污水处理厂化学除磷策略

•化学除磷
•对沉淀进行控制的原因
对化学沉淀进行优化可以从以下几个方面节约成本 • 沉淀剂 • 污泥脱水 • 污泥处置 • 达标
以下因素导致边界条件的变化 • 进水的磷含量 • 生物处理阶段磷的吸收 • 竞争反应 • 沉淀剂
• 在线监测和控制可以使过程清晰化化
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污水处理厂化学除磷策略
•化学除磷
•ß值的定义
定义 (DWA－－德国水协)
• ß = mol Me / mol Ptot Ptot 沉淀反应池进水中的总磷
Me 金属沉淀剂
• ß = 1,5 • ß > 1,5 • ß< 1
达到限制Ptot=2 mg/l (当 Q <= 2 Qt时) 的推荐值 达到限制Ptot< 1～2 mg/l的必要条件 把生物处理阶段当作沉淀反应池的处理厂采用此ß值
•R根e据qPuitorte,od（ß沉-v淀a前luPetiont）d和epPetont,de e（n沉ce淀o后fPPtotot）t,o确an定dßP值tot,e
•前置沉淀
•ß -0,2 + 1,52 ln(Ptot,o/Ptot,e)
•Ptot去除率 （％）
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•ß （mol Me/mol Ptot）
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污水处理厂化学除磷策略
•化学除磷
•同步沉淀
优点 • 回流使沉淀剂得以更有效的利用 • 考虑所有的生物影响 • 可以在生物处理的曝气阶段使用二价铁作为沉淀剂 • 改善污泥容积指数
缺点 • 增加无机污泥的含量 （影响污泥龄） • 影响碱度，影响硝化过程
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污水处理厂化学除磷策略
•ß 0,34 + 1,08 ln(PO4-Po/PO4-Pe)
•PO4-P 去除率 （％）
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•ß （mol Me/mol PO4-P）
污水处理厂化学除磷策略
•成本估算
•根据PO4-Po （沉淀前PO4-P）和PO4-Pe （沉淀后PO4-P ）确定ß值
•后置沉淀
•PO4-P 去除率 （％）
• Burnley污水处理厂如今处理的污水来自Burnley城及其周边市镇
– 生活污水负荷相当于102,000人口当量 – 工业污水负荷相当于82,000人口当量
• 典型的欧共体城市污水处理标准
– 去除率达80%或者出水总磷浓度小于1mgl-1
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污水处理厂化学除磷策略
Burnley 污水处理厂
•前馈控制和反馈控制的结合
举例
•PO4-P （mg/l ）
出水浓度非常稳定 药剂用量降低约18 %
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•Fe溶液 （l/h ）
•日期
污水处理厂化学除磷策略
反馈控制 – 最佳策略!
•反馈控制
•PO4
•出水中的磷酸盐浓度 •(mg/l PO4-P)
•策略
•反馈控制 •剂量保持不变 •剂量与流量保持正比 •前馈控制
污水处理厂化学除磷策略
•化学除磷
•ß值的定义
定义(DWA－－德国水协)
• ß = mol Me / mol Ptot Ptot 沉淀反应池进水中的总磷
Me 沉淀剂
• ß = 1,5 • ß > 1,5 • ß< 1
达到限制Ptot=2 mg/l (当 Q <= 2 Qt时) 的推荐值 达到限制Ptot< 1～2 mg/l的必要条件 把生物处理阶段当作沉淀反应池的处理厂采用此ß值
定义 (Wedi et. al.) • ß = mol Me / mol PO4-P PO4-P：药剂投加点处以正磷酸盐形式存在的磷
该定义得到的ß值偏高!
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污水处理厂化学除磷策略
•成本估算
•根据PO4-Po （沉淀前PO4-P）和PO4-Pe （沉淀后PO4-P ）确定ß值
•同步沉淀
PPT文档演来自百度文库板
污水处理厂化学除磷策略
•PHOSPHAXsigma的结构
•样品消解后采用钼蓝法测定
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污水处理厂化学除磷策略
•样品准备
•FILTRAX和SIGMATAX2
SEDITAX2 • 准备样品用于测定Ptot 和 TOC • 实现样品的均一化
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污水处理厂化学除磷策略
污水处理厂化学除磷策略
•成本估算
•根据PO4-Po （沉淀前PO4-P）和PO4-Pe （沉淀后PO4-P ）确定ß值
•沉淀处的PO4-P浓度 （mg/l）
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•1,75
•2,1
•ß （mol Me/mol PO4-P）
污水处理厂化学除磷策略
•成本估算
•根据ß值确定沉淀剂的需求量
•0
• Burnley污水处理厂为什么是一个非典型的处理厂?
