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關(guān)鍵詞:物化除磷;生物除磷;反硝化除磷
磷來(lái)源于不可再生的磷礦石,通過(guò)化肥農(nóng)作物人和動(dòng)物,最終經(jīng)填埋處理回到土壤中。隨著工業(yè)化和城市化程度的不斷提高,排入體中的磷總量不斷增加,當(dāng)水體中磷含量過(guò)高時(shí),將導(dǎo)致水的富養(yǎng)化,使水體中藻類過(guò)度繁殖,造成水體透明度降低,水質(zhì)變差。磷是一種不可再生的資源,如果不對(duì)磷進(jìn)行回收,百年之后將會(huì)影響到人類正常的生產(chǎn)和生活。污水中的磷主要來(lái)自生活污水中的含磷有機(jī)物、合成洗滌劑、工業(yè)廢液、化肥農(nóng)藥以及各類動(dòng)物的排泄物。如污水沒(méi)有完全處理,磷還會(huì)流失到江河湖海中,造成這些水體的富營(yíng)養(yǎng)化。除磷方法可分為物化除磷法和生物除磷法及人工濕地除磷法。物化除磷法包括化學(xué)沉淀法、結(jié)晶法、吸附法。根據(jù)磷在污水中不同的存在方式,應(yīng)采用不同的除磷技術(shù)。因此,對(duì)含磷污水的處理是目前函待解決的問(wèn)題。
一、物理化學(xué)法
化學(xué)除磷的基本原理是通過(guò)向污水中投加化學(xué)藥劑,使之與磷反應(yīng)生成不溶性磷酸鹽,再通過(guò)固液分離將磷從污水中除去。根據(jù)使用的藥劑可分為石灰沉淀法和金屬鹽沉淀法。
1.、石灰沉淀法
石灰法除磷的基本原理是鈣鹽與水中的磷酸鹽反應(yīng)生成輕基磷灰石沉淀,將磷從水中去除。石灰首先與水中堿度發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀,然后過(guò)量的Ca2+才能與磷酸鹽反應(yīng)生成經(jīng)基磷灰石沉淀。輕基磷灰石的溶解度隨著值升高而減小,其沉淀越多,磷的去除率也就越高。當(dāng)pH值為9.5-10.0時(shí),所有的正磷酸鹽都轉(zhuǎn)化為不溶性羥基磷灰石當(dāng)pH值在11左右時(shí),出水總磷濃度小于0.5mg/L[1]。
2、 金屬鹽沉淀法
常用金屬鹽中的鋁鹽和鐵鹽都可與廢水中的磷酸根反應(yīng)生成沉淀, 從而達(dá)到除磷的目的。鋁鹽的投加點(diǎn)比較靈活, 可在初沉池前、曝氣池中或曝氣池與二沉池之間, 也可以以二沉池出水為原水投加鋁鹽。鐵鹽中氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等都可以用來(lái)除去污水中的磷。每升城市污水中投加15-30mg的鐵(45-90mg/L FeCl2),可以除去85%-90%的磷。鐵鹽投加點(diǎn)可設(shè)在預(yù)處理、二級(jí)處理或三級(jí)處理階段。
3、 吸附法
吸附法[2-3]是依靠吸附劑與污水中的磷之間進(jìn)行的一種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程以達(dá)到除磷的目的。一些天然物質(zhì)(如溫石棉膨潤(rùn)土和天然沸石)及工業(yè)爐渣(如高爐爐渣和電廠灰)等,都對(duì)水中磷酸根離子具有一定的吸附作用。天然材料及廢渣的優(yōu)越性在于成本低廉,以廢治廢,但吸附容量較低,吸附劑置換費(fèi)用過(guò)高。已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)天然材料和工業(yè)爐渣的吸附脫磷性能進(jìn)行了廣泛的研究及試驗(yàn)。趙桂瑜等[4]利用天然沸石復(fù)合吸附劑處理含磷廢水,效果較好。這種方法與化學(xué)混凝法相比,幾乎不產(chǎn)生污泥,處理設(shè)備簡(jiǎn)單,處理效果比較穩(wěn)定。
4、 結(jié)晶法
在污水中,特別是城市污水廠剩余污泥處理后的上清液及養(yǎng)殖廢水中,含有濃度較高的磷酸鹽,氨氮、鈣離子、鎂離子及重碳酸鹽堿度,通過(guò)人為改變條件(提高pH 值或同時(shí)加入藥劑增加金屬離子濃度),使不溶性晶體物質(zhì)析出,主要是磷酸銨鎂晶體與羥基磷酸鈣。結(jié)晶法除磷效率高,出水水質(zhì)好,當(dāng)其他水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到規(guī)定值時(shí),出水可滿足中水回用的要求;結(jié)晶法除磷使水中的磷在晶種上以晶體的形式析出,理論上不產(chǎn)生污泥,不會(huì)造成二次污染;結(jié)晶法除磷操作簡(jiǎn)單;使用范圍廣,可用于城市生活污水廠二級(jí)出水的深度處理、去除污泥消化池中具有較高磷濃度的上清液等[5]。
5、 吸附法
吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面積的固體物質(zhì),通過(guò)磷在吸附劑表面的附著吸附、離子交換或表面沉淀來(lái)實(shí)現(xiàn)污水的除磷過(guò)程。吸附除磷的過(guò)程既有物理吸附,又有化學(xué)吸附。對(duì)于天然吸附劑主要依靠巨大的比表面積,以物理吸附為主,而人工吸附劑較之天然吸附劑孔隙率及表面活性明顯提高,以化學(xué)吸附為主[6]。天然的吸附劑有粉煤灰、鋼渣、沸石、膨潤(rùn)土、蒙托石、凹凸棒石、海泡石、活性氧化鋁、海棉鐵等;人工合成吸附劑在低磷濃度下仍有較高的吸附容量,有著巨大的優(yōu)越性?,F(xiàn)在已有Al,Mg,F(xiàn)e,Ca,Ti,Zr和La 等多種金屬的氧化物及其鹽類作為選擇材料。
二、生物除磷法
在厭氧區(qū)(無(wú)分子氧和硝酸鹽),兼性厭氧菌將污水中可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為VFAs (揮發(fā)性脂肪酸類),在厭氧條件下,聚磷菌吸收了這些以及來(lái)自原污水的VFAs (VFAs主要來(lái)自于污水中可生物降解的組分,生活污水中的VFAs大約為總有機(jī)物的40%~50%左右),將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi),同化成細(xì)胞內(nèi)碳能源儲(chǔ)存物(PHB),所需能量來(lái)源于聚磷的水解及細(xì)胞內(nèi)糖的酵解,并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。進(jìn)入好氧狀態(tài)后, 這些專性好氧的聚磷菌(PAOs)活力得到恢復(fù),并以聚磷的形式攝取超過(guò)生長(zhǎng)需要的磷量,通過(guò)PHB的氧化分解產(chǎn)生能量,用于磷的吸收和聚磷的合成,磷酸鹽從液相中去除,產(chǎn)生的富磷污泥,通過(guò)剩余污泥排放,磷從系統(tǒng)中得以去除。
三、膜技術(shù)除磷
與其他除磷方法相比,生物法具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但生物法存在著3個(gè)自身無(wú)法解決的突出問(wèn)題:活性污泥沉降性、生化反應(yīng)速率和剩余污泥的處置費(fèi)用較高。對(duì)此,水處理專家將膜分離技術(shù)[20-21]引人廢水的生物處理系統(tǒng)中,開發(fā)了一種新型的水處理系統(tǒng),即膜生物反應(yīng)器(MBR)。它是膜組件與生物反應(yīng)器相組合的一個(gè)生化反應(yīng)系統(tǒng)。膜技術(shù)應(yīng)用于廢水生物處理,以膜組件(UF或MF)替代二沉池,提高了泥水分離率。在此基礎(chǔ)上又通過(guò)增大曝氣池中活性污泥的濃度來(lái)提高反應(yīng)速率,同時(shí)通過(guò)降低F/M的值減少污泥發(fā)生量,從而基本解決了上述3個(gè)問(wèn)題,是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。此外,膜分離技術(shù)相對(duì)于生物法的最大優(yōu)勢(shì)是能回收純凈的磷鹽,這是生物法所不擅長(zhǎng)的。張躍峰[22]等綜述了膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用狀況和發(fā)展趨。
[關(guān)鍵詞]污水處理廠 工藝流程 處理技術(shù)
[中圖分類號(hào)] TU992.3 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2013)-9-198-1
1案例工程
A污水處理廠不同的污水處理項(xiàng)目,污水濃度和去除率情況為:CODcr進(jìn)250mg/L、出水100mg/L、去除率60.0%;BODs進(jìn)水150mg/L、出水30mg/L、去除率80.0%;SS進(jìn)水150mg/L、出水70mg/L、去除率53.4%;T-N進(jìn)水30mg/L、出水10mg/L、去除率66.7%;T-P進(jìn)水4mg/L、出水0.5mg/L、去除率87.5%。以上的處理項(xiàng)目,規(guī)模達(dá)到了43萬(wàn)m3/d,為進(jìn)一步提高處理工藝的合理性,并節(jié)省基建費(fèi)用和便于管理,我們有必要對(duì)其污水處理工藝流程進(jìn)行分析和選擇,形成污水處理的優(yōu)化方案。其中污水處理工藝的基本要求為:
(1)實(shí)用性。基于污水處理廠的建設(shè),工程需要盡量減少占地,以及降低工程費(fèi)用,譬如電耗,可通過(guò)設(shè)置合理的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),分析工程方案的可行性,從而確定合理的處理標(biāo)準(zhǔn)。
(2)先進(jìn)性。要求污水處理能夠全面提高氮和磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除效率,并有效保護(hù)水資源和再生利用污水,使得處理水質(zhì)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
(3)易于管理。由于污水處理工藝流程的復(fù)雜性,因此工程所選用的設(shè)備應(yīng)該便于操作和維護(hù),譬如自動(dòng)化技術(shù),并注重水質(zhì)變化的適應(yīng)性和處理出水的穩(wěn)定性。
(4)二次污染少。由于在處理污水的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生大量的淤泥,并產(chǎn)生泡沫和臭味,為避免新的污染源形成,處理工藝要盡量控制污泥產(chǎn)生量,避免造成二次污染。
2污水處理工藝的分析
A污水處理廠綜合《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的基本要求,二級(jí)處理CODcr、BODs、SS、T-N、T-P項(xiàng)目,去除率均能符合要求。污水處理廠已經(jīng)建設(shè)了暖氣池,重點(diǎn)分析污水脫氮的方法和污水處磷的方法:
2.1污水脫氮的方法
