含磷废水工艺介绍.doc

除磷工艺介绍a. 化学沉淀除磷工艺化学法是最早采用的一种除磷方法，按工艺流程中的化学药剂投加点不同，化学沉淀工艺可分为前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀，其工艺流程如图（1.3）。前置沉淀的投加点是原污水，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除。其优点是能够降低后续生物处理负荷，与协同沉淀相比产生较少的剩余活性污泥；其缺点是总污泥量大，且对反硝化脱氮不利。协同沉淀是目前使用最多的化学除磷法，它的药剂投加点包括初沉池出水、曝气池及二沉池之前的位点，形成的沉淀物与剩余污泥一起排出。协同沉淀的优点是化学药剂随污泥回流得到了充分利用，若将药剂投放到曝气池，可以使用价格便宜的二价铁盐，可以减少污泥膨胀现象的发生；其缺点是污泥产量增大，采用酸性金属盐会使曝气池的pH值降低，对硝化反应不利，磷酸盐污泥和剩余污泥混合在一起，这使得污泥中的磷的厌氧释放受到影响。后置沉淀的药剂投加点是在二级生物处理系统之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。后置沉淀的优点是化学沉淀和生物处理相分离，互不影响，加药量可按磷的负荷进行调控，沉淀的化学污泥可以单独排放并加以利用；它的不足之处是需要很大的投资。b. 生物除磷工艺近十多年来，各国研究者研究开发了许多生物除磷工艺，并已逐步在污水除磷处理工艺中得到应用，目前常用于工程实践的工艺有：A/O工艺、A2/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT工艺、SBR工艺、Phostrip工艺以及氧化沟工艺。现具体介绍这几种常见的生物除磷工艺及其在此基础上的改进和发展工艺。（1）A/O工艺美国的Spector于20世纪70年代中期从控制活性污泥法膨胀出发，研究开发了与Bardenpho脱氮工艺类似的A/O工艺，这是目前最为简单的一种生物除磷方法（图1.4实线部分）。原污水或初沉池出水与回流污泥在厌氧池中进行混合，这种工艺要求没有硝化反应。一般说来，当厌氧区和好氧区的水力停留时间（HRT）分别为0.51 h和13 h时，便可获得较好的除磷和除有机物效果。微生物首先通过厌氧条件，将细胞中的磷释放，然后进入好氧状态摄取比在厌氧条件下释放的更多的磷，即利用其对磷的过量摄取能力将高含磷污泥以剩余污泥的方式排除系统之外，从而降低处理出水中磷的含量。该工艺的使用前提是进水中有较高的易降解有机基质的含量，即要求进水中磷与BOD之比较低。若磷与BOD之比较高，由于BOD负荷较低，剩余污泥量较少，因而难以达到稳定的运行效果，用该工艺处理城市污水时磷的去除率在75%左右，出水含磷约1 mg/L或略低，很难进一步提高。(2）A2/O工艺常见的A2/O（Anaerobic/Anoxic/Oxic的简称）工艺是在A/O工艺的基础上增设一个缺氧区（如图1.4），并使好氧区中的混合液回流至缺氧区，这样就使厌氧、缺氧和好氧三种不同的环境条件及不同功能的微生物菌群能有机配合协作，具有除磷脱氮双重功能。此工艺具有抗冲击负荷能力强、水力停留时间长、运行稳定、污泥龄较短的特点。一般缺氧区的HRT为0.51.0 h，污泥龄为35 d。当进水总磷约为10 mg/L时，除磷率一般为85%90%。张波等17在此基础上，将A2/O工艺的厌氧/缺氧环境倒置运行，并和常规A2/O工艺进行了对比。结果表明，倒置A2/O工艺的TN和TP去除能力比常规A2/O工艺分别高出10%和9%，去除COD能力相当。究其原因，是将厌氧区置于缺氧区之后，反硝化优先获得碳源，既提高了缺氧区的反硝化速率，又避免了回流污泥中硝酸盐对厌氧区的不利影响。这种布置方式使倒置A2/O工艺的厌氧区的厌氧程度更充分，从而强化了微生物的过度吸磷能力。