– 受到当地工业的影响，进水磷负荷非常高 – 日进水的总磷浓度大于40mgl-1 – 总磷中的正磷酸盐比例高
• 设计标准 – 根据负荷的变化满足去除率达80%或者出水总磷浓度小于1mgl-1 中 的一种
– 设计研究包括：
• BNR（以除磷脱氮为主要对象的生物营养物去除）工艺不适用 – 当地的工业会持续多久? • 运行新的处理工艺时会费用高、困难大
0,25
0,5
•ß （mol Me/mol PO4-P）
0,75
1
1,25
1,5
1•,17,57
5
2•2,1 2,25
2,5
•10,0 •12,5
•沉淀剂用量/f （mg Me/l）
•对于Fe沉淀剂而言: FPR = 12,5 ·1,806 mg Fe /l = 22,58 mg Fe / l •减少19 % •FPR = 10,0 ·1,806 mg Fe /l = 18,1 mg Fe / l
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污水处理厂化学除磷策略
历史
Burnley 污水处理厂
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污水处理厂化学除磷策略
历史
Burnley污水处理厂 • 最早可以追溯到1887年
– 处理厂经理被公认是Watson博士，他将活性污泥处理工艺先用于 Davyhulme污水处理厂，之后又用于Burnley污水处理厂
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污水处理厂化学除磷策略
节约潜力
化学除磷 •节约潜力
沉淀剂 污泥处置
•FM：沉淀剂
•TS：污泥
•需要去除的磷 •ß值 •生物除磷的效率 •化学剂量因子
•需要去除的磷 •ß值 •生物除磷的效率 •化学剂量因子 •污泥产量系数
•使用闭环控制策略，沉淀剂用量可减少25％
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•Stan•d标ar准d 偏de差via一tio般n为is0t.y0p3icmagl /0l .P0O3 4m-Pg/l PO4-P.
•平均剂量
•天
•相对消耗量 •（以反馈控制为基准 ）
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污水处理厂化学除磷策略
•化学除磷的成本估算工具
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污水处理厂化学除磷策略
•成本估算
优点 • 过程控制
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污水处理厂化学除磷策略
•控制策略
•PO4-P浓度的闭环控制
举例
•PO4-P （mg/l ）
•Fe溶液 （l/h ）
•闭环控制开始
• 出水PO4-P平均浓度提高
•考虑流量
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•日期 污水处理厂化学除磷策略
•控制策略
•PO4-P浓度的闭环控制
•1 •Q
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•ß 0,43 + 1,31 ln(PO4-Po/PO4-Pe)
•ß （mol Me/mol PO4-P）
污水处理厂化学除磷策略
•成本估算
•同步沉淀、后沉淀中污泥的产生量
•同步沉淀和后沉淀中TSS（总固体）的产生量
•TSS产生量 （g TSS/g Me）
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•ß （mol Me/mol PO4-P）
– 采用化学方法除磷是最好的解决方法
•C•价os格t 分An析a：lyser:
in•c包l.括la人b工our: 5.628,-€
•n•不o 包la括bo人u工r:
3.288,-€
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•生物除磷 污水处理厂化学除磷策略
反馈控制 – 最佳策略!