污水脫氮非為生物脫氮和非生物脫氮兩種,前者將污水置于好氧的環(huán)境當(dāng)中,借助硝化菌氧化污水的氨氮,將所形成的NaNO2和HNO3置于缺氧的環(huán)境中,在反硝化菌的作用之下,HNO3就會(huì)還原成為分子氮并逸入空氣,實(shí)現(xiàn)污水的脫氮。后者進(jìn)行離子交換、吹脫、加氮,需要結(jié)合曝氣池法,才能夠降低工程的成本。污水處理廠決定采用生物脫氮的方法,并開發(fā)了A/O法脫氮系統(tǒng),該系統(tǒng)在曝氣池的前端設(shè)置厭氧區(qū)和缺氧區(qū),并利用進(jìn)水中的BOD作為碳源,有效氧化分解污水的有機(jī)物。A/O法脫氮系統(tǒng)的脫氮率與回流比R有關(guān),具體如公式:脫氮率=R/(R+1),可見只要回流比R適當(dāng),就能夠滿足脫氮的需求。
2.2污水除磷的方法
案例工程待處理污水的含磷量為4mg/L,適合采用生物除磷的方法。這種方法采用A/O系統(tǒng),將混合液置于系統(tǒng)前端的厭氧區(qū),迫使聚磷菌受到抑制,從而釋放出來(lái)菌體內(nèi)部的HNO3,借助釋放產(chǎn)生的能量,降解和溶解污水中的CH3OH、CH3COOH和其他葡萄糖類的有機(jī)物,并經(jīng)過(guò)細(xì)胞合成和磷吸收,使得污水中有機(jī)物量迅速降解和溶解,形成高含磷的污泥,通過(guò)污泥的排除而去除磷。工程監(jiān)測(cè)資料顯示,出水進(jìn)入接觸池后,需要加投氮降低污水中磷的濃度。因此污水出磷除了以生物除磷為主,還需要以化學(xué)法輔助補(bǔ)充,以提高工程的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。除此之外,由于污水濃縮池存在厭氧狀態(tài),為避免含有大量磷直接排入污水處理系統(tǒng),需要將FeO3投到除磷池,避免污泥濃縮脫水。
3污水處理工藝的選擇
案例工程的處理工藝分析結(jié)果顯示,工程需要構(gòu)建A/O法曝氣池或者氧化溝。其中構(gòu)建A/O法曝氣池的目的是降解COD、BOD,以及除磷和脫氮。工程污水的濃度不高,為了保持曝氣池里面活性污泥量,并提高除磷的效果,不適合設(shè)置初沉池,以免減少了曝氣池的總?cè)莘e和縮短水力停留時(shí)間。而氧氣溝屬于延時(shí)限氣池,保持氧氣溝的厭氧狀態(tài),逐步降解污水里面的有機(jī)污染物,同時(shí)借助氧氣溝的水流推動(dòng)曝氣充氧設(shè)備,以保持MLSS氧氣溝內(nèi)的懸浮流動(dòng)狀態(tài)和不間斷回流狀態(tài),只要將回流比R值保持在20以上,就能夠提供除磷和脫氮的有利條件。污水處理工程的氧氣溝常見的有T型和O型兩種,前者是三溝交替模式的氧氣溝,在每條溝內(nèi)都安裝單速和雙速轉(zhuǎn)刷的曝氣器,以及安裝治氧探頭,能夠滿足工程所有除磷、脫氮、有機(jī)物污染降解、無(wú)機(jī)物去除等要求。而后者在每條溝的安裝了溶解氧自動(dòng)測(cè)定儀和自動(dòng)控制設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)污水處理的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè),但對(duì)設(shè)備的要求比較高。因此可判斷T型氧氣溝與案例工程較為匹配。筆者認(rèn)為,在選擇污水處理工藝的時(shí)候,應(yīng)該根據(jù)原來(lái)水質(zhì)的情況、出水要求和處置方法,以及綜合溫度、地質(zhì)、電價(jià)等方面的因素,分析處理方法的優(yōu)缺點(diǎn),具體的判斷標(biāo)準(zhǔn)為:技術(shù)合理,能夠適應(yīng)不同的水質(zhì),而且具有穩(wěn)定的出水達(dá)標(biāo)率,同時(shí)容易處理污泥;經(jīng)濟(jì)節(jié)約,在耗電、造價(jià)、占地等方面費(fèi)用少,而且方便操作設(shè)備;因地制宜,與當(dāng)?shù)丨h(huán)境容量相匹配,能夠與城市規(guī)劃良好銜接。根據(jù)這些判斷標(biāo)準(zhǔn),我們可以判斷A/O法、氧氣溝法均適合案例工程的污水處理,但具體選擇,需要根據(jù)實(shí)際情況而定。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,污水處理工藝流程基本要求為實(shí)用性、先進(jìn)性、易于管理、二次污染少,需要結(jié)合《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的基本要求,進(jìn)行污水處理工藝的選擇,本文選擇的污水處理工藝為污水脫氮的方法和污水除磷的方法,顯示A/O法脫氮系統(tǒng)的脫氮率與回流比R有關(guān),只要回流比R適當(dāng),就能夠滿足脫氮的需求,并注重水質(zhì)變化的適應(yīng)性和處理出水的穩(wěn)定性,為避免新的污染源形成,處理工藝還要盡量控制污泥產(chǎn)生量,避免造成二次污染。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:脫氮除磷 改造 影響因素 對(duì)策
中圖分類號(hào):X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2013)05(b)-0131-01
近年來(lái),國(guó)家和地方對(duì)污水處理廠脫氮除磷的要求越來(lái)越嚴(yán)格,“十二五”期間,國(guó)家首次將氨氮納入水污染物總量控制指標(biāo)體系,明確提出氨氮減排10%的目標(biāo),脫氮除磷成為污水處理廠升級(jí)改造不可忽視的重要問(wèn)題之一。目前,我國(guó)大部分已建成的污水處理廠脫氮除磷效果不理想,如何對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改造,使其氮磷排放穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),是污水處理廠升級(jí)改造所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。
1 生物脫氮除磷基礎(chǔ)理論
1.1 生物脫氮
生物脫氮是利用自然界氮的循環(huán)原理,采用人工方法予以控制。首先,將污水中的含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化成氨氮,而后在好氧條件下,由硝化菌左右變成硝酸鹽氮,這階段稱為好氧硝化。隨后在缺氧條件下,由反硝化菌作用,并有外加碳源提供能量,使硝酸鹽氮變成氮?dú)庖绯?,這階段稱為缺氧反硝化。整個(gè)生物脫氮過(guò)程就是氮的分解還原反應(yīng),反應(yīng)能量從有機(jī)物中獲取。在硝化和反硝化過(guò)程中,影響其脫氮效率的因素是溫度、溶解氧、pH值以及碳源,生物脫氮系統(tǒng)中,硝化菌增長(zhǎng)速度較緩慢,所以,要有足夠的污泥泥齡。反硝化菌的生長(zhǎng)主要是在缺氧條件下進(jìn)行,并且要用充裕的碳源提供能量,才可促使反硝化作用順利進(jìn)行。
1.2 生物除磷
污水中磷的存在形態(tài)取決于廢水的類型,最常見的是磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷。在常規(guī)污水處理中,有機(jī)物的生物降解伴隨著微生物菌體的合成,磷作為生物的生長(zhǎng)元素也成為生物污泥的組分,從水中去除。目前污水生物除磷的機(jī)理比較一致的看法是:聚磷菌獨(dú)特的代謝活動(dòng)完成了磷從液態(tài)(污水)到固態(tài)(污泥)的轉(zhuǎn)化。普通活性污泥中磷含量為1.5%~2.0%(P/VSS),而聚磷菌能將污泥中的磷含量提高到5%~7%,因而生物除磷要求創(chuàng)造適合聚磷菌生長(zhǎng)的環(huán)境,從而使聚磷菌群體增殖。在工藝上通過(guò)在好氧段前設(shè)置厭氧段使聚磷菌獲得選擇性增長(zhǎng)。聚磷菌獲得選擇性優(yōu)勢(shì)的原因是在厭氧段大量吸收進(jìn)水中揮發(fā)性脂肪酸,并在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為聚β羥基丁酸,使得它在好氧段無(wú)需同其他異養(yǎng)菌爭(zhēng)奪水中殘留的有機(jī)物。
1.3 同步脫氮除磷
根據(jù)上述脫氮除磷的基本原理,城市污水處理廠要實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷必須提供三個(gè)條件:第一,要提供脫氮除磷反應(yīng)過(guò)程所必需的足夠的碳源;第二,要提供脫氮除磷反應(yīng)過(guò)程所必需的反應(yīng)容積;第三,要提供脫氮除磷過(guò)程所必需的缺氧、厭氧、好氧環(huán)境。
2 影響脫氮除磷效果的因素
從國(guó)內(nèi)各地的實(shí)踐來(lái)看,污水處理廠影響脫氮除磷效果的主要因素有溶解氧、溫度、有機(jī)碳、pH值、泥齡及有毒有害物質(zhì)等因素,而影響以上指標(biāo)的主要原因是受管網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行管理、設(shè)備設(shè)施、進(jìn)水水質(zhì)及氣候條件等多種因素影響。
2.1 管網(wǎng)建設(shè)不配套,先天碳源不足
影響實(shí)際處理效率的重要原因是連接污水處理廠的配套管網(wǎng)建設(shè)嚴(yán)重滯后。眾多城市污水處理規(guī)劃設(shè)計(jì)普遍存在“重廠輕網(wǎng)”現(xiàn)象。處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模偏大,管網(wǎng)卻不配套,直接導(dǎo)致實(shí)際來(lái)水量嚴(yán)重不足。且大部分城市的配套管網(wǎng)建設(shè)都為雨污合流,致使污水處理廠進(jìn)水濃度偏低,遠(yuǎn)達(dá)不到歐美國(guó)家的碳源濃度,降低了運(yùn)行負(fù)荷率,進(jìn)水碳源不足導(dǎo)致氮磷去除效果不理想,未能達(dá)到良好的減排效果。
2.2 設(shè)備設(shè)施達(dá)不到要求
我國(guó)部分污水處理廠硝化功能低,自動(dòng)控制水平較差,加之運(yùn)行技術(shù)人員缺乏經(jīng)驗(yàn),硝化效果的有無(wú)很大程度上依賴于自然界春夏秋冬的自然更替,部分污水處理廠提高硝化的效果僅僅是簡(jiǎn)單地減少排泥或者增加曝氣量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行的效果。這樣的運(yùn)行現(xiàn)狀不僅使硝化效果無(wú)法得到穩(wěn)定的保證,而且會(huì)造成極大的能源浪費(fèi)。
2.3 進(jìn)水水質(zhì)及氣候條件影響
大部分城市由于進(jìn)水水質(zhì)不穩(wěn)定,平均進(jìn)水濃度處于中等濃度水平,但日平均值變動(dòng)大,化學(xué)需氧量和生化需氧量比值(B/C)偏低,進(jìn)水懸浮物濃度的波動(dòng)最為明顯,嚴(yán)重影響了污水處理廠脫氮除磷的處理效果,達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)有一定的難度。然而,溫度對(duì)除磷效果的影響雖不如對(duì)生物脫氮過(guò)程的影響那么明顯,因?yàn)樵诟邷?、中溫、低溫條件下,有不同的菌群都具有生物脫磷的能力,但低溫情況下硝化菌增殖速率會(huì)大大降低,導(dǎo)致出水氨氮升高。
