【摘要】：磷是藻類生長的主要限制因子,過量的磷排入水體會引發(fā)水體富營養(yǎng)化的問題。我國制定的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的Ⅰ級A標準中要求TP0.5mg/L。污水處理廠一般采用生物或化學法除磷,生物除磷只能將TP降到1-2mg/L左右,化學除磷雖然效果好,但會給生物處理和污泥處理帶來不利影響。將給水廠的鋁污泥用作污水處理廠二級出水磷的吸附劑,具有“以廢治廢”的可持續(xù)發(fā)展理念�；诖�,本研究提出了一種循環(huán)式鋁污泥處理工藝,并通過靜態(tài)和動態(tài)模擬試驗,給出了工藝的運行參數(shù)。同時,通過pH、電子掃描電鏡和傅里葉變換紅外光譜分析的變化,探討了鋁污泥的除磷機理。論文主要結論如下:(1)鋁污泥對磷的靜態(tài)平衡吸附量為3.6mg/g干泥,攪拌可以加速鋁污泥對磷的吸附,最佳攪拌時間為30min,最佳攪拌強度為150rpm。(2)鋁污泥除磷的過程大體符合偽二級動力學模型。據(jù)此可以根據(jù)TP濃度和處理水量進行鋁污泥用量的設計計算。當二級出水TP濃度為1mg/L時,處理1m3廢水約需要0.48g鋁污泥(以干泥計)。(3)鋁污泥在除磷過程中未發(fā)現(xiàn)Al3+和有機物的釋放情況,對二級出水中的TN、NH4+-N及微量有機物基本無去除作用。(4)循環(huán)式鋁污泥處理工藝運行過程為:進水—加泥—混合沉淀—出水。二沉池出水與鋁污泥先在混合池中進行攪拌(30min),泥水一起進入沉淀池進行沉淀(2h),上清液排出,沉淀池底部的泥水由排泥管排出后經泥水分離器分離,分離出的鋁污泥再與進水一起進入該系統(tǒng),反復循環(huán)使用,直至出水TP濃度不滿足排放標準,更換鋁污泥,或進行定期更換和補充。分離出的廢水回到污水廠的預處理系統(tǒng)進行處理。上清液中可能含有一些難沉的顆粒物,后續(xù)可適當增加過濾單元,進一步降低懸浮物(SS)。(5)鋁污泥除磷的機理主要為化學吸附。鋁污泥的輕基和水合基與PO43-發(fā)生配位交換形成穩(wěn)定結構,將與PO43-吸附在鋁污泥表面。通過對吸附飽和后的鋁污泥上的磷形態(tài)的分析,可得出AI-P形式約占68.3%,Fe-P形式約占11.4M%，Ca-P形式約占7.8%，而可溶性P與其他形態(tài)P約占12.5%。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

3 循環(huán)式鋁污泥處理工藝去除磷的試驗研究3.1 循環(huán)式鋁污泥處理工藝的提出目前，鋁污泥用于污水中磷的去除主要采用的工藝形式是作為人工濕地的基質填料，該工藝對磷的去除效果顯著，借助于鋁污泥對磷的良好吸附能力和填料的過濾效果，出水TP 含量甚至可以達到 0.1mg/L 以下[15]。但存在占地面積大，填料層易堵塞的問題[14]。在污水處理廠內主要是將鋁污泥作成吸附過濾材料，裝填于過濾柱或濾池中，由于鋁污泥主要來源于水廠沉淀排泥水和過濾反沖洗水經脫水后形成的污泥，泥的顆粒粒徑相對較小，經濾柱(池)過濾后出水中的磷含量較低，但濾速較慢，處理能力有限，還存在濾柱容易堵塞問題。為了克服這些問題，本研究提出了一種循環(huán)式的鋁污泥磷處理工藝，借助于污水處理系統(tǒng)原有的深度處理系統(tǒng)混合-沉淀-過濾設施，在不用添加鐵鹽或鋁鹽混凝劑的情況下，在深度處理設施連續(xù)運行的條件下，鋁污泥在系統(tǒng)中得到循環(huán)使用，TP 的去除效果滿足Ⅰ級 A 排放標準甚至更嚴格的排放標準要求。循環(huán)式鋁污泥處理工藝流程圖如圖 3-1 所示。

（c）圖 3-4 3 個熒光組分及其激發(fā)發(fā)射波長位置（（a）、（b）、（c）分別表示組分一、組分二及組分三）Fig.3-4 Three fluorescence components and their emission wavelength positions（(a), (b) and (c) represent component 1, component 2 and component 3 respectively）數(shù)據(jù)分析采用尋峰法，以 Ex 為橫坐標，Em 為縱坐標，則組分 1 的最大熒光強度對應的波長坐標為(220，434)和(324，434)，根據(jù)表 2-5 可知，這兩個坐標分別代表紫外光區(qū)和可見光區(qū)的類富里酸物質；組分 2 的最大熒光強度對應的波長坐標為(208，330)和(280，330)，根據(jù)表 2-5 可知，這兩個坐標代表微生物代謝產物；組分 3 的最大熒光強度對應的波長坐標為(388，482)，根據(jù)表 2-5 可知，這個坐標代表類腐殖酸物質。根據(jù)七個三維熒光區(qū)域可得到有機物組分表 3-1：

開展電子掃描電鏡，表征變化分析，如圖5-2 所示，圖中掃描倍數(shù)為 10000 倍。（a） （b）圖 5-2 鋁污泥吸附磷前后表征變化（（a）代表鋁污泥吸附磷之前的表征情況，（b）代表鋁污泥吸附磷之后的表征情況）Fig.5-2 The change of characterization before and after adsorption of phosphorus by aluminum sludge（(a) represents the characterization before phosphorus adsorption by aluminum sludge, and (b) representsthe characterization after phosphorus adsorption by aluminum sludge）如圖 5-2 可見，圖 a 為原鋁污泥的形態(tài)，可以看出，原鋁污泥的表面屬于多孔無定型結構，孔隙結構比較發(fā)達。圖 b 為鋁污泥吸附磷之后的形態(tài)變化，可以看出，鋁污泥在吸附磷之后，由之前的疏松多孔結構變?yōu)樾躞w結構，且絮體結構比較密實，這可能是由于廢水中的 PO43-附著在鋁污泥表面所致。5.2.2 傅里葉變換紅外光譜分析將鋁污泥于 40℃的真空機充分抽干后，充分研磨成磨粉狀，加入溴化鉀，加入的溴化鉀與鋁污泥的比例大約為 100:1。使用壓片機進行壓片后，進行傅里葉紅外光譜分析。原鋁污泥與吸附二級出水中的磷后的鋁污泥的傅里葉紅外光譜分析結果見圖 5-3。

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本文編號：2759390