热活化过硫酸盐-磷酸铵镁沉淀法处理剩余污泥的研究

作     者：廖子聪 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡勇有

授予年度：2020年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：剩余污泥 过硫酸盐 脱水性能 磷酸铵镁 

摘      要：截至2018年,我国剩余污泥产量已接近6000万吨,并以每年10～15%的速度增长。剩余污泥含有大量有害物质,也含有氮磷等可回收资源。剩余污泥的处理处置已成为一个迫切的环境问题。本研究提出了将热活化过硫酸盐破解调理剩余污泥技术与磷酸铵镁沉淀法结合的一种新剩余污泥处理技术,以实现剩余污泥的减量化资源化。通过影响因素实验确定了热活化过硫酸盐破解调理剩余污泥过程与磷酸铵镁沉淀过程的适宜条件,通过三维荧光光谱、Zeta电位等分析途径阐明了热活化过硫酸盐改善剩余污泥脱水性能的机理,通过阳离子交换反应突破了热活化过硫酸盐调理破解过程与MAP反应的联用障碍,为该技术的实际应用提供理论基础,为污泥减量化资源化提供新思路。研究结论如下:(1)热活化过硫酸盐改善剩余污泥脱水性能的适宜反应条件为:反应温度80℃,过硫酸盐投加量2.0 mmol/g TS,反应初始p H 4～7,反应时间40 min。该条件下,剩余污泥CST从94.2 s下降至28.5 s。(2)热活化过硫酸盐改善剩余污泥脱水性能的机理为:过硫酸盐在高温下活化,产生硫酸根自由基(E=2.5～3.1 V),主要破坏污泥的LB-EPS和TB-EPS,且不会将大粒径颗粒破解成大量小粒径颗粒,改善了脱水性能。不断产生的副产物H使污泥同步酸化,伴随有污泥热酸解反应。污泥热酸解反应使得多糖的水解成为可能,也加速了蛋白质的水解过程,进一步破坏了LB-EPS和TB-EPS;高温下的H传质过程使得污泥颗粒表面的双电层结构被迅速均匀地压缩,Zeta电位上升至-5 m V以上,更利于凝聚,脱水性能进一步改善。(3)热活化过硫酸盐破解剩余污泥释放氮磷的适宜反应条件为:反应温度80℃,过硫酸盐投加量1.5 mmol/g TS,反应时间40min。该条件下,上清液总氮854.48 mg/L,氨氮287.22 mg/L,总磷177.71 mg/L且全部以PO的形式存在,COD 10754 mg/L,污泥破解程度21.95%。热活化过硫酸盐既能释放较多磷与有机物,又能释放并保留大量氨氮。(4)MAP反应的适宜条件为:反应初始p H 10,镁磷摩尔比1.4,反应时间10 min。该条件下,磷回收率和氨氮去除率分别达到95.06%和39.09%,产物纯度95.03%。