3 升級(jí)改造對(duì)策
3.1 加快管網(wǎng)建設(shè)力度
為解決污水廠進(jìn)水碳源不足的先天難題,首先應(yīng)完善污水收集管網(wǎng),加快污水收集系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)度,解決污水處理廠進(jìn)水量少、進(jìn)口濃度低的現(xiàn)象,以提升進(jìn)水負(fù)荷率,達(dá)到減排要求;其次,應(yīng)加大對(duì)現(xiàn)有雨污合流系統(tǒng)的改造力度,盡量實(shí)現(xiàn)雨污分流,經(jīng)過(guò)分流后,可直接排入城市內(nèi)河,經(jīng)過(guò)自然沉淀,即可作為天然的景觀用水。同時(shí),讓污水排入污水管網(wǎng),并通過(guò)污水處理廠處理,實(shí)現(xiàn)污水再生回用。這樣,既提高了污水處理率,又避免污水對(duì)河道、地下水造成污染,明顯改善城市水環(huán)境。
3.2 優(yōu)化現(xiàn)有運(yùn)行工藝
工藝升級(jí)改造堅(jiān)持盡量不新增建設(shè)用地,而是在現(xiàn)有處理設(shè)施的基礎(chǔ)上,合理使用運(yùn)行費(fèi)用,運(yùn)用多方法多渠道的運(yùn)行方式,出水連續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的原則執(zhí)行。優(yōu)先考慮采用A2/O的各種變型工藝,降低改造幅度和難度。根據(jù)要求,進(jìn)一步可采用MBBR或IFAS等填料活性污泥工藝。當(dāng)要求超深度脫氮除磷時(shí),再考慮采用硝化濾池和反硝化濾池工藝。
4 結(jié)語(yǔ)
根據(jù)傳統(tǒng)污水處理廠的實(shí)際情況,投資節(jié)省的污水處理廠脫氮除磷功能改造新工藝是項(xiàng)有重大現(xiàn)實(shí)意義的課題,將為我國(guó)污水處理廠升級(jí)改造提供技術(shù)支持和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉瑾,高廷耀.生物除磷機(jī)理的研究[J].同濟(jì)大學(xué)報(bào),1995,23(4):387-392.
關(guān)鍵詞:城市;污水處理;工藝選擇
污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展,污水處理工藝也是在不斷的進(jìn)步,有的工藝技術(shù)適合用于中小型污水處理廠而不適用于大型污水處理廠,而有的則適用于大廠而不宜于小廠;有的地方要求嚴(yán)格的脫氮除磷工藝技術(shù),有的地方適宜于利用大水域的自凈能力.本文就城市污水的處理工藝選擇的原則及方法進(jìn)行了分析。
一、國(guó)內(nèi)外污水處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)城市污水年排放量大約在 420 億噸,但是城市污水的處理率僅為 30%,二級(jí)處理率為 15%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,城市污水排放量迅速增長(zhǎng),大量未經(jīng)處理的城市污水排放到地表水系,造成水環(huán)境的嚴(yán)重污染,危害居民身體健康。城市污水處理涉及到環(huán)境和資源的可持續(xù)發(fā)展,是節(jié)能減排的重要組成部分。
二、城市污水的特點(diǎn)
城市污水不同于工業(yè)污水,是人類生活中產(chǎn)生的污水,是水體的主要染污源之一,主要是排泄物和洗滌污水。城市居民每人每日排出生活污水量為150~400L,其量與生活水平有密切關(guān)系。生活污水中合有大量有機(jī)物,如纖維素、淀粉、糖類和脂肪蛋白質(zhì)等,也常含有病原菌、病毒和寄生蟲卵,無(wú)機(jī)鹽類的氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸氫鹽和鈉、鉀、鈣、鎂等??偟奶攸c(diǎn)是含氮、含硫、含磷高,在厭氧細(xì)菌作用下,易生惡臭物質(zhì)。除磷技術(shù)是困擾城市污水處理的主要難題。
三、選擇城市污水處理工藝時(shí)的原則
1.投資省。目前大部分污水處理項(xiàng)目都是國(guó)有資金投資的,我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家,經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需資金缺口龐大,控制投資對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展大有益處。
2.運(yùn)行成本低。運(yùn)行成本是污水處理廠能否正常運(yùn)行的重要因素,是選擇處理工藝的主要指標(biāo)之一。
3.占地少。土地資源是城市發(fā)展規(guī)劃的重要因素。
4.脫氮除磷效果好。隨著我國(guó)大面積水體環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化,污水的脫氮除磷已經(jīng)成為迫切需要解決的問(wèn)題。我國(guó)實(shí)施的國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)也明確規(guī)定了適用于所有排污單位,非常嚴(yán)格地規(guī)定了磷酸鹽排放標(biāo)準(zhǔn)和氨氮排放標(biāo)準(zhǔn),這就意味著選擇污水處理工藝首先要考慮脫氮除磷的問(wèn)題。
5.現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)與環(huán)保工程的有機(jī)結(jié)合?,F(xiàn)代先進(jìn)技術(shù),尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自控系統(tǒng)設(shè)備的出現(xiàn)和完善,為環(huán)保工程的發(fā)展提供了有力的支持。目前,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的污水處理廠大都采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)管理和自控系統(tǒng),保證了污水處理廠的正常運(yùn)行和穩(wěn)定合格地出水,而我國(guó)在這方面還比較落后。計(jì)算機(jī)控制和管理也必將是我國(guó)城市污水處理廠發(fā)展的方向。
四、城市污水處理工藝選擇
目前城市污水處理工藝大都采用一級(jí)處理和二級(jí)處理。一級(jí)處理采用物理方法,主要通過(guò)格柵攔截、沉淀等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì),這一工藝已很成熟,差別不大。二級(jí)處理則采用生化方法,主要通過(guò)微生物的生命運(yùn)動(dòng)等手段來(lái)去除廢水中的懸浮性、溶解性有機(jī)物以及氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽。目前這一處理工藝有多種方法,歸結(jié)起來(lái)主要有以下幾種:
(1)CCAS工藝。工藝即連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝,對(duì)污水預(yù)處理要求不高,只設(shè)間隙15mm的機(jī)械格柵和沉砂池。生物處理的核心是CCAS反應(yīng)池,除磷、脫氮、降解有機(jī)物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成,出水可達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)預(yù)處理的污水連續(xù)不斷地進(jìn)入反應(yīng)池前部的預(yù)反應(yīng)池,在該區(qū)內(nèi)污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附,并一起從主、預(yù)反應(yīng)區(qū)隔墻下部的孔眼以低流速(0.03~0.05m/min)進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)依照“曝氣、閑置、沉淀、排水”程序周期運(yùn)行,使污水在“好氧-缺氧”的反復(fù)中完成去碳、脫氮,和在“好氧-厭氧”的反復(fù)中完成除磷。各過(guò)程的歷時(shí)和相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行均按事先編制的程序運(yùn)行,并可調(diào)整程序,由計(jì)算機(jī)集中自控。
(2)SBR工藝。SBR是序批式活性污泥法的簡(jiǎn)稱,又名間歇曝氣法,其主體構(gòu)筑物是SBR反應(yīng)池。污水在反應(yīng)池中完成反應(yīng)、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序,使處理過(guò)程大為簡(jiǎn)化。
(3)A/O工藝。A/O工藝也叫厭氧好氧工藝,A(Anacrobic)是厭氧段,用于脫氮除磷;O(Oxic)是好氧段,用于除水中的有機(jī)物。
(4)A2/O工藝。A2/O工藝是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡(jiǎn)稱。A2/O工藝將生物脫氮生物除磷綜合到了同一活性污泥系統(tǒng)中。
(5)傳統(tǒng)活性污泥工藝。活性污泥工藝是污水處理的主要工藝,傳統(tǒng)活性污泥工藝采用中等污泥負(fù)荷,曝氣池為連續(xù)推流式。若只要求去除有機(jī)污染物時(shí),傳統(tǒng)活性污泥工藝仍是一種可行的選擇。對(duì)傳統(tǒng)活性污泥工藝進(jìn)行的各種改進(jìn),產(chǎn)生了很多種不同的活性污泥工藝。一些工藝較傳統(tǒng)工藝處理功能增強(qiáng),一些工藝運(yùn)行更加穩(wěn)定,而另外一些工藝的費(fèi)用大大降低或運(yùn)行更加方便。這些改進(jìn)可以分為池形的改進(jìn)、運(yùn)行方式的改進(jìn)、曝氣方式的改進(jìn)、生物學(xué)方面的改進(jìn)以及投加填料等幾個(gè)方面。
關(guān)鍵詞:阜新市開發(fā)區(qū)污水處理廠;污水處理;工藝選擇
中圖分類號(hào):X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
