采用两段法从剩余污泥中回收磷的工艺试验研究

发布时间：2020-08-01 08:58

【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lh、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10min;此条件下,磷的回收率和NH4+-N的去除率可分别达到96.7%和20.9%。(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29%。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时回收的鸟粪石产物纯度最高,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=0.1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%。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703
【图文】：

磷矿,全球

图 1-1 全球磷矿分布及中国磷矿分布Fig1-1 Distribution of Global Phosphorus Ore and Distribution of Phosphorus in C2.22.11.95.418.25

设计图,热水解装置

图 2-2 热水解装置Fig 2-2 Thermal hydrolysis device化装置：厌氧消化装置由进泥罐、蠕动泵及厌氧反应设计图；2-3 b 是实际运行后的图。反应器材质为有

装置设计,厌氧消化,实物

a b图 2-3 厌氧消化装置设计图及实物图Figure 2-3 Anaerobic digestion device design and actual operation diagram

【参考文献】