EBPR中富磷污泥釋磷特性及磷回收試驗研究.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際意義。生物脫氮除磷是當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，以實現(xiàn)對富磷污泥中的氮磷的高效釋放，再進而通過結(jié)晶法對污泥破解后的磷資源進行回收，可以實現(xiàn)磷元素資源化回收的目的。因此，本文擬在系統(tǒng)分析典型強化生物除磷工藝富磷污泥基本特性的基礎上，探討

2、不同強化處理條件下富磷污泥的氮磷釋放規(guī)律，研究開發(fā)富磷污泥強化釋磷及磷結(jié)晶反應器，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EBPR(強化生物除磷工藝)產(chǎn)生的富磷污泥基本性質(zhì)進行了調(diào)查分析，主要包括光大水務濟南二廠(A/A/O工藝)、臨沂市臨沂大學城污水處理廠(CAST工藝)和德州齊河污水處理廠(氧化溝工藝)。在此基礎上，研究考察了常規(guī)條件下(靜置/攪拌)和物理化學強化破解處理

3、(熱解、堿解、酸解)對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，利用FLUENT軟件對模擬磷回收反應器的流態(tài)進行了對比分析，提出了磷回收反應器的最佳運行模式和運行參數(shù)，為磷回收反應器優(yōu)化設計和制備提供了依據(jù)。利用自制的磷回收反應器，考察了不同進水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XRD和EDS掃描電鏡對結(jié)晶產(chǎn)物進行了表征和分析。
　　研究結(jié)果表明，隨著

4、靜置時間的延長，典型EBPR富磷污泥破解釋放的磷、氮濃度均而隨之增加。而攪拌處理對不同EBPR工藝的富磷污泥有不同的破解效果，當攪拌速度為100 r/min時，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間有關。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間的延長而不斷提高。研究發(fā)現(xiàn)當pH值為12或12.5時更有利于正磷酸鹽的釋放。
　　富磷污泥酸解處理過程中，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，A/A/O工藝、CAST工藝和氧化溝工藝的富磷污泥可以達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軟件對模擬磷回收反應器的流態(tài)進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)上部進水的方式更有利于流速控制；進水高度為0.05 m時，反應器內(nèi)部流態(tài)更有利于磷酸銨鎂晶體的形成、沉淀；在進水、藥流速比為10：1對反應器內(nèi)部流速分布基本無影響，同時該流速比可以節(jié)約運行成本、減

7、少運行負荷。據(jù)此提出了磷回收反應器的最佳運行模式和運行參數(shù)，并設計制備了磷回收模型反應器。
　　試驗用模型反應器采用蠕動泵進水進藥和控制進水、藥的流速比，試驗用水為模擬A/A/O、CAST和氧化溝三種不同EBPR的富磷污泥消解反應上清液。通過上部進水方式進水，進水進藥流速比為10:1，陳化時間為0.5 h。停止進水后，通過真空泵對反應產(chǎn)生的結(jié)晶產(chǎn)物提取并進行表征。
　　在進水n(P):n(Mg)=1:1的條件下，通過反應器實

8、際運行對各工藝破解的污泥上清液中的磷氮資源進行回收，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到35.47％、11.54%和58.79%。通過對結(jié)晶產(chǎn)物進行SEM、SEM-EDS、XRD表征分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中存在磷酸銨鎂晶體。
　　在反應器實際運行實驗中還發(fā)現(xiàn)，提高進水pH值可以提高污泥釋磷上清液的磷、氮回收率。當pH值從7.0提高到10.0，進水正磷酸鹽濃度分別為40 mg/L、60 mg/L、80 mg/