•反馈控制
•PO4
•出水中的磷酸盐浓度 •(mg/l PO4-P)
•策略
•反馈控制 •剂量保持不变 •剂量与流量保持正比 •前馈控制
优点 • 降低了生物处理阶段的负荷 • 由于先进行了化学除磷，所以活性污泥反应池中的无机污泥含量不会增加
缺点 • 不是所有的磷都被水解（有些以多磷酸盐的形式存在） • 有机负荷的降低会影响反硝化功能 • 产生的污泥量较大（相比同步沉淀而言） • 同沉淀剂的竞争反应使沉淀剂用量增加
边界条件 • 为了后续生物处理过程的需要，需要保证有1～2mg/l的剩余磷浓度
污水处理厂化学除磷策略
节约潜力
化学除磷
•节约潜力
沉淀剂 污泥处置
•处置
•C•计on算si如de下ra：tions: PA••rc沉活eticv淀性iepa剂sSunu：btb:s4s4tt：00:%％1133FF,.8ee8%33％CCll，, 113300 €€/t/t ß•ß==11,5.5;;11,8.8ggrrPp//EEWW//TTaagg •Sf••Taf节STv=Si约n=2g2,沉5.P5k淀rgkegc剂TiTpSi1St/a0/kt％igokgnFF1e0e %
•化学除磷的控制策略
-控制策略 -根据流量控制药剂投加量 -前溃、反馈控制
-成本效益
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污水处理厂化学除磷策略
•控制策略
•根据时段调整药剂投加量
举例 • 9月26日PO4-P超标
•PO4-P （mg/l
•）limi•t限in值g value
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•Fe溶液 （l/h ）
•日期 污水处理厂化学除磷策略
•化学除磷
•后置沉淀
优点 • 明确的条件
多磷酸盐已水解为磷酸盐 可被生物去除的磷已被去除 • 不会影响生物处理过程
缺点 • 相比其它方式费用更高 • 很可能造成铁或铝的过量 • 为了避免过滤负荷过大，只有少量的磷可以被去除
后置沉淀一般和同步沉淀或前置沉淀结合使用
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污水处理厂化学除磷策略
•沉淀剂
•计量泵
•X
•Q
•污水
•沉淀过程
设定值 w: w = Limit - cSS ·cP,SS - safety
•设定值 •PO4-P
需要具备的条件 • PO4-P和流量 (Q)的在线监测
优点 • 过程控制
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污水处理厂化学除磷策略
•控制策略
•前馈控制和反馈控制的结合
•X
•沉淀剂
•Stan•d标ar准d 偏de差via一tio般n为is0t.y0p3icmagl /0l .P0O3 4m-Pg/l PO4-P.
•平均剂量
•天
•相对消耗量 •（以反馈控制为基准
）
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污水处理厂化学除磷策略
•监测技术和样品准备系统
•
•- 正磷酸盐 (PO4-P) •- 总磷酸盐 (Ptot)
•控制策略
•根据PO4-P负荷调整药剂投加量
•沉淀剂
•X
•Q
pre
c •PO4-Pload
•计量泵
•Q •PO4-P •污水
•QPr •沉淀过程
Fe用量的计算 QPr = K·Q·ß·55,8/30,9 ·1/·1/GFE·PO4-P
需要具备的条件 • PO4-P和流量 (Q)的在线监测
优点 • 快速响应负荷的变化
污水处理厂化学除磷策 略
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2020/11/23
污水处理厂化学除磷策略
•化学除磷
•工艺类型
•前置沉淀
•同步沉淀
•M+
•M+
•M+
•初沉池
• 厌氧• 缺氧 •好氧
•后置沉淀
•M+
•M+
•二沉池
•接触过滤
•絮凝池
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•M+：金属沉淀剂
污水处理厂化学除磷策略
•化学除磷
•前置沉淀
•若采用Fe为沉淀剂，当ß值从2.1降至1.75时，沉淀剂用量减少19％
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污水处理厂化学除磷策略
•成本估算
•由沉淀产生的污泥量
•TS产生量 （g TS/g Me）
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•1,75•2,1
•ß （mol Me/mol PO4-P）
污水处理厂化学除磷策略
•应用
•United Utilities（联合应用公司 ）的Burnley污 水处理厂的磷去除设计
•Qprec •PO4-Pload
•计量泵
•Q
•PO4-P
•污水
•+
•X
•设定值
•沉淀过程
•PO4-P
需要具备的条件 • PO4-P和流量 (Q)的在线监测
优点 • 结合了前馈控制和反馈控制 • 快速响应负荷的变化 • 闭环控制
缺点 • 费用较高
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污水处理厂化学除磷策略
•控制策略
缺点 • 没有过程控制 • 前置沉淀：必须考虑磷的吸
收 • 竞争反应
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污水处理厂化学除磷策略
•控制策略
•PO4-P浓度的闭环控制
•计量泵
•沉淀剂
•污水
•沉淀过程
设定值 w: w = Limit - cSS ·cP,SS - safety
•设定值 •PO4-P
需要具备的条件 • PO4-P的在线监测