毕业论文外文翻译-污水处理系统中化学除磷效果影响因素分析（含英文原文）.docx

中北大学2015届毕业设计说明书外文文献为PDF格式，下载后双击即可打开另存污水处理系统中化学除磷效果影响因素分析摘 要分析污水处理系统中化学除磷效果的影响因素。方法在不同反应系统下，研究了投加石灰处理高、低浓度含磷废水的效果及其限制因素的影响。结果石灰沉淀法处理高浓度含磷废水既可以降低化学除磷的成本，又可以在合适的搅拌、沉淀条件下，通过控制碱度、pH 等因素来达到较好的处理效果;处理后的化学污泥的含磷量可达到9% 12%，有较高的可回收利用价值。结论石灰法处理富磷污水比处理低磷污水经济，且对磷的回收利用有很大的潜力。关键词：石灰法;除磷效果;影响因素;污水处理系统传统生物除磷系统是利用聚磷菌在好氧条件下超量的吸磷能力，通过排除好氧富磷污泥的方式来去除污水中磷，其效果直接受污泥龄、污泥浓度、剩余污泥排放量等因素的限制。尽管其运行费用低，但处理效果往往不尽人意。如何改进工艺，提高除磷的效果仍是目前污水处理领域研究的重点1。为了使传统水处理系统能长期稳定地达到一级排放标准，在系统中往往增设了化学除磷的过程，将化学药剂加在初沉池、二沉池或是曝气池中。但由于污水中磷的含量较低，而HCO3 碱度却相对较高，因此认为一般条件下化学除磷的药剂投加量直接受污水碱度的影响，而与磷酸盐浓度关系不大，这就导致了除磷药剂的有效利用率较低。该研究提出利用聚磷菌特殊的生物特性来富集污水中的磷酸盐，通过排出厌氧富磷污水的方式来实现处理系统中磷的有效去除。排出的富磷污水中，PO43 浓度可以达到进水浓度的10 倍。从化学反应的角度来看，这种高浓度含磷污水的化学处理方式将会较好地提高药剂的利用率。1 试验材料与方法1.1 工艺流程与设备按照污水排放的标准，污水处理系统出水的磷含量应达到一级排放标准。但是，由于化学沉淀除磷是生物除磷的一个后续的辅助处理过程，所以在化学处理后，对出水中磷的浓度要求也就有了它自身的特点2-4。由图1 可知，厌氧池中的污泥为了实现有效的释磷，必须投加外加碳源。因此，采用絮凝沉淀的方式，向厌氧池释磷污水中投加化学药剂，仅是为了去除污水中的磷，而外加碳源即COD 和原水中的氨氮并没有被去除，故而化学除磷池出水不能直接排放。一般将其回流至主反应器中，接受进一步的处理。所以，对化学除磷的出水含磷要求可以不按照一级标准，一般认为达到5 mg /L 即可。该试验将对不同的处理标准下的石灰投加量以及碱度、搅拌时间、沉淀时间对除磷效果的影响分别作试验比较。出水回流至反应器污水出水污水稀磷上清液化学除污泥回流 磷池 含磷沉淀图1 以SBR为处理背景的化学处理流程1.2 试验方法用NaH2PO4和Na2CO3配制成特定碱度和浓度的含磷废水，在120 r /min 的快速搅拌情况下投加石灰乳，然后以45 50 r /min 慢速搅拌一定时间后，静置取上清液，测定其PO43 的含量。分别研究石灰投加量、反应时间、沉淀时间、PO43 浓度等因素对化学絮凝系统处理效果的影响。1.3 分析方法PO43 : 抗坏血酸 钼酸铵分光光度法; 碱度: 酸碱滴定法。主要设备: 混凝搅拌仪、72 型分光光度计、ORP-43 型PH 计。2 结果与分析石灰投加入含磷污水中后，可以和污水中的HPO42 和HCO3 反应，相应反应式:（1）主反应:5Ca2+ + 4OH + 3HPO42Ca( OH) ( PO4)3 + H2O （1） 3Ca2+ + 2PO43Ca3( PO4)2 （2）（2）副反应:Ca2+ + HCO3CaCO3 + H+（3）这是两个相互竞争的反应，降低HCO3 浓度，可以降低副反应的竞争力，提高药剂的除磷效率。研究发现相对于反应( 2) 来说，反应( 3) 具有更快的反应速度。在城市污水含磷浓度的范围内，无论是热力学还是动力学反应程，反应( 3) 都更容易进行。研究还表明，尽管生成Ca3( PO4)2的过程和其他的反应过程相比存在较慢的反应速度，但是其反应速度受污水中HCO3 和PO43 浓度的影响较为明显1。该反应速率可用下式表示，即:dc /dt = ( 4.1 /CT，CO32 ) C2.7（4）这一速率方程式对微碱性pH 条件下Ca3( PO4)2的沉淀作用有着重要的指导意义。由( 4) 式可知，Ca3( PO4)2的沉淀速率和程度除了是碱度的反函数以外，浓度指数27 表明，反应速率对磷的浓度极为敏感。由此可以预测，提高PO43 浓度可以显著地提高化学混凝速度。2.1 石灰投加量对除磷效果的影响在试验过程中，向6个1 000 ml 烧杯平行样中投加不同量的石灰乳，经过凝聚、混凝、沉淀后，测定上清液出水中PO43 浓度，来检验投加量和除磷效果之间的关系。