阜新市地處遼寧省西北部,是以煤、電為主的工業(yè)城市,2012年中心城區(qū)建設(shè)了一座污水處理廠,日處理能力為10萬(wàn)噸,現(xiàn)已滿負(fù)荷運(yùn)行。隨著阜新市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,污水排放量逐年增加,一座污水處理廠已無(wú)法滿足城市發(fā)展的需要,因此阜新市政府決定建設(shè)開發(fā)區(qū)污水處理廠。原污水處理廠采用的工藝是A/O工藝,出水標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。新建的污水處理廠出水必須達(dá)到GB18918《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn),因此對(duì)污水處理工藝的選擇尤為重要。
一、污水處理工藝方案選擇的原則
1 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)及出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是污水處理工藝方案選擇的關(guān)鍵。
2 污水處理廠的建設(shè)投資及運(yùn)行成本是各污水處理廠建設(shè)與能否順利運(yùn)行的關(guān)鍵。
3 在決定處理工藝時(shí)要因地制宜。
4 運(yùn)行管理方便,運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。
二、開發(fā)區(qū)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)、出水水質(zhì)要求:
1 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如下
CODcr≤360mg/L BOD5≤200mg/L
SS≤250mg/L TN≤45mg/L
NH3-N≤35mg/L TP≤5mg/L
2 出水水質(zhì)要求
開發(fā)區(qū)污水處理廠出水水質(zhì)指標(biāo)要求達(dá)到GB18918《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A標(biāo)準(zhǔn),其具體指標(biāo)如下:
CODcr≤50mg/L BOD5≤10mg/L
SS≤10mg/L TN≤15mg/L
NH3-N≤5(8)mg/L TP≤0.5mg/L
3 處理程度
根據(jù)預(yù)測(cè)的進(jìn)水水質(zhì)及要求的出水水質(zhì),污水處理廠各主要污染物去除率如下:
ECODcr≥86.1% EBOD5≥95.0%
ESS≥96.0% ETN≥66.7%
ENH3-N≥85.7% ETP≥90%
三、開發(fā)區(qū)污水處理廠可以選擇的處理工藝
1 污水生化處理的可行性
1.1 BOD5/CODcr
污水能否可用生化處理方法,用BOD5/CODcr的比值來(lái)判別是一種簡(jiǎn)單易行的方法。其判別標(biāo)準(zhǔn)是如果BOD5/CODcr的比值在0.45~0.30間屬可生化,BOD5/CODcr的比值大于0.45為易生化。本工程的進(jìn)水水質(zhì)BOD5/CODcr為0.56,屬于易生化范圍。
3.1.2 BOD5/TN
BOD5/TN(C/N)值是判別污水處理工藝能否有效脫氮的重要指標(biāo),若進(jìn)水C/N≥4,則可進(jìn)行有效脫氮。本工程進(jìn)水C/N=4.4,理論上該工程碳源是滿足要求的。
3.1.3 BOD5/TP
進(jìn)水中的BOD5是作為營(yíng)養(yǎng)物供除磷菌活動(dòng)的基質(zhì),因此BOD5/TP值是衡量能否達(dá)到生物除磷要求的重要指標(biāo),一般認(rèn)為該值大于20,比值越大,除磷效果越好。本工程進(jìn)水BOD5/TP值為40,可以滿足生物除磷要求,本工程出水要求達(dá)到P≤0.5mg/L,完全采用生物除磷達(dá)不到,還須增加化學(xué)除磷。
根據(jù)開發(fā)區(qū)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)及出水水質(zhì)指標(biāo),總體工藝選擇不僅要有去除一般有機(jī)物和懸浮固體功能,還應(yīng)有去除氮和磷的功能。生化處理工藝(包括活性污泥法和生物膜法)可以滿足這個(gè)功能的要求。
3.2 活性污泥法污水處理工藝的比較
3.2.1 氧化溝法
氧化溝工藝主要由三部分組成:格柵和曝氣沉沙池組成的預(yù)處理部分、氧化溝生物處理部分和污泥脫水部分。氧化溝法受其工藝特點(diǎn)的限制,溝深一般不超4.5m,溝深較淺,占地大,阜新處于我國(guó)東北地區(qū),冬季氣溫較低,氧化溝工藝水面較大,表面曝氣方式散熱較多,不適合本工程。
3.2.2 SBR工藝
SBR工藝即序批式活性污泥法,它是基于以懸浮生長(zhǎng)的微生物在好氧條件下對(duì)污水中的有機(jī)物、氨氮等污染物進(jìn)行降解的廢水生物處理活性污泥法的工藝。隨著污水處理技術(shù)不斷發(fā)展,SBR工藝也產(chǎn)生了許多改進(jìn)型工藝,但SBR工藝水頭損失大,設(shè)備閑置率高,要求自動(dòng)化程度高。且由于其硝化及反硝化、沉淀、出水等功能全在一個(gè)池內(nèi)完成,其操作控制要求非常嚴(yán)格,操作不當(dāng)會(huì)影響出水水質(zhì),給將來(lái)的運(yùn)行帶來(lái)不便。
3.2.3 A/O工藝和A2/O工藝
A/O工藝出水達(dá)不到A級(jí)標(biāo)準(zhǔn),不能同時(shí)具有除磷脫氮的功能,不適合本工程。A2/O工藝即厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡(jiǎn)稱,傳統(tǒng)A2/O工藝當(dāng)回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭貢r(shí),由于攜帶部分未完全脫硝的硝態(tài)氮進(jìn)入?yún)捬醭?,將?yōu)先奪取污水中易生物降解的有機(jī)物,使聚磷菌失去競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),降低生物除磷效果。改良A2/O法對(duì)傳統(tǒng)A2/O法的缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn),即消除回流活性污泥對(duì)厭氧區(qū)的不利影響,增設(shè)回流污泥預(yù)反硝化區(qū),降低其中的溶解氧及硝酸鹽氮,這樣可以保證厭氧區(qū)的厭氧效果,提高除磷能力。
3.3 生物膜法污水處理工藝
生物膜法污水處理工藝是指使廢水流過(guò)生長(zhǎng)在固定支承物表面上的生物膜,利用生物氧化作用和各相間的物質(zhì)交換,降解廢水中有機(jī)污染物的方法。用生物膜法處理廢水的構(gòu)筑物有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化池等。本文以曝氣生物濾池法為例進(jìn)行比較。曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運(yùn)行,從開始過(guò)濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整周期。曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用,濾料及微生物膜的吸附阻留作用和沿著水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用以及微生物膜內(nèi)部微環(huán)境的反硝化作用。
3.4曝氣生物濾池的特點(diǎn)
1)具有較高的生物濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷。2)工藝簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好。3)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。4)氧的傳輸效率高。5)易掛膜、啟動(dòng)快。6)菌群結(jié)構(gòu)合理。7)自動(dòng)化程度高。8)脫氮效果好。
四、結(jié)論及建議
通過(guò)以上分析,結(jié)合本工程實(shí)際,本工程二級(jí)處理可以選用的處理工藝為改良A2/O工藝和曝氣生物濾池工藝。但是這兩種方法都不能完全達(dá)到一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn),還需要后續(xù)進(jìn)行深度處理。
關(guān)鍵詞:環(huán)境污水處理;化學(xué)除磷藥劑;工藝
在我國(guó)城市發(fā)展的進(jìn)程中,工業(yè)化的發(fā)展速度越來(lái)越快,城鎮(zhèn)化的發(fā)展水平也就隨之得到了有效的提高,但是與此同時(shí),環(huán)境污水的現(xiàn)象也變得愈發(fā)嚴(yán)重,這種情況產(chǎn)生的原因是生活污水中含有大量的磷,容易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生,因此要想有效的解決這一問(wèn)題,根本性的舉措就是降低水體中磷的含量,在當(dāng)前的治理過(guò)程中,主要采用的方式是化學(xué)除磷技術(shù),因?yàn)樯锍准夹g(shù)無(wú)法滿足治本的需要,下面筆者就針對(duì)化學(xué)除磷藥劑的相關(guān)工藝展開進(jìn)一步的研究。
1 環(huán)境污水處理中化學(xué)除磷工藝的概述
在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中,首先要明確其主要的工作機(jī)理是怎樣的,在采用化學(xué)除磷工藝的過(guò)程中,主要是在其中加入適量的金屬鹽類,由此就能夠產(chǎn)生磷酸鹽或者是多聚磷酸鹽沉淀產(chǎn)物,其具有不可溶的特性,在此基礎(chǔ)上就能夠通過(guò)沉淀分離的方式將環(huán)境污水中的磷酸鹽去除掉。在投入藥劑以后,金屬離子就會(huì)與磷酸鹽結(jié)合在一起,并且加快結(jié)合的進(jìn)程,產(chǎn)生一種具有低溶解度以及形狀細(xì)小的晶體狀化合物,在不斷混合以及流速梯度的過(guò)程中能夠產(chǎn)生顆粒較大的絮凝物,再經(jīng)過(guò)沉淀分離等方式將其與水體相互分離開來(lái),這樣就起到了凈化水體的作用,同時(shí)也能將化學(xué)污泥清理干凈,這樣也就達(dá)到了化學(xué)除磷的效果。
所以在化學(xué)除磷的過(guò)程中,基本上是按照以下四個(gè)步驟展開的,首先是沉析,其次是凝聚,第三是絮凝,最后是固液分離,經(jīng)過(guò)上述幾個(gè)步驟以后就能將磷酸鹽從液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化,并且其反應(yīng)的速度是十分快的,基本上是同時(shí)進(jìn)行的沉析以及凝聚,在絮凝的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一種較大的粒子,也就是絮體。在化學(xué)除磷的過(guò)程中,要想加快反應(yīng)效率,就要保C沉析與絮凝能夠順利的進(jìn)行,在進(jìn)行絮凝的過(guò)程中,又與除磷工藝具有十分密切的聯(lián)系,所以需要充分的考慮到各個(gè)方面的因素,這樣才能保證順利的完成對(duì)環(huán)境污水的有效防治。
