采用两段法从剩余污泥中回收磷的工艺试验研究

摘要

磷是生命不可或缺的营养元素之一，磷的开循环使得磷回收成为必然。污水处理厂剩余污泥含磷丰富，具有较高的回收利用价值。在污泥磷回收方法中，鸟粪石结晶法具有众多优点而被广泛采用。从污泥中回收磷的关键是将泥中的磷尽可能多的释放到液相中。污泥的热水解+厌氧消化工艺，可提高沼气产量、减少消化池容，降低沼渣量，是目前国际国内污泥处理的主流工艺，但存在热水解阶段能耗高，污泥输送管道和消化罐内壁容易产生鸟粪石结垢，磷的回收率不高等问题。 本论文提出两段式鸟粪石磷回收工艺，即第一段采用低温热水解预处理污泥，从处理后的上清液中回收磷；第二段对回收磷之后的泥水混合液采取厌氧消化法，进一步回收消化液中的磷。从而获得了比较满意的结果。论文获得的主要研究成果如下： (1)获得了热水解污泥磷释放的最佳条件。通过单因素轮换实验，确定出加热温度75℃、加热时间1h、pH=3是热水解磷释放的最佳条件。此时TP和IP的释放量分别为311.9 mg/L和293.8 mg/L，释放的磷以IP为主，占上清液TP的比例为94.2%；将上述污泥混合液在35℃条件下静置24 h，污泥液相中NH4+-N浓度由96.0 mg/L提高到318.7 mg/L，是液相中IP（摩尔比）的2.3倍，同时伴随着SCOD浓度的明显减小，非常有利于采用鸟粪石法回收磷。 (2)确定出磷回收的最佳工艺条件。采用单因素轮换实验，确定出pH，Mg/P和反应时间是磷回收的主要影响因子；采用响应曲面分析法，获得了鸟粪石磷回收的最佳工艺条件为：pH=9，Mg/P为1.3，反应时间lOmin;此条件下，磷的回收率和NH4+-N的去除率可分别达到96.7%和20.g%。 (3)经一阶段磷回收后的上清液与泥的混合液经厌氧消化(SRT=15d)处理后，消化液中IP浓度为123.4 mg/L。经两阶段鸟粪石回收工艺，磷的回收效率可以达到59.0%，比一段法提高2g%。此时混合液的脱水效果更好，消化液中的磷也更容易以鸟粪石形式回收。经成本核算，采用两段法进行磷回收，每吨污泥(含固率5%)可获得约1.44元的收益。 (4)确定出影响鸟粪石纯度的关键因子，提出采用阳离子交换树脂可提高产品纯度的工艺方案。上清液中Ca2+浓度对鸟粪石纯度的影响显著，尤其是pH和Ca/P对鸟粪石纯度产生重要影响。当pH=7时回收的乌粪石产物纯度最高，为31.2%，但产量最低；pH=9时，产量是pH=7时的3.26倍，但产品纯度仅为6.3%；即Ca/P比越大，磷的回收率越高，但纯度降低。当Ca/P-O.1时，回收率为82.8%，鸟粪石产品纯度为90.2%；当Ca/P=1.1时，回收率可达到99.1%；产品纯度降低至35.1%。在pH=9的条件下，污泥上清液采用阳离子交换树脂处理后，Ca/P比由1.2降至0.4，鸟粪石产品纯度由6.3%提高到55.1%。

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