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随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的加快,城市生产和生活排放污水中的氮、磷总量不断增加,这给城市污水处理厂的运行带来了严重影响。城市污水处理厂污泥处理系统(包括污泥浓缩池的上清液、污泥消化的溢流液和污泥过滤的滤液)中的废水含有大量氮、磷,会在适宜条件下会自发形成MAP(磷酸铵镁,MgNH4PO4·6H2O),堵塞管道,损坏设备,影响污水处理厂的正常运行。因此,进行城市污水处理厂污泥处理系统氮磷同时化学去除研究,减少氮、磷的排放具有重大意义。
本研究根据MAP沉淀法原理,以桂林市北冲污水净化厂污泥离心过滤液和桂林市第四污水净化厂浓缩池上清液为对象,向其投加含Mg2+药剂,使污水中的氨氮和磷以MAP的形式沉淀出来,从而达到同时去除废水中氮磷的目的。
在大量试验的基础上,通过正交试验和优化条件试验得出该方法去除污泥离心过滤液中氮磷的最佳条件.研究结果表明:MAP沉淀法去除污泥过滤液中氨氮和总磷的影响因素主次性为:pH值、镁磷摩尔比、反应时间,优化反应条件为:pH=9.5,n(Mg):n(P)=1:1,t=30min。在优化条件下用MAP法处理该废水,氨氮的去除率达到75%以上,总磷的去除率达到85%以上。MAP沉淀法去除浓缩池上清液中氨氮和总磷的影响因素主次性为:pH值,镁磷摩尔比,反应时间,优化反应条件为:pH=10.0,n(Mg):n(P)=1.2:1,t=20min。在优化条件下用MAP法处理该废水,氨氮的去除率达到36%以上,总磷的去除率达到78%以上。除了pH值、镁磷摩尔比、反应时间这三个因素外,废水中的VFAs(乙酸)、SS浓度和搅拌速度都会对MAP沉淀法的去除效果产生影响。
不同脱水方式产生的废水的水质不同,导致适用的最佳反应条件和去除效果不同。但由于MAP沉淀法从本质上是化学沉淀法一种,推动力为达到平衡时的化学位势(μ∞)与废水过饱和时的化学位势(μs)之差(Δμ)。因此两种废水的影响因素主次性相同。
MAP沉淀法处理废水中氨磷的主要机理包括化学平衡原理、溶度积原理、酸效应、同离子效应、络合作用和吸附作用等。pH值对废水中氮磷去除率的影响可以用酸效应来说明;同离子效应解释了镁磷摩尔比对氮磷去除率的影响;络合作用解释了VFAs(乙酸)对氮磷去除率的影响;吸附作用则解释了SS对氮磷去除率的影响。
MAP沉淀法具有工艺简单、反应迅速、去除率高的特点,为去除城市污水处理厂污泥处理系统废水中氮磷开辟了一条新途径,具有广阔的应用前景。