破解方式对污泥释磷效果的比较研究

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磷是一种不可再生且不可替代的重要资源,磷的回收与利用具有重要实际应用意义,选择最优化的破解方式对有效回收污泥中可利用的磷资源起到至关重要的作用,但目前对利用污泥破解技术回收磷资源的研究较少。本研究以污水处理厂剩余污泥为研究对象,考察物理破解处理法(热破解、冻融破解)、物理化学破解法(超声破解、酸/碱破解、高级氧化破解)并将各种破解方式与厌氧生物的释磷效果作比较,比较处理前后污泥磷酸盐释出率和理化指标的变化,确定各破解方式最优条件并比较研究破解处理在释磷方面的优缺点。研究结果表明,热破解处理中,总磷、磷酸盐浓度与热解温度和热解时间呈正相关关系,在50oC热解60min后总磷浓度达到最大值(69.8mg/L),污泥中磷酸盐释出率为36.94%。冷冻温度、冷冻方式和冷冻时间是影响污泥冻融破解效果的主要因素,融化时间对于污泥破解效果的影响较小,固化阶段是改善污泥释磷效果的重要影响阶段。声能密度和超声时间与污泥中正磷酸盐浓度呈正相关关系,脉冲比为1:1的间歇性超声作用是污泥破解的最优条件,且污泥破解效果随声能密度的增大,超声时间的延长而变好。碱投加量对多种破解处理方式均有明显效果,联用破解技术不仅大大缩短了破解时间,在相同释磷量下能量消耗少,而且其破解处理效果更佳:超声+碱破解>热碱破解>碱破解。高级氧化破解对释磷效果的影响由大到小依次为:pH值>S2O82-投加量>Fe2+投加量。在室温(25oC),反应时间10min,Fe2+投加量为1.5mmol/g VSS,S2O82-投加量为1.2mmol/g VSS,pH=6.5时污泥上清液中正磷酸盐浓度最大可达为49.4mg/L,磷酸盐释出率为57.35%。厌氧环境对生物有效磷释放影响很大,对于不可以被生物吸收的无效磷几乎无影响。30oC厌氧条件下处理6h,以乙酸钠作碳源,保证有机负荷率为0.132(g,SCOD/g,MLSS)的生物厌氧释磷量最大为49.98mg/L,磷酸盐释出率为66.19%。本研究得出以下结论:物理破解效果相对不明显,但操作简单、成本低,尤其冻融处理方式可以在寒冷地区自然处理并可以获得很高的磷酸盐释出率。物理化学破解方式的磷释放效果较好,破解速率快,磷酸盐释出率高,但除超声破解外,其余破解方式均需要投加药剂,改变污泥初始环境,因此易造成二次污染,相同破解程度下,超声破解方式能量消耗太大。厌氧生物释磷效果不够稳定,反应时间较长,对厌氧环境的要求较难达到。因此为获得更高的磷回收效果,可适当将物理破解和物理化学破解方式联用,为获得更高比例的正磷酸盐可选择厌氧生物破解方式。本研究为经济、合理、有效地选择污泥破解处理技术以及确定最优化反应条件提供了理论基础。
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