化学污水处理若干问题研究分析.doc

1、化学污水处理若干问题研究分析摘要：随着国家和地方的排放标准的提高，大多数污水处理厂由于以前设计上的局限，处理后的水质的一些指标达不到新的标准要求。该文主要介绍广州市猎德污水处理厂在采用化学除磷过程中的一些成功经验，说明其在污水处理工艺中运用的可行性及可操作性。 关键词：污水处理；化学污水；化学分析 Abstract: along with the national and local discharge standards rise, most sewage treatment plants due to the limitation of design before and after th

2、e treatment of some indexes of water quality reach new standard requirements. This paper mainly introduces the guangzhou liede sewage treatment plant in the chemical phosphorus removal process of some successful experience in sewage treatment process that the use of the feasibility and operability.

3、Keywords: sewage treatment; Chemical wastewater; Chemical analysis 中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号： 1 工艺与方法 11 ERPSBR 侧流除磷工艺流程和装置 ERPSBR 侧流除磷工艺流程见图 1。该系统包括 3 个主要反应器：SBR 主反应器、强化厌氧释磷池和化学除磷池，有效体积分别为 18，3，2L。SBR 主反应器用小砂头充氧曝气、机械方式搅拌，利用微电脑定时控制器实现曝气、搅拌以及沉淀过程的自动切换。SBR 主反应器采用间歇进水、间歇排水方式运行，周期进水量为 11L，周期为 8 h(3 周期

4、d)，运行工况为：进水厌氧 2h好氧 3h缺氧搅拌 1.5h后曝气 0.5h沉淀排水、污泥外循环、闲置共1h。 在实验运行过程中，每天有 2 个运行周期进行好氧污泥外循环：将沉淀排水后 SBR 反应器中混合液约 0.5L 排放至强化厌氧释磷池中，加入2L 实验污水，在磁力搅拌作用下厌氧释磷 4h；然后静置沉淀，将分离产生的上层清液约 1.52L 导入化学除磷池，加入石灰乳进行磷的化学固定，除磷后的上层清液汇入实验污水；释磷池污泥转入 SBR 反应器参与好氧(部分时段)以及后续的缺氧和后曝气阶段的反应过程。运行过程中未进行专门的排泥，系统污泥的损失完全来自指标测试，约为 300 mLd，系统污泥

5、龄大约为 60d，稳定运行阶段 SBR 主反应器的污泥质量浓度为 6.57.5 gL。 在实验运行过程中，每天有 2 个运行周期进行好氧污泥外循环：将沉淀排水后 SBR 反应器中混合液约 0.5L 排放至强化厌氧释磷池中，加入2 L 实验污水，在磁力搅拌作用下厌氧释磷 4h；然后静置沉淀，将分离产生的上层清液约 1.52L 导入化学除磷池，加入石灰乳进行磷的化学固定，除磷后的上层清液汇入实验污水；释磷池污泥转入 SBR 反应器参与好氧(部分时段)以及后续的缺氧和后曝气阶段的反应过程，运行过程中未进行专门的排泥，系统污泥的损失完全来自指标测试，约为 300 mLd，系统污泥龄大约为 60d，稳定

6、运行阶段 SBR 主反应器的污泥质量浓度为 6.57.5 gL。 22 实验水质及测定方法 ERPSBR 侧流除磷工艺处理的污水为某大学校园生活污水，测定方法：HACHDR2O10 COD 测定仪测定污水中化学需氧量(COD)；过硫酸钾氧化-紫外分光光度法测定污水中总 N 的质量浓度；钠氏试剂光度法测定污水中 NH-N 的质量浓度；钼酸铵分光光度法测定污水中总 P 的质量浓度；ORP-431 测定仪测定污水的 pH 值；YSI5100 DO 测定仪测定污水中的溶解氧(DO)，质量法测定污水中的悬浮物(MLSS)，实验期间水质质量浓度变化为，(COD)=238694 mgL ；(N)=28658