2 環(huán)境污水處理中化學(xué)藥劑除磷工藝的分析
在當(dāng)前的環(huán)境污水處理過(guò)程中,主要采用的化學(xué)除磷工藝中所添加的藥劑有以下幾種,一是鋁鹽、二是鐵鹽、三是鈣鹽,有時(shí)候也會(huì)應(yīng)用改性硅藻土與復(fù)合絮凝劑等,不同的藥劑產(chǎn)生的除磷效果實(shí)際上也是不相同的,下面筆者針對(duì)其中的幾點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析,希望可以促進(jìn)環(huán)境污水處理質(zhì)量的提高。
2.1 鋁鹽化學(xué)除磷藥劑。采用鋁鹽作為藥劑添加在化學(xué)除磷工藝中,經(jīng)常使用的有三種,一種是硫酸鋁,一種是氯化鋁,還有一種是聚合氯化鋁,在具體的反應(yīng)過(guò)程中,包含兩個(gè)主要的反應(yīng)過(guò)程,首先是三價(jià)鋁離子通過(guò)與磷酸根產(chǎn)生反應(yīng)而出現(xiàn)沉淀,沉淀的化合物為AlPO4。其次是三價(jià)鋁離子能夠出現(xiàn)水解反應(yīng),在這一過(guò)程中會(huì)有正電荷以及單核羥基絡(luò)合物以及多核羥基絡(luò)合物的存在,在經(jīng)過(guò)范德華力以及網(wǎng)捕等一系列的作用以后,就能達(dá)到比較理想的沉淀效果,這樣也就達(dá)到了化學(xué)除磷的要求。在運(yùn)用鋁鹽進(jìn)行化學(xué)除磷的過(guò)程中,需要重點(diǎn)控制pH,這樣才能達(dá)到理想的除磷效果,否則會(huì)造成所排放的水體中鋁鹽超標(biāo)。
2.2 鐵鹽除磷藥劑。鐵鹽除磷藥劑主要有硫酸亞鐵、聚合氯化硫酸鐵、氯化鐵及聚合氯化鐵等。鐵鹽與鋁鹽除磷反應(yīng)機(jī)理類似,之外還會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水解并同時(shí)發(fā)生各種聚合反應(yīng)吸附水中的磷。Fe2+除磷效率與pH相關(guān),但有關(guān)Fe2+除磷最佳pH存在爭(zhēng)議:有人認(rèn)為pH=8時(shí),F(xiàn)e2+除磷效果最好,但王文超等認(rèn)為pH=7.5~8.5時(shí)不易生成沉淀,從而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要較高pH值,而環(huán)境污水廠處理中pH值往往低于7.5,另外,在水中Fe3(PO4)2-沒(méi)有FePO4穩(wěn)定,這些都限制了二價(jià)鐵鹽在廢水除磷中的應(yīng)用,實(shí)際過(guò)程中可利用好氧池曝氣的特點(diǎn)將Fe2+氧化成Fe3+來(lái)提高化學(xué)除磷效率。鐵鹽與磷酸鹽反應(yīng)形成沉淀物相對(duì)于鋁鹽更加穩(wěn)定,而具有沉降速度快的優(yōu)點(diǎn),因此實(shí)際應(yīng)用比較多,但是具有出水濁度與色度高、對(duì)出水pH影響大、運(yùn)輸和貯存麻煩、對(duì)設(shè)備腐蝕大等缺點(diǎn),同時(shí)鐵也是刺激藻類生長(zhǎng)和引發(fā)湖泊水華的一個(gè)重要因素,這些缺點(diǎn)限制其使用范圍。由于需要較高的pH,同時(shí)鈣鹽除磷藥劑還會(huì)引起池壁或渠、管壁上結(jié)垢及曝氣管堵塞等,因此鈣鹽除磷藥劑在城市環(huán)境污水處理廠中應(yīng)用的比較少。磷酸氨鎂法是近幾年國(guó)際上非常流行的廢水除磷方法,但我國(guó)還未出現(xiàn)相關(guān)的報(bào)道。
3 復(fù)合新型除磷藥劑
復(fù)合新型除磷藥劑主要有聚氯化鋁鐵(PAFC)、聚氯化鋁(PAC)、聚氯化鐵(PFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚亞鐵、聚氯硫酸鐵(PFCS)、聚合硫酸氯化鋁鐵(PAFCS)、聚合硫酸鋁鐵(PFAS)以及改性硅藻土等。這些新型除磷藥劑基本上都有良好的電荷中和與吸附架橋功能,凝聚性能良好,絮凝體生成迅速,密集度高且質(zhì)量大,沉降性能優(yōu)越,沉降的污泥脫水性能好,無(wú)二次污染,適用水體pH值范圍廣,具有較強(qiáng)的去除效果,而且藥劑生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,原料易得,生產(chǎn)成本低。其中PAFC在環(huán)境污水廠中應(yīng)用的比較多,原因在于PAFC結(jié)合了鋁鹽和鐵鹽的雙重優(yōu)點(diǎn),化學(xué)反應(yīng)速度快、形成絮體大且重、沉降快和過(guò)濾性好等優(yōu)點(diǎn)。因此,PAFC既能克服鋁鹽絮體生成慢、絮體輕、沉降慢的不足,同時(shí)又能克服鐵鹽除磷的出水渾濁、色度高的缺點(diǎn)。改性硅藻土是最近新使用的化學(xué)除磷藥劑,其組成包括硅藻土、PAC和石灰等,其中的PAC和石灰可與PO43+反應(yīng)生成A1PO4和Ca5(PO4)3OH等沉淀物,同時(shí)硅藻土具有吸附、混凝、過(guò)濾、共沉等作用,能充分接觸并除去水中的PO43-。因此除磷效果較穩(wěn)定,出水TP變化較小。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,在對(duì)環(huán)境污水進(jìn)行治理的過(guò)程中,不能單純的應(yīng)用生物除磷的方式,還需要應(yīng)用到化學(xué)除磷工藝,這項(xiàng)工藝在當(dāng)前還有進(jìn)一步的發(fā)展空間,以達(dá)到國(guó)家的規(guī)定要求,本文重點(diǎn)對(duì)化學(xué)除磷工藝中所添加的藥劑進(jìn)行了分析,結(jié)果表明不同的藥劑產(chǎn)生的效果也是不同的,希望能夠有助于今后的環(huán)境污水處理。
參考文獻(xiàn)
[1]陳媛.A2/O工藝化學(xué)除磷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用[J].環(huán)境,2010.
關(guān)鍵詞:深度除磷、再生水、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、除磷效果
Abstract: this article is mainly about renewable water treatment process coagu-flocculation depth dephosphorization technology. First of recycled water technology reality feasibility is expounded, and then describes the coagulation phosphorus removal of the working mechanism, and then on the common coagulant polymerization alc13, ferric chloride and phosphorus removal of polyferric sulphate and phosphorus removal performance as a coagulant the advantages and disadvantages of the detailed analysis. The last to influence the effect of phosphorus removal of other factors, among which we chose the main three factors: temperature, pH value and the amount of coagulant join were briefly reviewed in this paper.
Keywords: depth phosphorus removal, renewable water, polymerization alc13, polymerization ferric sulfate, phosphorus removal effect
中圖分類號(hào): TU991.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,工業(yè)污水、生活污水等的排放量越來(lái)越大。這造成了原本就緊缺的可用水資源越來(lái)越少。為了解決這一問(wèn)題,可以通過(guò)對(duì)污水廢水進(jìn)行處理,使其變成再生水加以利用,大大緩解了地球水資源短缺這一難題。所謂再生水,就是對(duì)污水經(jīng)過(guò)諸如二級(jí)處理、深度處理等一系列相關(guān)處理后可繼續(xù)利用的水。在實(shí)際污水處理時(shí),往往會(huì)遇到污水含磷量超標(biāo)的難題,因此要想將污水處理成再生水就必須要對(duì)污水進(jìn)行除磷處理,使其達(dá)到再生水中含磷量的標(biāo)準(zhǔn)。
本文介紹一種比較有效的方法,那就是混凝深度除磷技術(shù)。相比于除磷效果好的電化學(xué)法,其占地投資相對(duì)低廉很多;相對(duì)于應(yīng)用較多的微生物除磷技術(shù),其穩(wěn)定性更加高,且干擾因素也更少(比如說(shuō)溫度、濕度等等)。此外它還有一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì),那就是它不僅大大降低污水、廢水中磷的含量,還能對(duì)水中的氮的含量起到減少作用,并且還可以有效地滌清污水,讓污水不再是人們頭腦中想象的那樣又黑又濁。
根據(jù)傳統(tǒng)的混凝機(jī)理,天然水體存在的各種微小顆粒和膠體在溶液中作布朗運(yùn)動(dòng)能長(zhǎng)期存在于水中,這些膠體顆粒因?yàn)槟芪剿嘘庪x子以及本身通過(guò)電離及溶解等作用而帶有負(fù)電荷,無(wú)機(jī)高分子混凝劑水解產(chǎn)生大量帶有正電荷的離子破壞膠體顆粒之間的排斥力,使它們凝聚沉淀。存在于膠體顆粒中的一部分磷,在膠體凝聚沉淀的過(guò)程中同時(shí)被分離出來(lái); 另一方面,混凝過(guò)程中形成的氫氧化物絮體,有較大的比表面積和很強(qiáng)的吸附能力。部分非溶解性磷和溶解性磷被吸附在絮體內(nèi)外表面,從而被分離出來(lái)。最后電離出的含磷離子和具有較高正電荷的混凝劑水解產(chǎn)物結(jié)合,形成各種不溶性的無(wú)機(jī)鹽或離子締合物,最終也被沉淀分離出來(lái)。
混凝劑是一種在生成再生水的過(guò)程中加入的一類化學(xué)藥劑,它能夠加速水中膠體微粒凝聚或絮凝成大顆粒,常見的混凝劑有聚合氯化鋁、氯化鐵以及聚合硫酸鐵。下面針對(duì)這三種不同的混凝劑,來(lái)分析其在混凝深度除磷方面的效果。
1.聚合氯化鋁:
聚合氯化鋁能適應(yīng)低溫工作環(huán)境,因此在氣溫相對(duì)較低的北方地區(qū)可以有效地完成除磷工作;能形成較大的顆粒,沉淀性能好,且形成速度快,大大縮短了混凝周期;對(duì)pH值的敏感程度比較低,當(dāng)pH值在5-9之間時(shí),都是它的適用范圍;當(dāng)加入量過(guò)大時(shí),不會(huì)像硫酸鋁那樣相反會(huì)造成水渾濁的后果;其堿化度比其他鋁鹽、鐵鹽為高,因此對(duì)設(shè)備的侵蝕作用小,且處理后的水的pH值和堿度下降小。
