磷,作为引起水体富营养化的主要元素,当水体环境中磷含量超过0.2mg/L时,有可能因为藻类大量繁殖破坏水体生态平衡,对水体中的生物生存造成不利影响。污水处理厂的废水经过处理后,其中一部分的磷会转移到污泥中,如果这些污泥处置不当,随着雨水冲刷地表径流等途径进入周边环境,污泥中含有的磷会再度进入水体,从而引起水体富营养化。而且磷作为自然界中单向循环的生物体必需的非金属元素,采用合适的方法将磷从污水处理厂排放的污泥中回收利用,既可以达到磷资源的循环利用,又可以降低水体富营养化的环境问题。本课题以污水处理厂市政污泥为研究对象,通过探究污泥在超声波和厌氧发酵预处理过程中的释磷变化,确定最佳释磷条件,为蓝铁矿法回收污泥中的磷提供富磷环境,并对后续回收产物表征分析,为污水处理厂剩余污泥提供理论依据。本课题主要包括三方面内容,第一部分实验探究了不同超声波条件对污泥中磷、亚铁、SCOD的影响,确定了污泥释磷的超声最佳功率、时间以及污泥初始p H。实验结果表明,超声波预处理污泥可以有效破解污泥中细胞,超声功率对污泥中各待测指标释放的影响依次为:超声功率100%＞80%＞60%,并且随着超声时间的延长,系统中释放的TP、PO43--P、SCOD均有不同程度的增长,在超声时间为180min时系统中各待测指标基本达到最大,继续延长超声时间对各指标的释放影响并不明显。超声污泥初始p H值对各待测指标也有显著影响,相比污泥初始p H=7,改变初始p H值可以有效提高污泥中TP和PO43--P的释放,p H值对其释放的影响依次为:p H=11＞p H=9＞p H=3＞p H=5＞p H=7,实验发现,在污泥超声功率100%、超声时间180min条件下,p H=11相比p H=7系统中释出的TP提高1.59倍,释出的PO43--P提高1.8倍,故确定为磷回收最佳工况。在最佳条件下进行磷回收实验,按照蓝铁矿形成的最佳Fe/P=1.5向上清液中投加铁源,将上清液p H值调节至蓝铁矿生成的最佳p H=7,回收的含磷物质经过XRD和SEM-EDS表征分析结果显示为蓝铁矿。第二部分实验探究了外源铁投加类型、厌氧发酵温度以及时间对污泥中蓝铁矿生成的影响,实验结果表明,在厌氧发酵系统中,对比原泥,投加了无定形铁、针铁矿、赤铁矿三种外源铁的实验组中,随着厌氧发酵的进行,各实验组铁源均被不同程度地还原,在温度为35℃时,厌氧发酵结束后各实验组铁源的铁还原率分别为68.38%（无定形铁）、20.92%（针铁矿）和5.32%（赤铁矿）,厌氧发酵系统中微生物对铁源的利用受到铁源结晶度的影响,铁源结晶度越低,铁还原率就越高。而厌氧发酵温度对三种铁源的还原率影响并不显著,改变温度并没有使铁还原速度和最终铁还原率发生明显改变,表明在25℃、35℃和55℃条件下铁还原微生物均有一定的活性。与原泥相比,厌氧发酵过程中加入外源铁可以有效去除上清液中的磷,随着厌氧发酵的进行,系统中磷基本被去除,而厌氧发酵温度会影响系统中磷的释出,当厌氧发酵温度为35℃时,更有利于系统中磷的释放。经过XRD和SEM-EDS表征分析结果显示回收的含磷物质为蓝铁矿。在温度35℃厌氧发酵结束后,对系统中磷形态定量分析结果表明,投加针铁矿和赤铁矿的实验组生成的蓝铁矿含量是投加无定形铁实验组生成蓝铁矿含量的32.17%和6.53%。第三部分实验是在前两部分实验确定的蓝铁矿生成的最佳条件下利用超声波和厌氧发酵法联合处理剩余污泥,相比单独处理市政污泥,超声波联合厌氧发酵处理污泥可以更有效地释出污泥中的磷,在超声联合厌氧发酵处理第2d系统中PO43--P和TP比单独厌氧发酵时分别高出39.93mg/L和95.48mg/L,说明超声波处理对后续厌氧发酵起到了促进效果,回收的含磷物质经XRD和SEM-EDS表征分析结果显示为蓝铁矿。最终超声波联合厌氧发酵系统回收的污泥中蓝铁矿含量为488mg/L。相比单独厌氧发酵生成的蓝铁矿,联合处理的蓝铁矿产量提高了10.15%,表明超声波联合厌氧发酵可以回收更多的蓝铁矿。