7、.3 mgL；(NH3-N)=20.6514 mgL；(P)=5.513.25 mgL；pH=78 实验温度控制在 223O。 23 实验方法 为了探索侧流除磷工艺化学固磷系统较为理想的运行条件，以课题组长期运行的 ERPSBR 侧流除磷工艺中强化厌氧释磷池富磷上层清液为研究对象，通过添加 Na2HPO4 模拟不同质量浓度的厌氧富磷污水，以除磷药剂加人量和所得污泥中磷的质量含量为考察指标，探索较为理想的有利于磷资源回收的化学除磷系统。 3 结果与讨论 31 富磷污水磷质量浓度与药剂加入量的关系污水中，不同磷质量浓度的厌氧释磷池上层清液在化学除磷过程中对药剂(石灰)需求见图23。图中，t (P)

8、= 7mgL 的曲线代表了城市污水直接化学除磷时的药剂消耗情况；ch 为出水磷的质量浓度；m ch (P)为单位石灰除磷质量。 由图 23 可知，药剂加入量越大，化学除磷池上层清液中磷的质量浓度就越低；在富磷污水中，磷质量浓度高且药剂加入量较低的情况下，单位药剂(CaOmg)的除磷量更多，药剂利用率最大；当 (CaO)200 mgL 时，化学除磷池中残留在溶液中的磷质量浓度却几乎相同，和原始磷质量浓度的关系不明显。说明在化学除磷系统中确定合理的化学除磷平衡点(即化学除磷池上层清液中磷的质量浓度)，可以降低化学除磷药剂的加入量，提高药剂的利用率。结合 ERP-SBR 工艺运行方式可知，由于化学除

9、磷池上层清液依然含有释磷污水携带的氨氮和 COD，不作为直接外排水而是汇人污水池。因此，从药剂有效利用率的角度，建议把化学除磷池上层清液中 (P)=35mgL 作为化学除磷平衡控制点，此时药剂(Ca0)的加人量 (CaO)=130l50 mgL，单位药剂(CaOmg)的除磷量为 0602 mg。与城市污水化学除磷系统的单位药剂(CaOmg)除磷量相比(0023 mg)，增加了 825 倍。 32 碱度对化学除磷过程的影响 当用石灰直接去除城市污水中低质量浓度的磷时，通常认为石灰药剂的加入量取决于污水碱度而不是磷酸盐浓度。药剂的有效利用率低、费用高。究其原因是，石灰不仅可以和磷酸盐反应生成磷酸钙

10、，同时还可以和污水中的碳酸盐反应生成碳酸钙，而碳酸盐是影响污水碱度最主要的物质，当磷的质量浓度较小时，碳酸盐的竞争或污水碱度的影响就更加明显，为了研究污水碱度对富磷污水除磷系统的影响，以 ERPSBR工艺厌氧释磷污水为基础，通过加入石灰乳人工调配富磷污水的碱度(图45)。图 45 分别反映了污水碱度。(CaO)(mg?L )对富磷污水t(P)=50 mgL 和城市污水 (P)=7 mgL 化学除磷系统的影响。 由图 45 可知，污水的碱度越大，达到同样的处理程度所需要的石灰药剂量越高；在石灰药剂加入量相同的情况下，污水碱度越高，化学除磷池出水中磷的质量浓度越高，对比 2 个实验系统发现，污水碱

11、度对城市污水化学除磷池出水磷质量浓度的影响较显著，而药剂的加入量却对富磷污水化学除磷池上层清液中磷的质量浓度的影响更直接，值得注意的是，2 种化学除磷方法的除磷池上层清液中磷的质量浓度的控制点是不一样的，富磷污水的平衡质量浓度可以设定为 5 mgL，而在城市污水化学除磷系统中，则宜按达标排放(05mgL)进行核定，据此，可以估算 2 种除磷方法化学药剂的耗量。 1)城市污水直接化学除磷石灰消耗量。基本条件：城市污水中(CaO)=100150 mgL，经过生物脱氮后，由于硝化、反硝化作用的存在，二沉池后出水碱度比原污水下降 3O%；城市污水中 (P)=7 mgL，经过二级生物处理后，由于同化作用

