城市污水处理厂污泥处理系统氮磷同时去除工艺技术研究

摘要

随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的加快，城市生产和生活排放污水中的氮、磷总量不断增加，这给城市污水处理厂的运行带来了严重影响。城市污水处理厂污泥处理系统（包括污泥浓缩池的上清液、污泥消化的溢流液和污泥过滤的滤液）中的废水含有大量氮、磷，会在适宜条件下会自发形成MAP（磷酸铵镁，MgNH4PO4·6H2O），堵塞管道，损坏设备，影响污水处理厂的正常运行。因此，进行城市污水处理厂污泥处理系统氮磷同时化学去除研究，减少氮、磷的排放具有重大意义。 本研究根据MAP沉淀法原理，以桂林市北冲污水净化厂污泥离心过滤液和桂林市第四污水净化厂浓缩池上清液为对象，向其投加含Mg2+药剂，使污水中的氨氮和磷以MAP的形式沉淀出来，从而达到同时去除废水中氮磷的目的。 在大量试验的基础上，通过正交试验和优化条件试验得出该方法去除污泥离心过滤液中氮磷的最佳条件.研究结果表明：MAP沉淀法去除污泥过滤液中氨氮和总磷的影响因素主次性为：pH值、镁磷摩尔比、反应时间，优化反应条件为：pH=9.5，n（Mg）：n（P）=1:1，t=30min。在优化条件下用MAP法处理该废水，氨氮的去除率达到75％以上，总磷的去除率达到85％以上。MAP沉淀法去除浓缩池上清液中氨氮和总磷的影响因素主次性为：pH值，镁磷摩尔比，反应时间，优化反应条件为：pH=10.0，n（Mg）：n（P）=1.2:1，t=20min。在优化条件下用MAP法处理该废水，氨氮的去除率达到36％以上，总磷的去除率达到78％以上。除了pH值、镁磷摩尔比、反应时间这三个因素外，废水中的VFAs（乙酸）、SS浓度和搅拌速度都会对MAP沉淀法的去除效果产生影响。 不同脱水方式产生的废水的水质不同，导致适用的最佳反应条件和去除效果不同。但由于MAP沉淀法从本质上是化学沉淀法一种，推动力为达到平衡时的化学位势（μ∞）与废水过饱和时的化学位势（μs）之差（Δμ）。因此两种废水的影响因素主次性相同。 MAP沉淀法处理废水中氨磷的主要机理包括化学平衡原理、溶度积原理、酸效应、同离子效应、络合作用和吸附作用等。pH值对废水中氮磷去除率的影响可以用酸效应来说明；同离子效应解释了镁磷摩尔比对氮磷去除率的影响；络合作用解释了VFAs（乙酸）对氮磷去除率的影响；吸附作用则解释了SS对氮磷去除率的影响。 MAP沉淀法具有工艺简单、反应迅速、去除率高的特点，为去除城市污水处理厂污泥处理系统废水中氮磷开辟了一条新途径，具有广阔的应用前景。

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第一章 绪论

1.1研究背景及课题来源

1.2污水生物除磷与同步脱氮除磷工艺概述

1.2.1 Phostrip除磷工艺

1.2.2厌氧-好氧除磷工艺

1.2.3 BardenPho同步脱氮除磷工艺

1.2.4 A2/O法同步脱氮除磷工艺

1.2.5 Phoredox脱氮除磷工艺

1.2.6 UCT 工艺

1.2.7改良型UCT 工艺

1.2.8 VIP工艺

1.2.9 SBR及其改进工艺

1.3 国内外MAP沉淀法处理含氮磷废水的研究进展

1.3.1城市生活污水

1.3.2工业废水

1.4 MAP沉淀法的基本原理及其研究进展

1.4.1 磷酸铵镁的性质

1.4.2 基本原理

1.4.3 工艺技术及其影响因素研究现状

第二章 研究的目的、内容、技术路线与方案

2.1研究目的

2.2研究内容

2.3技术路线

2.4试验研究方案

2.4.1试验废水水质及来源

2.4.2试验方法

2.4.3试验方案

2.4.4测试项目及方法

2.4.5数据处理方法

第三章 MAP沉淀法去除城市污水厂A2/O工艺污泥离心污水的试验研究

3.1 正交试验

3.1.1 正交试验结果

3.1.2 工艺参数方差分析

3.2单因素优化试验

3.2.1 pH值优化

3.2.2镁磷摩尔比的优化

3.2.3 反应时间的优化

3.3最优条件验证

3.4 其它影响因素对氨氮和总磷去除率的影响

3.4.1 小分子有机酸对氮磷去除效果的影响

3.4.2 SS对氮磷去除效果的影响

3.4.3 搅拌强度对氮磷去除效果的影响

3.5 小结

第四章 MAP沉淀法去除城市污水厂A2/O工艺浓缩池上清液的试验研究

4.1 正交试验

4.1.1 正交试验结果

4.1.2 工艺参数方差分析

4.2 单因素优化试验

4.2.1 pH值的优化

4.2.2 镁磷摩尔比的优化

4.2.3 反应时间的优化

4.3最优条件验证

4.4 其它影响因素对氨氮和总磷去除率的影响

4.4.1小分子有机酸对氮磷去除效果的影响

4.4.2 SS对氮磷去除效果的影响

4.4.3搅拌强度对氮磷去除效果的影响

4.5 小结

第五章不同污泥脱水工艺对MAP沉淀法去除城市污水污泥系统中氮磷的影响

5.1 污泥离心过滤液和浓缩池上清液水质对比

5.2不同水质对最优条件和去除率的影响

5.2.1不同水质对反应条件的影响

5.2.2 不同水质所得的最优试验条件对比

5.2.3不同水质特性在最优条件下对MAP沉淀法去除氮磷的影响

5.3不同水质对沉淀物XRD的影响

5.4小结

第六章沉淀机理研究

6.1沉淀的形成

6.2酸效应

6.3同离子效应

6.4络合作用

6.5吸附作用

6.6作用机理

第七章结论和建议

7.1结论

7.2建议

致 谢

参考文献

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