颗粒污泥用于污水生物除磷及剩余污泥中磷回收技术研究

发布时间：2020-05-16 13:56

【摘要】： 磷是引起水体富营养化的重要因素,同时也是一种日益匮乏的不可再生资源,因此,从含磷污水中去除并回收磷是实现磷资源可持续利用的良策。本文将好氧颗粒污泥技术应用到污水强化生物除磷(EBPR)工艺中,控制低有机负荷率,按照EBPR工艺的运行方式,成功培养出一种以聚磷菌为主体的聚磷好氧颗粒污泥。与传统EBPR工艺相比,形成的聚磷好氧颗粒污泥能够实现很好的除磷性能,具有含磷量高和沉降性能好等优点,并证实采用低有机负荷率适合作为聚磷好氧颗粒污泥的培养策略。采用较低的有机负荷率会降低微生物的生长速率,从而增加反应器的启动时间,为了弥补这一不足,本文研究了聚磷好氧颗粒污泥的储存及活性恢复特性,考察以成熟的聚磷好氧颗粒污泥作为接种污泥来缩短反应器启动时间的可行性。实验结果表明聚磷好氧颗粒污泥独特的颗粒结构使其具有良好的储存性能,经过2个月的储存,能够维持颗粒结构的完整性,重新启动后可以迅速恢复原有的颗粒特性和除磷性能,并证实低温密封更适合聚磷好氧颗粒污泥的储存。研究了碳源种类等因素对聚磷好氧颗粒污泥厌氧释磷能力的影响,确定了乙酸钠为碳源,温度为25℃和pH=7~8时最适合污泥厌氧释放磷酸盐。实验结果表明在碳源不足时硝酸盐的存在会抑制污泥厌氧释磷,这主要是由反硝化与释磷反应的底物竞争所导致。实验过程中发现柠檬酸钠对聚磷好氧颗粒污泥厌氧释磷有促进作用,通过考察柠檬酸钠对ED途径和EMP途径的关键酶活性的影响,证实柠檬酸钠可以通过调节糖原降解途径从而促进磷酸盐的释放。热处理也是一种能够使污泥释放磷酸盐的有效方法,考察了不同的热处理温度下聚磷好氧颗粒污泥的磷、碳、氮的释放特性。通过对比厌氧释磷和热处理释磷两种方法各自的优缺点,提出了一种将这两种污泥释磷方法相结合的污泥厌氧-热处理集成工艺,将热处理过程中释放的有机物作为厌氧释磷所必需的碳源,可以降低厌氧释磷添加药剂的成本,以及污泥热处理后有机物的排放量。基于稳定运行状态下各物质的质量平衡关系,建立了该工艺的数学模型,并通过批次实验确定了各工艺参数。按照已确定的工艺参数,研究了该工艺的实际运行性能,结果表明该工艺可以使污泥释放出59%的磷用于回收,处理后的污泥质量降低了37.7%,与单独应用热处理释磷方法相比有机物排放量降低了43.5%。
【图文】：

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而不溶性的磷沉积在深海处，只有在发生海陆变迁，海底变为陆地后才有可能再次返回到陆地。正如图1-1 所描述的磷在自然界中的循环途径，可以看出，磷在生物圈中绝大部分是单向流动的，从而成为一种不可再生的宝贵资源[1-2]。1.1.2 磷矿资源的储备及消耗根据美国地质调查局统计，2002 年全世界已探明的磷酸盐矿石储量约 170亿吨，基础储量近 500 亿吨[3]。虽然世界上磷矿石的储量较为丰富，但是由于天然磷矿石具有不可再生性，而且每年的开采量都在不断上涨，使得天然磷矿石储量日益枯竭。图 1-2 中[4]显示了专家对未来几十年内世界磷矿石的年消耗量与可供开采时间的预测，据图中数据显示，如果每年磷矿石的预计用量按 3%的年增长速率预测，2050 年时磷矿石的年消耗量将达到 1.7 亿吨，到 2065 年全球的磷矿资源将完全耗尽；如果按 2%的增长速率预测

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3图 1-2 世界磷矿石的预测消耗量与可供开采时间[4]1.1.3 磷是引起水体富营养化的重要因素磷是不可再生的宝贵资源，同时却又是引起水体富营养化的重要因素。人类对环境资源的不断开发与利用，使得大量含有氮和磷的生活污水和工业废水排放到水体中，增加了水体营养物质的负荷，导致藻类的迅速生长，，从而导致水体的富营养化。水体中磷的来源主要包括自然来源和人为来源两种，其中自然来源包括：天然矿石中的磷在自养产酸菌的作用下转化为可溶性的磷；动植物残体腐败后产生磷进入水体。人为来源是磷进入水体中的主要来源，包括：(l) 生活污水
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：X703

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