因此，尽管倒置A2/O工艺释磷水平低，但由于厌氧环境充分，微生物过度吸磷动力大，其生物除磷功能反而优于常规A2/O工艺。（3）Bardenpho工艺南非的Barnard在他首创的Bardenpho脱氮工艺中，发现也有很好的除磷效果。在他以生活污水为进水的小试中，脱氮率为90%95%，除磷率达到97%，其工艺流程如图1.5实线部分所示。改进的Bardenpho工艺由四池串联，即缺氧好氧缺氧池好氧池。类似两级A/O工艺串联。第二级A/O的缺氧池基本上利用内源碳源进行脱氮，提高污泥的沉降性能。为了提高除磷的稳定性，在Bardenpho工艺流程之前增设一个厌氧池，以提高污泥的磷释放效率。只要脱氮效果好，那么通过污泥进入厌氧池的硝酸盐是很少的，不会影响污泥的除磷效果，从而使整个系统达到较好的脱氮除磷效果。（4）Phoredox工艺此工艺是Barnard为了提高除磷效果而对Bardenpho工艺做的一个改进（如图1.5）。他在第一缺氧区前加了一个厌氧发酵区。此工艺一般在低负荷条件下运行。原污水或初沉池出水与回流污泥在厌氧池混合。在第一缺氧池进行反硝化使硝态氮还原为氮气，而BOD去除、氨氮氧化和磷的吸收都是在第一好氧池完成。第二缺氧池则提供了足够的停留时间，通过混合液内源呼吸进一步去除残余的硝态氮。第二好氧池则为混合液提供短暂曝气，防止二沉池出现厌氧状态。这样由于在两组缺氧池中完成了彻底的反硝化，回流污泥中将不存在NO3-或NO2-。这种新型的除磷工艺在美国又被称之为改良型Bardenpho工艺。(5）UCT工艺在以上的工艺流程中污泥都是直接回流到厌氧区，而回流污泥中很难完全保证不含有任何硝酸盐及亚硝酸盐，这对厌氧区就会带来不利影响。在厌氧区会发生反硝化作用，反硝化菌将夺取除磷菌所需的有机物而影响处理效率。UCT工艺（如图1.6）就是把沉淀池回流污泥回流到缺氧区，然后再由缺氧区将混合液回流到厌氧区。由于在缺氧区中反硝化作用完全，缺氧区中的硝酸盐浓度非常低。混合液从缺氧区回流到厌氧区，则厌氧区中的硝酸盐浓度亦非常低，从而保证了厌氧区的理想厌氧条件。故UCT工艺是目前各国应用最广泛的生物除磷工艺。（6）SBR工艺此工艺是由美国Irvine在20世纪70年代开发的，它是一个间歇式的活性污泥系统，活性污泥的曝气、沉淀、出水、排放和污泥回流均在同一个池中完成，该工艺对自动化要求很高。由于近几年来自控技术和计算机技术的发展，作为SBR工艺的操作控制问题，现在几乎不成问题，从而使依赖于自控系统的SBR工艺得到了迅猛发展。SBR法的优点为：（1）运行管理简单；（2）降低造价，减少占地；（3）耐冲击负荷；（4）可抑制丝状菌的膨胀；（5）除磷脱氮效果好。SBR工艺是将除磷脱氮的各种反应通过时间顺序上的控制，在同一反应器中完成。如进水后进行一定时间的缺氧搅拌，好氧菌将利用进水中携带的有机物和溶解氧进行好氧分解，此时水中的溶解氧将迅速降低甚至达到零，这时厌氧发酵菌进行厌氧发酵，反硝化菌进行脱氮；然后停止搅拌一段时间，使污泥处于厌氧状态，聚磷菌放磷；接着进行曝气，消化菌进行硝化反应，聚磷菌吸磷，经一定反应时间后，停止曝气，进行静止沉淀，当污泥沉淀下来后，撇出上部清水，而后再放入原水，如此周而复始。研究表明，SBR工艺可取得很好的脱氮除磷效果。自动控制系统的完善，为SBR的应用提供了物质基础。SBR是间歇运行的，为了连续进水，至少需设置二套SBR设施，进行切换。朱淑琴等利用SBR法进行除磷试验，结果表明，其具有很好的除磷效果。在聚磷菌培养驯化前，磷的去除率就可达60%65%，远高于标准普通活性污泥法，在聚磷菌培养驯化成熟后，磷的去除率更是大大提高，在原水TP浓度为12.4mg/L，COD TKN TP=100 10.97 1.56，6 h曝气反应后出水磷浓度为0.83mg/L，磷的去除率可达到93.3%。SBR法在时间控制上比较灵活，在处理废水时，碳氧化、硝化及反硝化、除磷可同时完成，因而是一种很有前途的生物除磷工艺。