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颗粒污泥用于污水生物除磷及剩余污泥中磷回收技术研究

黄宇  
【摘要】: 磷是引起水体富营养化的重要因素,同时也是一种日益匮乏的不可再生资源,因此,从含磷污水中去除并回收磷是实现磷资源可持续利用的良策。 本文将好氧颗粒污泥技术应用到污水强化生物除磷(EBPR)工艺中,控制低有机负荷率,按照EBPR工艺的运行方式,成功培养出一种以聚磷菌为主体的聚磷好氧颗粒污泥。与传统EBPR工艺相比,形成的聚磷好氧颗粒污泥能够实现很好的除磷性能,具有含磷量高和沉降性能好等优点,并证实采用低有机负荷率适合作为聚磷好氧颗粒污泥的培养策略。 采用较低的有机负荷率会降低微生物的生长速率,从而增加反应器的启动时间,为了弥补这一不足,本文研究了聚磷好氧颗粒污泥的储存及活性恢复特性,考察以成熟的聚磷好氧颗粒污泥作为接种污泥来缩短反应器启动时间的可行性。实验结果表明聚磷好氧颗粒污泥独特的颗粒结构使其具有良好的储存性能,经过2个月的储存,能够维持颗粒结构的完整性,重新启动后可以迅速恢复原有的颗粒特性和除磷性能,并证实低温密封更适合聚磷好氧颗粒污泥的储存。 研究了碳源种类等因素对聚磷好氧颗粒污泥厌氧释磷能力的影响,确定了乙酸钠为碳源,温度为25℃和pH=7~8时最适合污泥厌氧释放磷酸盐。实验结果表明在碳源不足时硝酸盐的存在会抑制污泥厌氧释磷,这主要是由反硝化与释磷反应的底物竞争所导致。实验过程中发现柠檬酸钠对聚磷好氧颗粒污泥厌氧释磷有促进作用,通过考察柠檬酸钠对ED途径和EMP途径的关键酶活性的影响,证实柠檬酸钠可以通过调节糖原降解途径从而促进磷酸盐的释放。 热处理也是一种能够使污泥释放磷酸盐的有效方法,考察了不同的热处理温度下聚磷好氧颗粒污泥的磷、碳、氮的释放特性。通过对比厌氧释磷和热处理释磷两种方法各自的优缺点,提出了一种将这两种污泥释磷方法相结合的污泥厌氧-热处理集成工艺,将热处理过程中释放的有机物作为厌氧释磷所必需的碳源,可以降低厌氧释磷添加药剂的成本,以及污泥热处理后有机物的排放量。基于稳定运行状态下各物质的质量平衡关系,建立了该工艺的数学模型,并通过批次实验确定了各工艺参数。按照已确定的工艺参数,研究了该工艺的实际运行性能,结果表明该工艺可以使污泥释放出59%的磷用于回收,处理后的污泥质量降低了37.7%,与单独应用热处理释磷方法相比有机物排放量降低了43.5%。


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