【摘要】：磷是藻類(lèi)生長(zhǎng)的主要限制因子,過(guò)量的磷排入水體會(huì)引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題。我國(guó)制定的《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的Ⅰ級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中要求TP0.5mg/L。污水處理廠(chǎng)一般采用生物或化學(xué)法除磷,生物除磷只能將TP降到1-2mg/L左右,化學(xué)除磷雖然效果好,但會(huì)給生物處理和污泥處理帶來(lái)不利影響。將給水廠(chǎng)的鋁污泥用作污水處理廠(chǎng)二級(jí)出水磷的吸附劑,具有“以廢治廢”的可持續(xù)發(fā)展理念�；诖�,本研究提出了一種循環(huán)式鋁污泥處理工藝,并通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn),給出了工藝的運(yùn)行參數(shù)。同時(shí),通過(guò)pH、電子掃描電鏡和傅里葉變換紅外光譜分析的變化,探討了鋁污泥的除磷機(jī)理。論文主要結(jié)論如下:(1)鋁污泥對(duì)磷的靜態(tài)平衡吸附量為3.6mg/g干泥,攪拌可以加速鋁污泥對(duì)磷的吸附,最佳攪拌時(shí)間為30min,最佳攪拌強(qiáng)度為150rpm。(2)鋁污泥除磷的過(guò)程大體符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。據(jù)此可以根據(jù)TP濃度和處理水量進(jìn)行鋁污泥用量的設(shè)計(jì)計(jì)算。當(dāng)二級(jí)出水TP濃度為1mg/L時(shí),處理1m3廢水約需要0.48g鋁污泥(以干泥計(jì))。(3)鋁污泥在除磷過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)Al3+和有機(jī)物的釋放情況,對(duì)二級(jí)出水中的TN、NH4+-N及微量有機(jī)物基本無(wú)去除作用。(4)循環(huán)式鋁污泥處理工藝運(yùn)行過(guò)程為:進(jìn)水—加泥—混合沉淀—出水。二沉池出水與鋁污泥先在混合池中進(jìn)行攪拌(30min),泥水一起進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀(2h),上清液排出,沉淀池底部的泥水由排泥管排出后經(jīng)泥水分離器分離,分離出的鋁污泥再與進(jìn)水一起進(jìn)入該系統(tǒng),反復(fù)循環(huán)使用,直至出水TP濃度不滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn),更換鋁污泥,或進(jìn)行定期更換和補(bǔ)充。分離出的廢水回到污水廠(chǎng)的預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。上清液中可能含有一些難沉的顆粒物,后續(xù)可適當(dāng)增加過(guò)濾單元,進(jìn)一步降低懸浮物(SS)。(5)鋁污泥除磷的機(jī)理主要為化學(xué)吸附。鋁污泥的輕基和水合基與PO43-發(fā)生配位交換形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),將與PO43-吸附在鋁污泥表面。通過(guò)對(duì)吸附飽和后的鋁污泥上的磷形態(tài)的分析,可得出AI-P形式約占68.3%,Fe-P形式約占11.4M%，Ca-P形式約占7.8%，而可溶性P與其他形態(tài)P約占12.5%。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：X703
【圖文】：