2.氯化鐵:
氯化鐵吸水性能卓越,極易溶于水;溶解度和溫度呈正比例變化趨勢(shì),溫度上升,其溶解度會(huì)增加,反之會(huì)減小,易形成礬花,沉底效果好;在低溫環(huán)境下,其除磷效果比鋁鹽好;
當(dāng)然,氯化鐵作為混凝劑也有不小的缺點(diǎn),首先它的腐蝕性極大,因此在選用器材時(shí)要選用耐腐蝕的器材。其次氯化鐵很容易與水發(fā)生反應(yīng),極易受潮。此外,用氯化鐵處理后的水的色度相比于鋁鹽來(lái)說(shuō)會(huì)更高。
3.聚合硫酸鐵:
聚合硫酸鐵在除磷時(shí)礬花密實(shí),沉降速度快;凈水效果優(yōu)良不含鋁、氯及重金屬離子,無(wú)毒;適應(yīng)水體pH值的范圍較寬,pH值大約在4—11之間,凈化后的原水的pH和總堿度變化幅度??;其腐蝕性比較小,因此對(duì)設(shè)備的耐腐蝕性的要求沒(méi)有那么高;在低溫的工作環(huán)境下,對(duì)濁度比較高的污水,聚合硫酸鐵的除磷效果比較好。
混凝除磷效果除了跟上文提到的混凝劑的選取有關(guān)之外還與其他眾多因素有關(guān),其中主要有溫度、pH值以及混凝劑投入量。下面對(duì)此做具體分析。
1.溫度對(duì)除磷效果的影響:
水溫對(duì)混凝除磷的效果有很大的影響。據(jù)相關(guān)權(quán)威實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)水溫為4攝氏度時(shí),污水中磷含量只能降低44%;當(dāng)水溫達(dá)到21攝氏度時(shí),磷含量能降低79%。根據(jù)這組對(duì)比數(shù)據(jù)我們會(huì)發(fā)現(xiàn),隨著溫度的升高,混凝除磷的效果會(huì)更好,相反溫度越低越不利于除磷。為什么低溫會(huì)造成除磷效果不明顯呢?原因有三點(diǎn):首先是因?yàn)榈蜏貢?huì)使得污水中的混凝劑的水解速度變慢,不利于膠體顆粒的脫穩(wěn);第二點(diǎn)就是當(dāng)水溫較低時(shí),水的粘度增大,影響顆粒間的碰撞和絮凝;第三點(diǎn)就是低溫會(huì)導(dǎo)致膠體顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)減弱,不利于脫穩(wěn)膠體顆粒的異向混凝。
2.pH值對(duì)除磷效果的影響:
一般的混凝劑最佳工作環(huán)境是在中性的環(huán)境,也就是pH值保持在7左右。當(dāng)pH值過(guò)大或者過(guò)小時(shí),對(duì)混凝除磷的效果都會(huì)造成很大的影響。就拿最常見的混凝劑聚合氯化鋁來(lái)說(shuō),當(dāng)污水的pH值小于7時(shí),也就是處于酸性條件下時(shí),鋁離子主要是以高電荷低聚合度的配合離子的形式存在,因而起不了粘附架橋來(lái)去除污水中的磷,除磷效果極差;當(dāng)pH值大于7時(shí),也就是處于堿性條件下時(shí),混凝劑的水解產(chǎn)物主要是以帶有高電荷的高聚絡(luò)合物為主,對(duì)磷的去除主要是吸附締合作用。隨著pH值的升高,受高濃度的氫氧根離子的影響,締合吸附作用會(huì)減弱,混凝除磷效果也會(huì)大打折扣。
3.混凝劑加入量對(duì)除磷效果的影響:
當(dāng)初始含磷濃度和混凝劑的投入量較低時(shí),聚合氯化鋁、氯化鐵以及聚合硫酸鐵的除磷效果差別比較大。對(duì)于聚合氯化鋁,當(dāng)投入量擴(kuò)大兩倍時(shí),其磷去除率大約提高15%;對(duì)于氯化鐵,當(dāng)投入量擴(kuò)大兩倍時(shí),其磷去除率大約提高30%;對(duì)于聚合硫酸鐵,當(dāng)投入量擴(kuò)大兩倍時(shí),其磷去除率大約提高30%。由此可見,對(duì)于含磷量較低的污水,適合采用聚合硫酸鐵或者是氯化鐵作為混凝劑,這樣可以在混凝劑投入量比較低的前提下,達(dá)到很好的除磷效果。當(dāng)含磷濃度和混凝劑的投入量都提高時(shí),氯化鐵和聚合硫酸鐵除磷效果會(huì)顯著提高,聚合氯化鋁相對(duì)于前兩者來(lái)說(shuō)效果增加的不是很明顯。因此在污水含磷量比較高且混凝劑投入量比較大的前提條件下,選擇氯化鐵或者聚合硫酸鐵會(huì)比較合適,除磷效果會(huì)比較好。
參考文獻(xiàn):
【1】姜登嶺、張曉健 飲用水中的磷及其在常規(guī)處理工藝中的去除 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 2004年
【2】王紅斌、楊敏、唐光陽(yáng) 聚合氯化鋁的混凝除磷性能研究 化學(xué)世界 2004年7月
關(guān)鍵詞:低濃度;污水處理;好氧工藝;厭氧工藝
中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2014)10-0048-03
低濃度污水一般是指COD濃度低于1000mg?L-1或BOD濃度低于500mg?L-1的有機(jī)污水,主要由城市生活污水和各種稀釋的工業(yè)廢水等組成。低濃度污水由于碳源不足,無(wú)法為微生物提供足夠的養(yǎng)分,對(duì)生物處理中的脫氮除磷過(guò)程有著制約作用。生物除磷脫氮的原理是微生物在厭氧、缺氧、好氧的交替環(huán)境中,依靠硝化菌和反硝化菌的硝化―反硝化作用實(shí)現(xiàn)生物脫氮,依靠聚磷菌的厭氧釋磷―好氧攝磷作用實(shí)現(xiàn)生物除磷。脫氮除磷過(guò)程中的反硝化菌與聚磷菌間的矛盾主要由碳源競(jìng)爭(zhēng)引起,因?yàn)閰捬踽屃?、缺氧反硝化、好氧異養(yǎng)菌代謝都需要消耗碳源。其中反硝化和釋磷對(duì)于揮發(fā)性脂肪酸的競(jìng)爭(zhēng)尤為突出,為了充分釋磷,往往先滿足厭氧釋磷對(duì)碳源的要求,從而導(dǎo)致反硝化碳源的不足,影響處理系統(tǒng)脫氮的效果。因此,處理好低碳源條件下脫氮除磷的矛盾,進(jìn)而達(dá)到同時(shí)高效脫氮除磷的目的,成為了今后城市污水處理亟待解決的問(wèn)題。
1 用于低濃度污水處理的主要工藝
一般來(lái)說(shuō),城市低濃度污水的處理多采用生物膜法、活性污泥法、厭氧處理工藝等,在環(huán)境允許的地方還可以考慮人工濕地處理方法。目前,活性污泥法等好氧工藝技術(shù)已經(jīng)研究發(fā)展得比較成熟,并應(yīng)用到了許多實(shí)際工程中,取得了比較好的成果。然而隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,城市污水排放量正逐年增長(zhǎng),而好氧工藝由于使用了充氧設(shè)備,其能耗大,維護(hù)管理及運(yùn)行的費(fèi)用較高,已經(jīng)對(duì)財(cái)政造成了很大的困擾。相對(duì)于好氧工藝,厭氧生物處理法能耗少,運(yùn)行費(fèi)用低,且營(yíng)養(yǎng)鹽需要少,這對(duì)C/N小的生活污水來(lái)說(shuō)尤為重要。因此在繼續(xù)挖掘好氧工藝潛力的同時(shí),越來(lái)越多的研究者開始進(jìn)行低濃度污水的厭氧處理研究,并已取得了不錯(cuò)的成績(jī)。
1.1 序批式活性污泥工藝(SBR)
SBR法在我國(guó)城市污水處理中研究比較深入,技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。SBR工藝流程簡(jiǎn)單,污水在一個(gè)反應(yīng)池內(nèi)就可以完成生化反應(yīng)、沉淀、排水、排泥,在運(yùn)行費(fèi)用低的前提下可以取得比較高的脫氮除磷效果,耐沖擊負(fù)荷也比較強(qiáng)。然而傳統(tǒng)的SBR法存在水力時(shí)間停留過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,若管理不精準(zhǔn),還會(huì)造成除磷效果不夠好,污泥膨脹等。將生化和物化兩方法協(xié)同起來(lái),強(qiáng)化污水處理能力,成了研究人員關(guān)注的方向。往SBR反應(yīng)器內(nèi)分別投加各種無(wú)機(jī)混凝劑以組成SBR/混凝協(xié)同工藝來(lái)對(duì)城市污水處理進(jìn)行研究。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),將新型復(fù)合混凝劑PISC以40mg?L-1的量在曝氣2h后投入SBR反應(yīng)器內(nèi)時(shí)對(duì)CODcr、SS和TP的去除效果最佳,分別達(dá)到了76.8%、87.8%和93.1%。此外PISC的投入可以使水力停留時(shí)間縮短1/3,有抑制污泥膨脹的效果,并能降低出水的SS。將粉末活性炭(PAC)以400mg?L-1的量投入SBR反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行低濃度污水處理的試驗(yàn)研究。微生物能在活性炭的表面能形成一層生物膜,提高除磷效率,促使污泥沉降;不同種類的微生物形成的膜能形成好氧、缺氧和厭氧的區(qū)域,提高了反硝化效率。結(jié)果表明,投加了PAC的SBR反應(yīng)器對(duì)污水中COD、TN和TP的去除率分別為94.9%、67.7%和96.6%。
1.2 生物膜法
生物膜法可用來(lái)處理低濃度污水,對(duì)水質(zhì)水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性,其污泥沉降性能好,宜于固液分離。但生物膜法不若活性污泥法的人工強(qiáng)化,而是趨于自然凈化原理,其生物量不夠大,導(dǎo)致處理效果不夠好,更由于成本問(wèn)題,生物膜法一般應(yīng)用在小型污水廠或廢水廠。為順應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的要求,低成本的生物膜法技術(shù)吸引了研究者的眼光。他們利用透水混凝土生物膜來(lái)處理城市污水,這種生物膜是由混凝土原材料和活性材料ATV-C按一定比例組成的固體膜片,上面有預(yù)留的透水孔,其構(gòu)造成本很低。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究,在進(jìn)水流量為1.1~1.25L?min-1,回流量為4.5~6L/min,停留時(shí)間為1.5h,BOD5負(fù)荷為850g/(d?m3)的條件下,對(duì)CODcr、NH3-N、BOD5的去除率分別達(dá)到了76.0%、54.1%和94.9%,但這種生物膜對(duì)TP的去除效果不明顯,需要再進(jìn)行深入研究。
1.3 A2/O工藝處理低濃度污水
