化学辅助除磷工艺药剂投加量的优化研究.TextMark

收稿日期:2007-09-14基金项目:国家十一五科技支撑计划项目(2006BAC10B03),山东省环境保护科技项目(2006032,2006043)作者简介:边兴玉(1965-),男,山东临朐人,山东省环境保护科学研究设计院高级工程师,工学硕士,主要从事环境工程设计和环境影响评价研究.文章编号:1673-7644(2007)06-0513-04化学辅助除磷工艺药剂投加量的优化研究边兴玉1,王文超2,张志斌2,张华2,陶俊杰3,康兴生1,郝春红1,张健4(1.山东省环境保护科学研究设计院,山东济南250013;2.山东建筑大学市政与环境工程学院,山东济南250101;3.光大水务济南市水质净化二厂,山东济南250032;4.山东大学环境科学与工程学院,山东济南250100)摘要:试验采用化学辅助除磷工艺处理济南市城市污水,分析不同FeCl 3・6H 2O 投加量条件下污染物的去除效果,优化药剂的投加量。

试验结果显示:化学辅助除磷工艺是一种化学和生物协同作用的除磷工艺。

在FeCl 3・6H 2O 投加量为22mg ΠL 时,化学辅助除磷工艺在进水含C OD cr 200～280mg ΠL ,TP 3～5mg ΠL ,NH 32N 36～42mg ΠL ,SS 110～150mg ΠL 的条件下,出水C OD cr 、TP 、NH 32N 和SS 含量都基本满足城镇污水处理厂污染物排放标准(G B18918—2002)一级B 标准的要求。

关键词:化学辅助除磷工艺;城市污水;生物脱氮除磷中图分类号:X 703.1 文献标识码:AR esearch on optimizing dosage in the chemical 2aidphosphorus removal processBI AN X ing 2yu 1,WANG Wen 2chao 2,ZHANG Zhi 2bin 2,et al .(1.Scangdong Environment Science Research and Design Institute ,Jinan 250013,China ;2.School of Municipal and Environmen 2tal Engineering ,Shandong Jianzhu University ,Jinan 250101,China )Abstract :The chemical 2aid phosphorus rem oval process has been studied for treating the Jinan municipal wastewater under a variety of FeCl 3・6H 2O dosage in order to optimize the dosage.The experiment results show that the chemical 2aid phosphorus rem oval process is a com pact integration of chemical and biological technology.With the dosage of 22mg ΠL FeCl 3・6H 2O ,and the in fluent water containing C OD cr 200～280mg ΠL ,TP 3～5mg ΠL ,NH 32N 36～42mg ΠL and SS 110～150mg ΠL ,the effluent water through the chemical 2aid phosphorus rem oval process can reach the discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment plant (G B18918—2002).K ey w ords :the chemical 2aid phosphorus rem oval process ;municipal wastewater ;biological nitrogen and phos 2phorus rem oval0　引言 目前,城市污水处理厂的氮磷去除以生物法为主,其进水通常难以同时满足生物脱氮及生物除磷对碳源的需求,往往导致工艺除磷效率低下。

另外,生物脱氮除磷工艺对外界环境的抗冲击负荷能力较差,这也导致了设计有脱氮除磷功能的污水处理厂难以实现良好的除磷效果[1]。

其次,在污水处理厂第22卷第6期2007年12月 山东建筑大学学报JOURNA L OF SH ANDONG J I ANZH U UNI VERSITY V ol.22N o.6Dec.2007的剩余污泥处理过程中,回流的上清液中携带大量的磷酸盐,增加了处理系统的磷酸盐负荷,使得出水磷酸盐浓度偏高[2]。

为了解决生物脱氮除磷工艺除磷效果存在的局限性,满足较为严格的环保排放标准的要求,本试验利用两套倒置A 2O 反应器处理城镇污水,通过对不同FeCl 3・6H 2O 投加量下的脱氮除磷效果进行分析、对比和优化,确定最佳FeCl 3・6H 2O 投加量,优化药剂投加,降低运行成本,使出水中的磷酸盐浓度达到或优于国家排放标准,为化学辅助除磷的应用提供理论依据。

1　试验方法及过程1.1　试验进水及水质试验进水取自济南市水质净化二厂的砂水分离器,其水质情况见表1。

表1　进水水质指标C OD cr Π(m g ・L -1)T P Π(m g ・L -1)NH 32N Π(m g ・L -1)T N Π(m g ・L -1)S S Π(m g ・L -1)pH含量100～400 2.5～720～5030～7080～400 6.0～9.01.2　试验装置试验采用两套倒置A 2O 反应器进行对比,每套装置处理量为528L Πd ,工艺流程图见图1。