3 循環(huán)式鋁污泥處理工藝去除磷的試驗(yàn)研究3.1 循環(huán)式鋁污泥處理工藝的提出目前，鋁污泥用于污水中磷的去除主要采用的工藝形式是作為人工濕地的基質(zhì)填料，該工藝對(duì)磷的去除效果顯著，借助于鋁污泥對(duì)磷的良好吸附能力和填料的過(guò)濾效果，出水TP 含量甚至可以達(dá)到 0.1mg/L 以下[15]。但存在占地面積大，填料層易堵塞的問(wèn)題[14]。在污水處理廠(chǎng)內(nèi)主要是將鋁污泥作成吸附過(guò)濾材料，裝填于過(guò)濾柱或?yàn)V池中，由于鋁污泥主要來(lái)源于水廠(chǎng)沉淀排泥水和過(guò)濾反沖洗水經(jīng)脫水后形成的污泥，泥的顆粒粒徑相對(duì)較小，經(jīng)濾柱(池)過(guò)濾后出水中的磷含量較低，但濾速較慢，處理能力有限，還存在濾柱容易堵塞問(wèn)題。為了克服這些問(wèn)題，本研究提出了一種循環(huán)式的鋁污泥磷處理工藝，借助于污水處理系統(tǒng)原有的深度處理系統(tǒng)混合-沉淀-過(guò)濾設(shè)施，在不用添加鐵鹽或鋁鹽混凝劑的情況下，在深度處理設(shè)施連續(xù)運(yùn)行的條件下，鋁污泥在系統(tǒng)中得到循環(huán)使用，TP 的去除效果滿(mǎn)足Ⅰ級(jí) A 排放標(biāo)準(zhǔn)甚至更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。循環(huán)式鋁污泥處理工藝流程圖如圖 3-1 所示。

（c）圖 3-4 3 個(gè)熒光組分及其激發(fā)發(fā)射波長(zhǎng)位置（（a）、（b）、（c）分別表示組分一、組分二及組分三）Fig.3-4 Three fluorescence components and their emission wavelength positions（(a), (b) and (c) represent component 1, component 2 and component 3 respectively）數(shù)據(jù)分析采用尋峰法，以 Ex 為橫坐標(biāo)，Em 為縱坐標(biāo)，則組分 1 的最大熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)坐標(biāo)為(220，434)和(324，434)，根據(jù)表 2-5 可知，這兩個(gè)坐標(biāo)分別代表紫外光區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)的類(lèi)富里酸物質(zhì)；組分 2 的最大熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)坐標(biāo)為(208，330)和(280，330)，根據(jù)表 2-5 可知，這兩個(gè)坐標(biāo)代表微生物代謝產(chǎn)物；組分 3 的最大熒光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)坐標(biāo)為(388，482)，根據(jù)表 2-5 可知，這個(gè)坐標(biāo)代表類(lèi)腐殖酸物質(zhì)。根據(jù)七個(gè)三維熒光區(qū)域可得到有機(jī)物組分表 3-1：

開(kāi)展電子掃描電鏡，表征變化分析，如圖5-2 所示，圖中掃描倍數(shù)為 10000 倍。（a） （b）圖 5-2 鋁污泥吸附磷前后表征變化（（a）代表鋁污泥吸附磷之前的表征情況，（b）代表鋁污泥吸附磷之后的表征情況）Fig.5-2 The change of characterization before and after adsorption of phosphorus by aluminum sludge（(a) represents the characterization before phosphorus adsorption by aluminum sludge, and (b) representsthe characterization after phosphorus adsorption by aluminum sludge）如圖 5-2 可見(jiàn)，圖 a 為原鋁污泥的形態(tài)，可以看出，原鋁污泥的表面屬于多孔無(wú)定型結(jié)構(gòu)，孔隙結(jié)構(gòu)比較發(fā)達(dá)。圖 b 為鋁污泥吸附磷之后的形態(tài)變化，可以看出，鋁污泥在吸附磷之后，由之前的疏松多孔結(jié)構(gòu)變?yōu)樾躞w結(jié)構(gòu)，且絮體結(jié)構(gòu)比較密實(shí)，這可能是由于廢水中的 PO43-附著在鋁污泥表面所致。5.2.2 傅里葉變換紅外光譜分析將鋁污泥于 40℃的真空機(jī)充分抽干后，充分研磨成磨粉狀，加入溴化鉀，加入的溴化鉀與鋁污泥的比例大約為 100:1。使用壓片機(jī)進(jìn)行壓片后，進(jìn)行傅里葉紅外光譜分析。原鋁污泥與吸附二級(jí)出水中的磷后的鋁污泥的傅里葉紅外光譜分析結(jié)果見(jiàn)圖 5-3。

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本文編號(hào)：2759390