本文關(guān)鍵詞：EBPR中富磷污泥釋磷特性及磷回收試驗(yàn)研究

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【摘要】：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)對富磷污泥中的氮磷的高效釋放,再進(jìn)而通過結(jié)晶法對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(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(yīng)器的流態(tài)進(jìn)行了對比分析,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XRD和EDS掃描電鏡對結(jié)晶產(chǎn)物進(jìn)行了表征和分析。研究結(jié)果表明,隨著靜置時間的延長,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(dāng)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(guān)。A/A/O工藝、CAST工藝和氧化溝工藝富磷污泥在最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(dāng)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,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(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軟件對模擬磷回收反應(yīng)器的流態(tài)進(jìn)行了對比分析,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,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對反應(yīng)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(yùn)行成本、減少運(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,陳化時間為0.5 h。停止進(jìn)水后,通過真空泵對反應(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,通過反應(yīng)器實(shí)際運(yùn)行對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%。通過對結(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/L和100 mg/L,n(P):n(Mg):n(N)=1:1:1時,磷回收率分別從4.94%、3.72%、9.47%和13.73%提高到39.55%、60.21%、72.57%和71.54%。
【關(guān)鍵詞】：EBPR 污泥破解 富磷污泥 磷酸銨鎂結(jié)晶 磷回收
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 磷污染及除磷方法13-17
• 1.1.1 磷污染13
• 1.1.2 水體中磷的來源及形態(tài)13-14
• 1.1.3 強(qiáng)化生物除磷工藝(EBPR)14-17
• 1.2 污泥破解技術(shù)17-19
• 1.2.1 熱解17
• 1.2.2 超聲17-18
• 1.2.3 酸解與堿解18
• 1.2.4 高級氧化18-19
• 1.3 磷酸銨鎂(MAP)結(jié)晶除磷19-23
• 1.3.1 磷酸銨鎂結(jié)晶法原理19-20
• 1.3.2 磷酸銨鎂結(jié)晶除磷的影響因素20-23
• 1.4 磷結(jié)晶反應(yīng)器研究進(jìn)展23-24
• 1.4.1 機(jī)械攪拌反應(yīng)器23
• 1.4.2 空氣攪拌反應(yīng)器23-24
• 1.4.3 水力攪拌反應(yīng)器24
• 1.5 課題的提出及主要研究內(nèi)容24-27
• 1.5.1 課題研究目的與意義24-25
• 1.5.2 主要研究內(nèi)容25-27
• 第二章 試驗(yàn)材料與研究方法27-33
• 2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)27-28
• 2.2 試驗(yàn)材料與裝置28-29
• 2.2.1 試驗(yàn)材料28
• 2.2.2 試驗(yàn)裝置28-29
• 2.3 試驗(yàn)方法29-33
• 2.3.1 靜置條件下污泥釋磷特性研究方法29
• 2.3.2 攪拌條件下污泥釋磷特性研究方法29
• 2.3.3 熱解處理污泥試驗(yàn)方法29
• 2.3.4 酸、堿解處理污泥試驗(yàn)方法29-30
• 2.3.5 基于Fluent法對反應(yīng)器內(nèi)部流態(tài)分析模擬方法30
• 2.3.6 常規(guī)指標(biāo)分析方法30-31
• 2.3.7 反應(yīng)器運(yùn)行方法31-33
• 第三章 EBPR富磷污泥性質(zhì)及釋磷特性分析33-45
• 3.1 EBPR中富磷污泥基本特性33-34
• 3.2 A/A/O工藝富磷污泥的磷、氮釋放規(guī)律研究34-37
• 3.2.1 靜置條件下A/A/O工藝富磷污泥的磷、氮釋放特性34-35
• 3.2.2 攪拌條件下A/A/O工藝富磷污泥的磷、氮釋放特性35-37
• 3.3 CAST工藝富磷污泥的磷、氮釋放規(guī)律研究37-40
• 3.3.1 靜置條件下CAST工藝富磷污泥的磷、氮釋放特性37-39
• 3.3.2 攪拌條件下CAST工藝富磷污泥的磷、氮釋放特性39-40
• 3.4 氧化溝工藝富磷污泥的磷、氮釋放規(guī)律研究40-43
• 3.4.1 靜置條件下氧化溝工藝富磷污泥的磷、氮釋放特性40-41
• 3.4.2 攪拌條件下氧化溝工藝富磷污泥的磷、氮釋放特性41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 熱解、堿解和酸解對EBPR富磷污泥氮磷釋放的影響作用規(guī)律研究45-63
• 4.1 熱解對EBPR富磷污泥氮磷釋放的影響作用規(guī)律研究45-50
• 4.1.1 熱解溫度和熱解時間對污泥磷釋放的影響45-46
• 4.1.2 熱解處理對富磷污泥氨氮釋放的影響46-48
• 4.1.3 熱解處理對EBPR富磷污泥總氮釋放的影響48-49
• 4.1.4 熱解處理對EBPR富磷污泥釋上清液p H值的影響49-50
• 4.2 堿解對EBPR富磷污泥氮磷釋放的影響作用規(guī)律研究50-56
• 4.2.1 堿解p H值、堿解時間對EBPR富磷污泥磷釋放的影響50-52
• 4.2.2 堿解處理對EBPR富磷污泥氨氮釋放的影響52-53
• 4.2.3 堿解處理對EBPR富磷污泥釋上清液體積的影響53-55
• 4.2.4 堿解處理對EBPR富磷污泥釋上清液p H值的影響55-56
• 4.3 酸解對EBPR富磷污泥氮磷釋放的影響作用規(guī)律研究56-61
• 4.3.1 酸解對EBPR富磷污泥釋磷的影響56-58
• 4.3.2 酸解對EBPR富磷污泥釋氨氮的影響58
• 4.3.3 酸解處理對EBPR富磷污泥釋上清液體積的影響58-60
• 4.3.4 酸解處理對EBPR富磷污泥釋上清液p H值的影響60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 磷回收反應(yīng)器的流態(tài)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)63-71
• 5.1 磷回收反應(yīng)器模型的建立63-64
• 5.2 進(jìn)水方式、進(jìn)水高度及流速比對模擬反應(yīng)器流態(tài)的影響64-67
• 5.2.1 進(jìn)水方式對模型磷回收反應(yīng)器流態(tài)的影響64
• 5.2.2 進(jìn)水高度對磷回收反應(yīng)器模型內(nèi)流態(tài)的影響64-66
• 5.2.3 流速比對磷回收反應(yīng)器模型內(nèi)流態(tài)的影響66-67
• 5.3 磷回收反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)與制備67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第六章 磷回收反應(yīng)器處理污泥上清液的氮磷回收效果及主要影響因素71-77
• 6.1 磷回收反應(yīng)器處理污泥上清液的磷氮回收效果71-73
• 6.2 pH值對磷回收反應(yīng)器磷氮回收的影響73-75
• 6.3 本章小結(jié)75-77
• 第七章 結(jié)論與建議77-79
• 7.1 結(jié)論77-78
• 7.2 建議78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-85
• 附錄85

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1053860