A2/O生物脫氮工藝是將傳統(tǒng)的活性污泥、生物硝化工藝結(jié)合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短,更有效的去除水中的有機(jī)物。A2/O工藝的內(nèi)在固有缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機(jī)負(fù)荷、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競(jìng)爭(zhēng),很難在同一系統(tǒng)中同時(shí)獲得氮、磷的高效去除,阻礙著生物除磷脫氮技術(shù)的應(yīng)用。西朗污水處理廠對(duì)傳統(tǒng)A2/O工藝和UCT工藝進(jìn)行改進(jìn),綜合了它們的優(yōu)點(diǎn),使得這個(gè)改良的工藝具有脫氮除磷效果更好的優(yōu)勢(shì)。改良A2/O工藝是在厭氧池、缺氧池和好氧池前增設(shè)了一個(gè)預(yù)缺氧池,這樣就保證了聚磷菌在厭氧段內(nèi)的釋放磷的能力及好氧段內(nèi)的吸磷能力,加強(qiáng)了除磷的效果。由預(yù)缺氧池接收沉淀池回流的污泥,從好氧池回流的混合液進(jìn)入缺氧池,這種分開回流的模式減少了進(jìn)入?yún)捬醭貎?nèi)的硝酸鹽,提高了脫氮的效率。經(jīng)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)西朗污水廠對(duì)BOD5、COD、氨氮、TN、TP的去除率分別達(dá)到了93.5%、84.7%、96.9%、61.5%、78.9%。在A2/O工藝中,污泥齡對(duì)COD、TN、氨氮等的去除不產(chǎn)生大的影響,但它是影響除磷的一個(gè)重要因素。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)污泥齡為12d時(shí),A2/O工藝的綜合處理效果最好。而將AOA工藝與生物接觸氧化法組合起來(lái)形成一套一級(jí)強(qiáng)化生物絮凝吸附的高效、低耗新型系統(tǒng)后經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),兩者之間最大程度地利用了生物絮凝階段的高負(fù)荷及接觸生物膜過(guò)濾的低負(fù)荷,將各自優(yōu)勢(shì)更好地發(fā)揮出來(lái),并增加抗沖擊負(fù)荷的能力。研究表明,在進(jìn)水體積流量為1.0m-3?d-1、吸附池F/M為2.8kgCOD?kg-1MLSS?d-1、水力停留時(shí)間為1.5h時(shí),這個(gè)組合系統(tǒng)的效率最高,對(duì)SS、COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別達(dá)到了84.12%、86.37%、74.18%、75.23%、42.68%。
1.4 膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器(EGSB)與SBR的組合工藝
EGSB反應(yīng)器是對(duì)常規(guī)的高效厭氧反應(yīng)器UASB進(jìn)行改善后制造出來(lái)的污水處理反應(yīng)器,它以增大流速和加快出水循環(huán)來(lái)更有效地利用反應(yīng)器空間,具有更高的運(yùn)行效率。和純粹EGSB和SBR工藝相比,EGSB-SBR組合工藝對(duì)COD,TP,TN等的去除更為徹底,其出水指標(biāo)可以達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污水先通過(guò)調(diào)節(jié)池之后再通過(guò)EGSB反應(yīng)器,最后通過(guò)SBR反應(yīng)器,這樣能有效彌補(bǔ)這兩種工藝的缺陷,對(duì)有機(jī)物的去除,硝化和反硝化進(jìn)行合理安排。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究,當(dāng)HRT為3h,COD容積負(fù)荷為3.5kg?m-3?d-1,EGSB反應(yīng)器的上升流速為6.5~7m?h-1時(shí),COD的去除率最高,達(dá)到95%。接著用SBR反應(yīng)器對(duì)EGSB反應(yīng)器的出水作進(jìn)一步處理,以除去污水中尚未達(dá)標(biāo)的氮和磷。當(dāng)選用污泥齡為20~30d的污泥時(shí),SBR反應(yīng)器的除磷效果最好,能達(dá)到90%以上;當(dāng)厭氧階段的DO質(zhì)量濃度控制在0.2mg?L-1以下時(shí),SBR反應(yīng)器就能取得很好的脫氮效果,脫氮率達(dá)到了90%以上。
在厭氧條件下,污水中氨與硝酸鹽的消失是同時(shí)發(fā)生的,表現(xiàn)為5NH4++3NO3-4N2+9H2+2H+ ΔG=-297kJ/MOL(NH4+)
即該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行,這使得這個(gè)組合工藝的脫氮效率非常理想。而在6℃~15℃的范圍內(nèi),EGSB-SBR組合工藝對(duì)TP的去除率能達(dá)到88.6%。
1.5 厭氧折流板反應(yīng)器(ABR工藝)
厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)是一種新型高效的處理工藝,不僅在處理高濃度有機(jī)廢水的研究和應(yīng)用方面取得了較大的進(jìn)展,而且在處理低濃度污水方面也越來(lái)越引起重視。ABR反應(yīng)器可看成是由多個(gè)上流式厭氧污泥床(UASB)的連接而成,對(duì)低濃度污水有良好的處理效率。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、生物截留能力強(qiáng)、水力停留時(shí)間短、耐水力以及有機(jī)物沖擊、對(duì)有毒物質(zhì)沖擊抵抗力和恢復(fù)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。ABR的工藝設(shè)計(jì)中分格數(shù)對(duì)處理效果具有較大的影響,在處理較低濃度污水時(shí),ABR分格數(shù)控制在3~4格較好。將進(jìn)水COD濃度控制在400mg?L-1以內(nèi),用BOD5∶N∶P(質(zhì)量比)=(150~300)∶5∶1的葡萄糖配水模擬生活污水進(jìn)行試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間、污泥濃度、有機(jī)負(fù)荷、溫度等不同程度地影響ABR反應(yīng)器運(yùn)行效率。當(dāng)平均溫度為29.6℃,水力負(fù)荷為2.93m3?m-3?d-1,HRT為0.041d時(shí),ABR對(duì)CODcr的去除效率最高,達(dá)到了92%以上。李清雪等采用ABR-好氧組合工藝來(lái)處理COD濃度為688mg?L-1的生活污水,試驗(yàn)證明,這個(gè)組合工藝對(duì)COD的去除率能穩(wěn)定在84.2%附近,但對(duì)氨氮的去除效果
不佳。
1.6 人工濕地處理工藝
由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,建造成本低,操作及管理維護(hù)容易,運(yùn)行起來(lái)費(fèi)用低廉,有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力,能夠處理低負(fù)荷污水并能達(dá)到一定效果,人工濕地在許多地方及各種性質(zhì)的污水處理方面均有應(yīng)用。用粉煤灰和細(xì)煤渣配合使用作為基質(zhì),再按適當(dāng)?shù)谋壤涑商盍咸幚碇鶃?lái)處理低濃度生活污水,去除COD的效果非常好,約70%;而用粉煤灰和空心磚磚塊配合使用作為基質(zhì)的處理柱在處理污水時(shí),去除NH3-N和TP的綜合效率分別達(dá)到了89%和81%。深圳白泥坑人工濕地采用了蘆葦/大米草濕地、茫荼/蘆葦濕地和蘆葦/茫荼濕地串聯(lián)運(yùn)行的方式,使得BOD和NH4-N去除效果很好,分別達(dá)到了90%和50%以上。近年來(lái),將人工濕地與其他工藝聯(lián)合起來(lái)處理城市污水也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,這樣可以有效彌補(bǔ)人工濕地處理工藝在某些方面的不足。利用 “接觸氧化+生物滴濾池+潛流人工濕地+氧化塘”的組合工藝來(lái)處理進(jìn)水COD濃度為62.36mg?L-1,TP為1.04mg?L-1,TN為18.29mg?L-1的低濃度污水,在溫度為6.0℃~11.4℃在低溫條件下取得了比較好的凈化效果。經(jīng)測(cè)試,這個(gè)組合工藝對(duì)對(duì)COD、TP和TN的去除率分別為83.6%、66.8%和55.2%。
2 結(jié)語(yǔ)
目前,我國(guó)的城市污水處理廠進(jìn)水濃度普遍偏低,碳源不足,脫氮效率難以保證。而怎樣解決好這個(gè)問(wèn)題,有學(xué)者已為我們指明了方向:清華大學(xué)的一些學(xué)者提出了以垃圾滲濾液作為碳源投加到低碳源城市污水中,該技術(shù)以廢治廢,能節(jié)約垃圾滲濾液處理費(fèi)和污水廠投加甲醇等碳源成本;另一方面,合理地選擇排水系統(tǒng)的體制,加強(qiáng)雨污聯(lián)合調(diào)控的要求,從而達(dá)到提高城市污水中的碳源濃度的目的。
在城市低濃度污水處理工藝方面,各類好氧工藝與厭氧工藝都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。以好氧活性污泥法為主的城市污水處理技術(shù)雖然對(duì)污染物的去除率高且穩(wěn)定,但占地面積大,管理運(yùn)行費(fèi)用高。而厭氧處理工藝正不斷發(fā)展和完善,其低能耗、占地少、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)越性已逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。厭氧生物處理具有節(jié)約能源并產(chǎn)生能源的的優(yōu)點(diǎn),其剩余污泥量低,容積負(fù)荷大,開發(fā)和利用厭氧生物技術(shù)進(jìn)行污水處理必然能夠同時(shí)起到減輕污染和緩解能源短缺的功效。但厭氧工藝對(duì)氮、磷等的去除不夠穩(wěn)定,對(duì)病菌等的去除能力也不夠,所以厭氧處理工藝的發(fā)展應(yīng)跟好氧處理工藝相結(jié)合,取長(zhǎng)補(bǔ)短。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]污水處理;問(wèn)題;現(xiàn)狀
中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)20-0368-01
一、城市綜合污水處理概述
