论文部分内容阅读
“磷危机”与“水体富营养化”并存问题促使从污水/污泥处理、处置中回收磷应运而生,因为磷回收可“一箭双雕”在某种程度缓解这两种现象。污水处理过程中大多数磷聚积于剩余污泥之中,同时,因污水本身或对其处理过程投加铁基混凝剂而使得剩余污泥中往往亦含有相当量的铁(Fe3+)。这就使得剩余污泥厌氧消化过程为蓝铁矿(Fe3(PO4)2·8H2O)物质生成创造了基质条件。蓝铁矿生成是生物与化学协同作用结果,形成的化合物直接沉积于污泥表面而与污泥混合于一体。因此,有效从污泥中分离并回收蓝铁矿便成为本课题研究内容。目前,有关从污泥中分离蓝铁矿的研究还十分有限,唯一应用的技术就是磁分离,中试规模可以获得近乎纯的蓝铁矿,回收率可达70%。课题研究尝试采用离心原理设计水力旋流器,以考察该工艺用于分离蓝铁矿是否同样有效。实验首先分析了实际剩余污泥厌氧消化蓝铁矿形成过程。历时22 d小试厌氧消化污泥2 183.75 mg/L内源铁(Fe3+)主要被金属还原菌(DMRB)还原(Fe2+),与污泥细胞裂解产生的PO43-结合生成蓝铁矿(12%污泥干重);低温冷冻干燥并不会影响蓝铁矿在污泥中的比例含量,但蓝铁矿从厌氧消化系统分离后容易被氧化而形成三斜蓝铁矿(Fe2+3-x-x Fex3+(PO4)2(OH)x·(8-x)H2O)。简单气浮实验显示,一定程度上可以少量释放束缚在污泥表面的蓝铁矿。分离实验主要以水力旋流器进行,采用6 cm直径石英雾化室结合文丘里管水射器构建实验旋流装置。以实验室培养污泥作为底泥,通过投加市售平均粒径13.25μm蓝铁矿与污泥混合(干重含量10.21%)后进行分离实验。在0.15 MPa驱气压力不变情况下通过改变进料流量观察底流蓝铁矿分离效果;发现蓝铁矿纯度从分离前的10.21%干重最高可增加至32.67%(流量=100 mL/min)。然而,利用相同装置分离自培污泥外加铁源厌氧消化获得的蓝铁矿并未取得上述分离效果,73.989.6%蓝铁矿不是沉淀于底流而是随溢流外溢,应该是自生成蓝铁矿粒径过小所致,也受制于生成的复合磷酸盐组分。按工业标准设计新型水力旋流器,在0.3 MPa驱气压力下变流测试实际污泥中分离蓝铁矿亦未获得明显的改善效果,只是在400 mL/min流量下发现可有效去除底流重金属含量。在此情况下,通过在旋流器外壁和内部安装永磁铁尝试分离优化,可有效减少23.6%蓝铁矿溢流损失,使蓝铁矿纯度从11.45%提升至21.0%(污泥干重)。