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污水除磷 [原创 2010-06-17 12:31:28]   
 

污水除磷

污水除磷主要有生物出磷和化学除磷两大类。城市污水采用生物除磷为主,必要时辅以化学除磷作为补充,以确保出水磷浓度满足排放标准要求,并尽可能地减少加药量,降低处理成本。

a、化学除磷

污水除磷主要向污水中投加药剂,使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物,然后通过固液分离使其去除。固液分离可以单独进行,也可在二沉池或初沉池中进行。按工艺流程中化学药剂投加点的不同,磷酸盐沉淀工艺可分成前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点在原污水进水处,形成的沉淀物与初沉污泥一起排除:协同沉淀的药剂投加点在曝气池进水或出水位置,形成的沉淀物与剩余污泥一起在二沉池排除,后置沉淀药剂投加点在二级生物处理(二沉池)之后,形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离,包括澄清池或滤池。

化学除磷的主要药剂有石灰、铁盐和铝盐

投加石灰法

向污水中投加石灰,污水中磷酸盐与石灰的化学反应可用下式表示:

3HPO42- + 5Ca2+ + 4OH  →  Ca5(OH)(PO4)+ 3H2O

污水碱度所消耗的石灰量比形成磷酸钙类的沉淀物所需的石灰量大几个数量级。石灰法除磷所需的石灰量取决于污水的碱度,而不是污水含磷量,满足除磷要求的石灰投加量的为碳酸钙碱度的1.5倍。

石灰法除磷的PH值通常控制在10以上,过高的PH值会抑制微生物生长,并破坏微生物酶的活性。因此,石灰法不能用于协同沉淀法除磷,只能用于前置沉淀和后置沉淀法除磷,并且需要进行PH值调节,使排放污水的PH值符合排放标准。

投加铁盐和铝盐

以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例,金属盐与污水中的磷酸盐碱度进行反应。

硫酸亚铁混凝:

3Fe2+ + 2PO43- = Fe(PO42

三氯化铁混凝:

主反应为:FeCL3 + PO43-  →  FePO4 + 3CI-

副反应为:2FeCL3 + Ca(HCO3)2  →  2Fe(OH)3 + 3CaCL2 + 6CO2

硫酸铝混凝:

主反应为:

A12(SO4)314H2O + 2PO43-  →  2AlPO4 + 3 SO42- + 14H2O

副反应为:

Al2(SO4)314H2O + 6HCO3-  →  2Al(OH)3 + 3 SO42- + 6CO2 + 14H2O

可见,铁盐和铝盐均能与磷酸根作用生成难溶性的沉淀物,通过去除沉淀物而除水中的磷。

按照德国有关资料,化学除磷所需的金属盐消耗量与要求的出水含磷量有关,当要求出水含磷≤0.5mg/L时,一般去除1kg磷需要投加2.7kg铁或1.3kg铝。对特定的污水,金属盐投加量需要通过试验确定,进水TP浓度和期望的除磷率不同,相应的投加量也不同。

化学除磷法的产泥量将增加,仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的干泥量为2.3kgTS/kgFe或3.6kgTS/kgAl,此外,还要考虑附带的其他沉淀物。因此,在实际应用中应按每公斤用铁量产生2.5kg污泥或每公斤用铝量产生4.0kg污泥来计算产泥量。

在初沉池投加化学药剂,初沉池产泥量将增加50~100%,如设后续生物处理,则全厂污泥量将增加60~70%,在二沉池投药,活性污泥量增加35~45%,全厂污泥量将增加10~25%。

化学除磷的优点是工艺简单,除加药设备外不需要增加其他设施,因此特别适用于旧厂改选。其缺点是药剂消耗量大,剩余污泥量增加,剩余污泥体积增大,使污泥的处理难度增加,同时还要消耗水中碱度,影响氨氮硝化。因此,在二级生物处理工艺中,一般在出水含磷要求较严时,才考虑以化学法辅助除磷。

b、生物除磷

生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下,受到压抑而释放出体内的硝酸盐,产生能量用以吸收快速降解有机物,并转化为PHB(聚p羟丁酸)储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的PHB产生能量,用于细胞的合成和吸磷,形成高浓度的含磷污泥,随剩余污泥一起排出系统,从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量,处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放,对污泥处理工艺的选择有一定的限制。

根据资料介绍,在厌氧段释放1mg的磷吸收储存的有机物,经好氧分解后产生的能量用于细胞合成,增殖,能够吸收2~2.4mg的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放,而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量,一般来说,这种有机物与磷的比值越大,降磷效果越好。一般的活性污泥法,其剩余污泥中的含磷量为1.52%,采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法的2~3倍,在设计中往往采用4%。

生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制,而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此,污水除磷的处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。

本工程BOD与P的比值为60>20,COD与P的比值为100>30,说明生物除磷可得到良好效果,因此,本工程主要考虑进行生物除磷,为保证出水含磷≤1.0mg/L的标准,本工程同时考虑化学除磷措施。

建设部、国家环境保护总局及科技部印发的《城市污水处理及污染防治技术政策》(建城2000[124]号),对处理工艺选择政策为:“处理能力在10万m3/d以上的污水处理设施,一般选用A/O法、A/A/O法等技术,也可审慎采用其他的同效技术,必要时也可选用物化方法强化除磷效果。”

国家计委、建设部颁发的《城市污水处理工程项目建设标准》(修订)(2001)对处理工艺的政策是“II类及以上规模的污水厂宜采用鼓风曝气,并应尽量选用高效的鼓风机和配套曝气设备”。

根据国际城市污水处理技术政策,结合上述分析,采用A/O、A/A/O或与之类似活性污泥法等生物除磷脱氮(即二级强化除磷处理)工艺,可实现环境效益和经济效益的{zj0}统一。

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