近幾年來(lái),伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高,污水處理工藝有較大的發(fā)展,通常來(lái)說(shuō)城市綜合污水先經(jīng)過(guò)初步處理或二級(jí)生化處理,處理后城市污水的主要污染物為氮、磷等富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),然后再利用污水處理系統(tǒng)對(duì)它進(jìn)行深度處理。一級(jí)處理主要是去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物,方法有格柵、沉淀、沉砂、油分離、氣浮等。二級(jí)處理目的是大幅度去除污水呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì),目前常用的處理方法為活性污泥法和它們的改良型,工藝為一、二級(jí)可以混合處理,有的部分已達(dá)到三級(jí)混合處理,如缺氧好氧生物脫氮除磷法、缺氧-厭氧-好氧-生物脫氮除磷法、序批式活性污泥法、吸附生物降解法、氧化溝法、生物模法等。這些工藝的特點(diǎn)是促使化學(xué)需氧量(COD)、生物需氧量(BOD)、酚等有機(jī)物進(jìn)一步降解。為了更好地去除污水氮和磷,又進(jìn)一步研制了除磷脫氮技術(shù)。其特點(diǎn)是利用優(yōu)勢(shì)菌種(主要為聚磷菌)在缺氧-厭氧-好氧處理過(guò)程中(特別在好氧過(guò)程中)需要大量吸氧以供生長(zhǎng)的原理,從而降低污水中磷氮含量,使污水在這一過(guò)程中達(dá)到三級(jí)處理,最終使綜合污水達(dá)到國(guó)家排放水體的標(biāo)準(zhǔn),所剩污泥可以進(jìn)行濃縮、消化、脫水、堆肥或農(nóng)用填埋而最終處置。
二、目前城市污水處理的方法及存在問(wèn)題
城市污水包括城市全部的生活污水和部分工業(yè)廢水,水質(zhì)污染主要為有機(jī)污染。目前國(guó)內(nèi)外采用物化法和生物法處理技術(shù),并以后者為主。
1.物化法
19世紀(jì)后期,英、美等國(guó)曾廣泛采用絮凝沉淀技術(shù)。我國(guó)四川省遂寧市污水處理廠(8萬(wàn)m3/d)采用分期建設(shè)方案,預(yù)留二級(jí)處理場(chǎng)地,一期為化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理(Chemically Enhanced Primary Treatment)(簡(jiǎn)稱CEPT),采取投加化學(xué)藥劑的絮凝沉淀法。該方法存在的主要問(wèn)題是出水水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)。
2.生物法
(1)傳統(tǒng)活性污泥法 傳統(tǒng)活性污泥法是污水處理最早的工藝,有機(jī)物去除率高,污泥負(fù)荷高,池容積小,電耗省,運(yùn)行費(fèi)用低,但普通曝氣法占地多,建設(shè)投資大,且不具備脫氮除磷功能,僅能滿足BOD5、CODCr、SS三項(xiàng)出水指標(biāo)。另外,普通曝氣法生成的污泥量較多,認(rèn)為不易處置。
(2)SBR法(序批式) 間歇式活性污泥法又被命名為序列間歇式反應(yīng)器法(Sequencing Batch Reactor)或序列間歇式(序批式)活性污泥法,簡(jiǎn)稱SBR法。其進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排放和閑置順序在同一池中完成,周期運(yùn)行。其特點(diǎn)為:無(wú)二沉池和污泥回流設(shè)備,產(chǎn)生剩余污泥量少;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,運(yùn)轉(zhuǎn)靈活,可隨時(shí)調(diào)整運(yùn)行計(jì)劃;自控要求高。該方法適用于水量、水質(zhì)排放均勻的工業(yè)廢水,可省去調(diào)節(jié)池,節(jié)省投資。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜,難于管理。
(3)氧化溝法 氧化溝實(shí)際上是活性污泥法的一種變形,廢水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道中不斷的循環(huán)流動(dòng),又有人稱其為“循環(huán)曝氣池”。它的特點(diǎn)為:一般不設(shè)初沉池和污泥消化池,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工藝穩(wěn)定,管理方便;有機(jī)物去除率較高,具有脫氮、除磷(溝前增設(shè)厭氧池)功能,綜合指標(biāo)較優(yōu);適用于中小規(guī)模的低負(fù)荷污水處理廠??呻姾妮^大,經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用偏高。
(4)A2/O(AA/O法)常用的脫氮除磷的工藝為A2/O(厭氧/缺氧/好氧,Anaerobic/Anoxic/Oxic)法。磷在厭氧區(qū)釋放,在好氧區(qū)吸收,達(dá)到除磷目的。污染物在好氧區(qū)被氧化降解,去除COD和BOD5,同時(shí)在硝化菌作用下,有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的氨氮繼而轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮,含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮。但污泥回流,污泥處理工作量大,節(jié)能差。
(5)AB法(Adsorption)Biodegradation)即吸附和生物降解兩段生物處理法。它采用吸附和傳統(tǒng)活性污泥法的兩次生化處理,工藝單元構(gòu)成復(fù)雜,污泥不穩(wěn)定,建設(shè)投資和處理成本高,一般不設(shè)初沉淀。
(6)UNITANK法(一體化的曝氣池)此工藝是以活性污泥法為基礎(chǔ)的一種新工藝(由比利時(shí)史格斯公司開發(fā))。本工藝的特點(diǎn)是將曝氣和沉淀組成一體的新工藝,不是形式上的合并,而是工藝上的創(chuàng)新,是將池子分成若干格,首末兩端交替曝氣和沉淀。它周期性變更進(jìn)水、出水方向,可省去污泥回流系統(tǒng),并且布置緊湊,用地省,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),省電耗,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),但該方法不具備脫氮除磷功能。
三、城市污水處理的相關(guān)措施
1.優(yōu)化污水處理工藝
當(dāng)前城市污水處理采用的傳統(tǒng)工藝路線較為落后,無(wú)論進(jìn)水為何種水質(zhì)都同等對(duì)待,導(dǎo)致有些特殊污水如難降解有機(jī)物含量高的污水、氮磷含量高的污水等經(jīng)過(guò)處理后無(wú)法達(dá)標(biāo),另外大部分污水處理廠都是初級(jí)處理方式,出水不經(jīng)過(guò)消毒處理,無(wú)法適應(yīng)如今再生水回用技術(shù)的推廣,因此,首先要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的不同,為工藝需要配置不同的反應(yīng)器,從而使其可以適應(yīng)任何水質(zhì)的處理,其次要在水處理工藝最后加上離子吸附或消毒等工序,使水資源可以被重復(fù)利用,減輕供水負(fù)擔(dān)。
2.完成污水處理廠市場(chǎng)化轉(zhuǎn)型
國(guó)家或地方政府應(yīng)當(dāng)加大對(duì)污水處理廠基礎(chǔ)設(shè)施的投入,可通過(guò)建立股份制企業(yè)等方式,完成對(duì)污水處理廠從事業(yè)單位向企業(yè)單位的轉(zhuǎn)型,充分吸引社會(huì)資金,使污水處理廠成為以營(yíng)利為目的,并在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下良性發(fā)展的企業(yè),這樣有利于改變現(xiàn)今污水處理廠工作效率低下、管理不善等問(wèn)題,使污水處理從被動(dòng)處理變?yōu)橹鲃?dòng)處理。
3.建立健全專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制
人是污水處理系統(tǒng)能夠運(yùn)行的核心,因此要加強(qiáng)管理人才和技術(shù)人才的培養(yǎng),建立健全人才培養(yǎng)機(jī)制,可采取與科研單位、大專院校校企聯(lián)合的方式共同培養(yǎng)理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)兼具的人才,以適應(yīng)污水處理技術(shù)和設(shè)備的更新?lián)Q代。
4.提高水資源利用率
國(guó)家和各地方政府要加大宣傳力度,使人們對(duì)中水等回用水技術(shù)有一個(gè)充分的認(rèn)識(shí),使之逐漸接受回用水、再生水,在引用水之外的領(lǐng)域如洗車、沖廁所等方面得到廣泛應(yīng)用,就等節(jié)省城市自來(lái)水供應(yīng)量,且提高水資源的利用率。
5.加強(qiáng)政府監(jiān)管力度
城市污水處理工作的健康發(fā)展與正常運(yùn)行,離不開政府的有效監(jiān)管。目前,在城市污水處理監(jiān)管方面,還沒(méi)有形成完整的監(jiān)管體系,監(jiān)管力量薄弱,監(jiān)管手段落后,監(jiān)管工作明顯滯后。在工作方法上基本是臨時(shí)抽查,“事后評(píng)價(jià)”,這種監(jiān)管方式使得監(jiān)管工作時(shí)常處于被動(dòng)狀態(tài),導(dǎo)致了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不配套、建設(shè)資金鋪張浪費(fèi)以及污水處理系統(tǒng)運(yùn)行不到位等問(wèn)題,因此,必須建立以事先控制和事中控制為主,以事后控制為輔助手段的監(jiān)管機(jī)制,以確保污水處理系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、有效的運(yùn)行。
結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)城市工業(yè)的快速發(fā)展以及城市人口的增多,城市污水排放量日益增加,所造成的污染會(huì)嚴(yán)重影響城市化進(jìn)程以及破壞人類賴以生存的環(huán)境,因此必須要對(duì)污水進(jìn)行充分的治理,不斷加快污水處理技術(shù)、設(shè)備、人才的發(fā)展,以提高我國(guó)城市污水處理效率,當(dāng)前我國(guó)城市污水處理領(lǐng)域雖然存在一系列問(wèn)題,但隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的提高以及人們傳統(tǒng)觀念的轉(zhuǎn)變,相信在未來(lái)我國(guó)城市水資源治理和回用技術(shù)都會(huì)得到一個(gè)飛躍的發(fā)展,促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
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