過(guò)上部進(jìn)水方式進(jìn)水，進(jìn)水進(jìn)藥流速比為10:1，陳化時(shí)間為0.5 h。停止進(jìn)水后，通過(guò)真空泵對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)晶產(chǎn)物提取并進(jìn)行表征。
　　在進(jìn)水n(P):n(Mg)=1:1的條件下，通過(guò)反應(yīng)器實(shí)

8、際運(yùn)行對(duì)各工藝破解的污泥上清液中的磷氮資源進(jìn)行回收，AAO工藝、CAST工藝和氧化溝工藝富磷污泥消解液的磷回收率分別達(dá)到35.47％、11.54%和58.79%。通過(guò)對(duì)結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行SEM、SEM-EDS、XRD表征分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中存在磷酸銨鎂晶體。
　　在反應(yīng)器實(shí)際運(yùn)行實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，提高進(jìn)水pH值可以提高污泥釋磷上清液的磷、氮回收率。當(dāng)pH值從7.0提高到10.0，進(jìn)水正磷酸鹽濃度分別為40 mg/L、60 mg/L、80 mg/