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在城市污水二级生化处理系统中，进水中高达90%以上的磷和部分氮负荷会转移到污泥中，而污泥中的磷和氮元素分别占污泥干重的4%和9%以上，如果直接将污泥投海处理或填埋处理，污泥中浸出的磷、氮，将导致严重的二次污染问题。此外，在污水处理系统中，20%～50%的磷和部分氮负荷又通过污泥脱出水回到污水处理系统。如果能采用磷酸铵镁沉淀法回收污泥中的磷、氮，便可以回收有限的磷资源，削减污泥脱出水回流的磷、氮负荷，产生的磷酸铵镁还可以作为缓释肥料用于农业生产。本论文采用磷酸铵镁沉淀法回收碱解剩余污泥释放的PO43--P和NH4+-N，为了节省耗碱量并降低碱解上清液的pH值，设计了二级碱解工艺。首先通过单因素实验考察了单级碱解pH、污泥浓度及反应时间对碱解污泥的效果和磷氮释放的影响，然后以此设计二级碱解实验并确定二级碱解工艺最佳运行条件；其次探讨了Mg/P(n(Mg2+/PO43--P))、pH及反应时间对磷酸铵镁反应及磷氮回收的影响；最后通过响应面分析确定了磷酸铵镁反应影响因素排序，预测了最佳反应条件，并用X射线能谱分析仪（EDS）和化学分析法对最佳反应条件下得到的沉淀物进行了分析。得到主要结论如下：（1）单因素碱解剩余污泥释放磷、氮时，较高的碱解pH值（12.5～13.0）有利于TP和PO43--P的释放；碱解上清液TN、TP、NH4+-N和PO43-P浓度随污泥浓度的增加而升高，但PO43--P和NH4+-N的释放率随污泥浓度的升高而下降，适宜的污泥浓度为20～30g/L；反应时间对磷氮释放效果影响不显著，碱解反应0.5～1h便可获得较好的PO43--P和NH4+-N释放效果。（2）采用二级碱解工艺，在第二级碱解反应器碱解pH13、泥水比（V（污泥投加量）/V(水投加量)）1.75，第一级碱解反应器新鲜污泥浓度20g/L条件下，剩余污泥二级碱解的PO43--P和NH4+-N释放率分别为41.96%和7.78%，上清液pH<10.5。此外，二级碱解工艺比单级碱解节省耗碱量15%。（3）磷酸铵镁沉淀法回收碱解上清液中的磷、氮时，NH4+-N过量，而PO43--P是限制因素；TP、PO43--P和NH4+-N的回收率随Mg/P的增加而提高，当Mg/P为1.4，PO43--P回收率保持不变；当pH达到9.5时PO43--P回收率基本保持不变；反应时间对磷氮回收影响不显著，10min内就可完成磷酸铵镁反应。（4）磷酸铵镁反应影响因素排序为：Mg/P>pH>反应时间。在Mg/P为1.8、pH9.7下，反应15min，PO43--P回收率为46.88%，NH4+-N回收率为16.54%。（5）污泥中存在的大量铝会影响磷酸铵镁反应以及沉淀物的纯度。建议从剩余污泥中以磷酸铵镁沉淀法回收磷、氮为目的时，不应采用投加硫酸铝强化二级生化除磷。