12、的存在，磷的质量浓度下降30。由图 5 可知，对上述二沉池出水实施化学除磷，并以 (P)=05 mgL 为处理出水控制标准时，单位体积(1m3)污水将消耗 200250g 石灰，按处理 1 万 td 污水计，石灰消耗量为 22.5td。 2)ERPSBR 工艺侧流化学除磷石灰消耗量。基本条件：根据工艺运行方式，ERPSBR 实验系统处理水量为 33 Ld，进入化学除磷池的富磷上层清液约 34 Ld，相当于处理水量的 912 。经测试富磷污水的碱度，其值和原污水相当，(CaO)=1O0150 mgL。由图 4 可知，对富磷污水实施化学除磷，并以 5 mgL 为处理出水控制目标时，处理单位体积(1

13、m)富磷污水将消耗 140g 石灰，换算成处理单位体积(1m)城市污水的消耗量为 12616.8g 石灰，仅为城市污水化学除磷系统药剂耗量的 7.7 8.4 。 33 化学富磷污泥产量及其中磷的质量分数 石灰与磷酸盐可以生成多种形式的钙盐，其中 CaHP0,Ca3 (P04)2 ,Ca5(P04) 30H 较为常见。实际上，在含碳酸盐的开放污水系统中，较难生成特定形式的纯磷酸盐晶体，通常是一系列较难计量的磷酸盐和碳酸盐沉淀混合物，研究了富磷污水化学除磷过程，化学污泥产率及污泥中磷的质量分数。将 (P)=50 mgL，(Ca0)=166mgL 的富磷污水1000mL 加入 6 个 1000 mL

14、 的烧杯中，分别加入不同质量的石灰；然后以160 rmin 的转速搅拌 1 min，80rmin 搅拌 4min，40rmin 慢速搅拌6 min，静沉 30min 后取上层清液测定磷的质量浓度；过滤后用质量法测定化学污泥质量，根据化学反应前后磷的质量浓度差异计算污泥中磷的质量分数(图 6)，由图 6 可知，伴随着药剂加入量的增加，化学除磷池出水磷酸盐质量浓度逐渐降低，化学污泥产量逐渐增加，而化学污泥中磷的质量分数却逐渐下降；当 (CaO)=13O140 mgL 时，化学除磷池上层清液中 t(P) 5 mgL，化学污泥产生量约为 027 kgm。(干质量)，污泥中 W (P)=17%，相当于含

15、有 38%的 P2O5 或 85%的 Ca3PO4，这种高含磷的化学污泥可以直接作为磷资源加以回收利用。 4 结论 （1）在富磷污水侧流化学除磷系统中，确定合理的化学除磷平衡点，可以降低化学除磷药剂的加入量，提高药剂利用率。建议化学除磷池中以 （p）=3-5mg/L 作为处理出水磷质量浓度的控制目标，此时药剂加入量 （CaO）130-150mg/L,单位药剂（CaO/mg）除磷量为 0.6-0.2 mg 。 （2）在城市污水化学除磷系统中，石灰的加入量主要取决于污水的碱度；富磷污水侧流化学磷系统中，石灰药剂的加入量将直接影响除磷效果，与城市污水直接化学除磷系统相比较，富磷污水侧流化学除磷工艺只

16、有相当于进水总量 9%-12%的厌氧释磷液需要进行化学除磷。富磷污水侧流化学除磷系统，石灰药剂（CaO/mg）的用量仅为城市污水直接化学除磷系统的 7.7%-8.4%。 （3）处理单位体积（1m3）（p）=50mg/L 的富磷污水，可以得到0.27kg 的 (p)=17%的化学污泥，城市污水中磷资源的回收率可以达到65%，进一步提高 SBR 运行周期 n 和充水比 ，磷的回收率有望进一步增加。 5 结束语 在城市污水处理厂建设中，工艺方案的优化选择除其直接影响整个工程的投资，还对后续设计工作的开展和污水处理厂建成后合理有效地运行起着决定性的影响。针对化学污水处理，必须结合当地污水的水量、水质以及温度、地理、经济等实际情况选择适宜的处理工艺，使出水符合排放标准，并结合长远发展综合考虑，制定合适的工艺方案进行污水的处理。