论文部分内容阅读
活性污泥法是世界上使用最广泛的、同时产生大量剩余活性污泥的城市污水处理方法,大量污泥处理处置费用巨大。磷矿在全球分布不均,且储量有限,据预测全球磷矿资源将在45100年内枯竭。城市污水经强化生物除磷工艺处理后90%的磷转移至污泥中,因此污泥是非常有前景的磷回收原料。鉴于此,减少剩余污泥产量同时回收其中的磷势在必行。我国大部分城镇污水厂都采用化学除磷工艺,但是化学药剂的投加在除磷时无法兼顾污泥减量,甚至造成污泥产量增加。通常污泥消化之前进行预处理,但传统的预处理方法通常只关注污泥减量或提升污泥的脱水性能,很少同时关注磷回收。CaO2作为一种环保无机氧化剂,一方面可以改善污泥的脱水及厌氧消化性能从而减量污泥,增强污泥的水解和酸化过程即抑制甲烷的产量,使短链脂肪酸（VFA）得以大量积累从而促进聚磷菌厌氧释磷,另一方面CaO2溶于水造成碱性环境,Ca2+与HPO42-很容易形成钙磷结晶沉淀从而回收磷。利用CaO2这一特性构建SBR-污泥减量及同步回收磷工艺,确定CaO2的最佳投量、厌氧污泥龄、磷回收最佳运行条件,并长期连续运行该工艺流程在保证出水水质条件下考察污泥减量和磷回收效果。其主要研究内容及结果如下:污泥中磷回收率取决于污泥中磷的释放量,而释磷量又与VFA含量正相关。通过静态试验,考察CaO2对污泥的减量及释磷效果。结果表明,随着CaO2投药量的增加,VFA产量显著积累,同时明显抑制甲烷产量。当CaO2投加量为0.1g/gVSS,厌氧消化泥龄为8d时,减量池的总固体（TS）削减率最大达到20%,此时污泥比阻值最低;减量池（Ⅰ）、释磷池（Ⅱ）接纳污泥比为4:6（40%:60%）时,Ⅱ池的释磷效果最佳,比对照组提高了72.5%。此外,将CaO2应用于乳品废水污泥进行对比,结果表明,TS削减率约为10%,污泥比阻值增加,Ⅰ、Ⅱ池接纳污泥比为3:7时,Ⅱ池的释磷效果最佳,比对照组提高了60.9%。利用Design Expert V8.0软件,基于Box-Behnken原理对磷回收池的反应条件进行优化。以单因素试验为依据,选择初始pH值、Ca/P摩尔比、反应时间为变量,磷去除率为响应值,设计三因素三水平试验。结果表明,在初始pH值为9、Ca/P摩尔比为2.7、反应时间为65min时,磷去除率达到最佳为96%。经试验验证,优化结果可信。连续运行SBR-污泥减量及磷回收系统90d,出水水质满足我国《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18198-2002）》国家一级B排放标准,当污泥回流至SBR且回流比为20%时,总磷满足一级A标准。Ⅰ池污泥的TS减量率为20%,污泥比阻值从6×1012m/kg下降到0.5×1012m/kg,脱水性能改善,污泥中磷回收率达到95%,折合为进水总磷回收率为60%以上。对整个系统的成本进行概算,SBR-污泥减量及磷回收系统（新系统）比常规污泥处理系统（原系统）的基建成本降低了约14.5万元/t污泥,但是运行费用有所增加。此外由于系统在整体运行阶段当中同时实现了污泥减量和磷回收双重效果,减少了对环境的二次污染和水体的富营养化危险。