两套装置均为镀锌铁皮材质,所有表面均进行防腐处理,总长120cm ,宽为60cm 。

反应器用隔板等分为8个格(按水流方向依次为1～8格),其中1、2格为缺氧区,3、4格为厌氧区,5～8格为好氧区。

反应器的有效容积为338L ,各区容积比约为1∶1∶2。

缺氧区和厌氧区均用搅拌浆搅拌,电机转速为60r Πmin ;好氧区采用电磁式空气泵曝气,气量为80L Πmin 。

系统末端是有机玻璃材质的圆形竖流式沉淀池,有效容积为53.0L ,沉淀池中间进水,顶端出水。

回流污泥由污泥泵回流到反应池,并在缺氧池的前端完成泥水混合。

污水由潜污泵从砂水分离器抽到水箱内,经计量泵计量后进入反应器中,在反应器内以推流方式流动。

试验工艺运行条件如下:进水量:22L Πh ;回流比:275%;污泥浓度:1200mg ΠL ;污泥龄:15d ;好氧区:DO 0.7～4.0mg ΠL 。

1.3　试验方法两套倒置A 2O 试验系统分别在不同FeCl 3・6H 2O 投加量下各运行3个工况(投加点均为曝气池末端),各工况具体加药量见表2所示。

每个工况大约运行25d 左右,各工况期间以污染物去除的平均值来代表相应加药量的工艺处理效果。

探索不同化学药剂投加量下,化学辅助除磷工艺对污水中污染物的去除效果,优化最佳的FeCl3・6H 2O 投加量。

图1　化学辅助除磷试验工艺流程图表2　试验工况安排工况倒置A 2O 反应器曝气池末端FeC l 3・6H 2O 投加量Π(m g ・h -1)1#2#122021632350701.4　分析项目C OD cr 的测定用重铬酸钾法;SS 的测定用重量法;DO 的测定用H ANNA 便携式溶解氧仪;NH 32N 的测定用钠氏试剂分光光度法;溶解性磷酸盐的测定用钼锑抗分光光度法;TP 的测定用过硫酸钾氧化+钼锑抗分光光度法。

415 山东建筑大学学报 2007年　2　试验结果和讨论2.1　C ODcr 的去除效果分析从图2中可以看出,FeCl 3・6H 2O 投加量为0、16、22、32、50、70mg ΠL 时,平均进水C OD cr 浓度分别为243.7、262.1、243.7、262.1、206.8、206.8mg ΠL ,平均出水C OD cr 浓度分别为71.2、72.9、63.7、74.6、57.7、63.5mg ΠL ,相应的C OD cr 去除率分别为71.2%、72.0%、75.5%、71.5%、70.6%、67.9%。

当投加量超过22mg ΠL 时,对C OD cr 去除率反而有所下降,这可能是由于加药量超过22mg ΠL 后,生物活性受化学药剂的影响有所降低,化学药剂对生物作用的负面影响超过了其对C OD cr 去除的正面作用,这也说明了,化学和生物的协同作用不是单纯的数学叠加作用[3]。

因此,对于化学辅助除磷工艺而言,存在一个最佳化学和生物协同作用的化学药剂投加量,其最高C OD cr 去除率可达到76%左右。

图2　不同投加量下C ODcr 的去除效果2.2　TP 和溶解性磷酸盐去除效果的分析不同工况条件下TP 和溶解性磷酸盐的去除效果如图3和图4所示。

从图3中可以看出,3个工况运行期间,进水TP 变化不大,在35mg ΠL 波动,FeCl 3・6H 2O 投加量为0、16、22、32、50、70mg ΠL 时,平均进水TP 浓度分别为4.56、4.97、4.56、4.97、3.00、3.00mg ΠL ,平均出水TP浓度分别为2.39、1.35、0.83、0.64、0.41、0.53mg ΠL ,相应的去除率分别为47.6%、72.3%、81.8%、87.0%、86.3%、82.5%。

当不加药(纯生物处理)图3　不同投加量下TP 的去除效果图4　不同投加量下磷酸盐的去除效果时,出水TP 浓度为2.39mg ΠL ,达不到城镇污水处理厂污染物排放标准[4]一级B 标准的要求,当投加量达到22mg ΠL 时,出水TP 浓度小于lmg ΠL ,能够实现达标排放,这表明投加FeCl 3・6H 2O 强化除磷的效果是十分明显的。

从图4可以看出,溶解性磷酸盐去除与TP 去除基本相似,去除率都是随化学药剂的投加量的增大而增大,投加量越大,化学反应越彻底,出水磷酸盐越低。

当投加量超过32mg ΠL 后,磷酸盐的去除增长很缓慢。

这是因为投加量超过32mg ΠL 后,出水中的TP 主要是以溶解性磷酸盐的形式存在,这时磷的去除主要控制因素是化学药剂中有效金属离子和磷形成的难溶性金属磷酸盐的K sp (溶度积)[5]。

根据图3和图4中进水TP 和溶解性磷酸盐的对比得出,溶解性磷酸盐约占TP 的70%,说明化学辅助除磷工艺中化学药剂的沉淀作用才是提高除磷效率的关键因素。