以出水浓度0.5 mg /L 为标准检验石灰投加量的结果见表1，以出水浓度5.0 mg /L 为标准检验石灰投加量的结果见表2。从表1 和表2 可知，污水中的含磷量随着石灰投加量的增加而减少，去除单位浓度的磷所需要投加的石灰量也在逐步增加。污泥中的含磷量随着石灰投加量的增加逐渐降低。高浓度的原水，在出水浓度为0.5 mg /L 时，污泥的含磷量在10%左右，当出水浓度为5.0 mg /L 时，污泥的含磷量增加到13%左右。而处理低浓度原水产生的污泥含磷量在3.5% 4.0%之间，较之处理高浓度原水时明显地降低。在城市污水处理系统中，碱度一般在100 mg /L 左右，要使出水PO43 浓度达到要求( 以5.0 mg /L 为准) ，则富磷污水去除单位浓度( mg / L) 磷时需投加的石灰量约为2.50mg，城市污水或二级处理出水去除单位浓度( mg /L) 的磷需投加的石灰量为10.55 mg。可见，去除等量PO43 ，以富磷污水的方式可以节约药剂量8.05 mg /L。表1 石灰投加量与出水PO43、污泥含磷量( 以出水浓度0.5 mg /L 为标准)表2 石灰投加量与出水PO43、污泥含磷量( 以出水浓度5.0 mg /L 为标准)2.2 混凝时间对处理效果的影响混凝分为胶体脱稳过程和脱稳胶体的粘结过程。水力条件是混凝物形成的一大影响因素，在实际应用中与搅拌时间和搅拌速度有关。在该试验中，加入石灰以后，快速混合10 s，然后以45 50 r /min 的转速搅拌，通过测定出水PO43 浓度来确定搅拌时间，具体结果见图2。图2 高浓度( a) 、低浓度( b) 原水搅拌试验由图2 可知，低浓度原水的搅拌时间应不小于15 min;高浓度原水的搅拌时间一般应控制在15 min 以内。同时还可以看出，随着搅拌时间的增加( 15 18 min) ，出水的磷酸盐的浓度反而增加，这是因为过长的搅拌时间会使形成的絮凝体遭到破坏，影响沉淀效果，以至于影响最终的出水。2.3 沉淀时间的确定混凝搅拌以后，形成的混凝体完成沉淀需要一定的时间。足够而恰当的沉淀时间是出水达到排放要求的保证，也是影响调节池尺寸的一个重要的因素。通过试验得到沉淀时间与出水中磷含量的关系见图3图3 沉淀时间对高浓度( a) 、低浓度( b) 原水的影响由图3 可知，在沉淀过程中，最开始5 min 的沉降速率较快，在图3 中体现为曲线斜率较大; 随着时间的增加，沉降速率逐渐降低。所以，要达到排放标准，必须保证足够的沉淀时间。结合该次试验结果，认为沉淀时间不应小于30 min。2.4 碱度对污水处理效果的影响原污水中的碱度多以HCO3的形式存在HCO3又是加入石灰以后副反应的主要反应物。因此，磷酸盐和总碱度的比值就决定了单位石灰投加量下PO43的去除率。反应初期，PO43/T 的值较低，投加少量的石灰几乎全部与污水中的碳酸盐反应，故而PO43 的去除率较低; 随着碱度的消耗，PO43/T 的比值上升，继续投加进去的石灰大部分和PO43 反应生成羟基磷灰石，PO43的去除率也就逐渐升高。2.4.1 碱度随石灰投加量的变化。该试验以高浓度含磷污水( 51.00 mg /L) 为试验条件，分析污水中碱度随石灰投加量而发生的变化。由图4 可知，HCO3 碱度随石灰的投加迅速下降到零，副反应的影响逐渐减小至没有。总碱度随石灰的投加先下降，然后趋于稳定。这是因为石灰投加在带来OH 碱度增加的同时，引入的Ca2+ 和CO32碱度反应形成沉淀。图4 碱度与石灰投加量关系2.4.2 碱度对含磷污水处理效果的影响。在原水的磷酸盐浓度不变的情况下，检验碱度对处理效果的影响，分别对不同出水浓度标准下，出水受碱度的影响进行试验分析。（1）高浓度含磷废水处理效果。以PO43 浓度为56.50mg /L 的含磷污水为试验对象，在特定的石灰投加量条件下，测定出水达到5.0 和0.5 mg /L 的标准时，碱度对出水影响，具体结果见图5a。图5 碱度对高浓度( a) 、低浓度( b) 含磷污水处理影响( 2) 低浓度含磷废水处理效果。以PO43 浓度为8.50mg /L 的含磷污水为试验对象，在特定的石灰投加量条件下，测定出水达到0.5 mg /L 的标准时，碱度对出水的影响，具体结果见图5b。由图5 可知，在出水浓度标准为0.5 mg /L 的情况下，碱度对高浓度原水的处理效果影响不大，而对于低浓度原水来说，碱度的影响就显得很明显。随着碱度的升高，出水的PO43 浓度明显升高。在出水浓度标准为5.0 mg /L 的情况下，碱度对高浓度原水的影响也相当的明显。这是由于在投加的石灰量不足的情况下，石灰倾向于和水中HCO3 碱度优先反应。碱度越高，消耗的石灰越多，进而影响了Ca2+ 和PO43 的结合，从而造成出水PO43 浓度的升高。3 结论( 1) 利用石灰法处理高磷污水比处理低磷