（7）Phostrip工艺Phostrip工艺是把生物和化学除磷法结合起来的一种除磷工艺（如图1.7），该工艺中主流部分为常规的活性污泥曝气池，回流污泥的一部分（约为进水流量的10%20%）被分流到专门的厌氧池，污泥在厌氧池中通常停留812 h，聚磷菌则在厌氧池中进行磷的释放，脱磷后的污泥回流到曝气池中继续吸磷。含磷上清液进入化学沉淀池，然后用石灰进行处理，沉淀去除磷，石灰剂量取决于废水的碱度。除磷过程在污泥回流路径上完成。Phostrip工艺的优点是与单纯的化学除磷工艺相比，大大地减少了药剂的投加量和化学污泥量。出水总磷浓度可低于1mg/L，而且不太受进水BOD浓度影响。Phostrip工艺作为侧流除磷工艺的代表，结合生物除磷和化学除磷，将部分回流污泥分流到厌氧池除磷并用石灰沉淀，厌氧池不在污水主流方向上，而在回流污泥的侧流中。它处理出水含磷量低，对进水水质波动的适应性较强，比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回流管线上增设小规模的处理单元，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。（8）氧化沟工艺早在1920年就出现了氧化沟技术，经过不断改良，现在发展有三槽式氧化沟、船形沟内澄清池氧化沟、生物膜氧化沟和一体化氧化沟技术。根据沉淀器置于氧化沟的部位，一体化氧化沟又分为沟内式、侧沟式和中心岛式。三槽式氧化沟是一种连续运行的大型氧化沟系统，分三条沟，每沟间设一过水孔，每条沟内设有一个溶解氧探头，中沟作曝气区，两条侧沟根据运行方式作曝气、沉淀交替使用。转刷的运行、各堰的开与闭和沟内的鼓风与混合都实行自动控制。三槽式氧化沟集中了氧化沟工艺、间歇式及多级串联活性污泥法工艺的特点，按好氧、缺氧、沉淀三种不同的工艺条件运行，不仅能抗冲击负荷、不易发生短流，而且不需另建沉淀池，污泥也不用回流，管理也方便，并能实行自动控制。缺点是面积利用率低，对设备的质量要求高。船形沟内澄清池氧化沟将泥水分离、污泥回流及出水控制等过程通过船形沟内澄清池一体完成。运行过程中，该沉淀池如一条船浮在水中，在其底部均匀地设置许多小型的污泥斗，沉淀下来的污泥直接回流到沉淀池底部的氧化沟中。这种工艺的特点是投资费用低，能耗低，占地面积小。生物膜氧化沟是在普通氧化沟内放置合适填料，使之成为活性污泥法与生物膜法相结合的混合污水处理工艺。此工艺和普通氧化沟比较起来，除氮效果优，悬浮固体沉降性能优，易于管理，投资省。一体化氧化沟集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能于一体，曝气净化与固液分离操作同在一个构筑物内完成，污泥自动回流，连续运行，设备和池容利用率为百分之百。此工艺的主要特点是：工艺流程短，占地少，投资省，管理简便，处理效果稳定可靠（除能有效除去COD、BOD、SS外，硝化和脱氮作用也很明显），剩余污泥量少，固液分离效率高，污泥回流及时，减少了污泥膨胀的可能。偏磷酸盐通常是聚成环状的化合物,通式是(MPO3)n，常见的有二聚偏磷酸盐（六元环）和四聚偏磷酸盐（八元环），多聚偏磷酸盐不具备确定的晶体结构，又称磷酸盐玻璃体。六偏磷酸钠是最常见的磷酸盐玻璃体，它没有固定的熔点，在水中的溶解度不定，水溶液的pH在5.56.4之间,实际是一个具有20100个PO3单元的长链化合物。链型磷酸盐可做锅炉用水的处理剂、颜料分散剂、泥浆分散剂和金属防腐剂。化学耗氧量（COD）:1.氧化剂氧化水中有机污染物时所需的含氧量。以mg/L为单位，其值越高，表示水污染越严重。2.水体中易被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗氧化剂折算成氧的量。3. 水中有机物和还原性物质被化学氧化剂氧化所消耗的氧化剂量，折算成每升水样消耗氧的毫克数，用mg/L表示。该指标主要反映水体受有机物污染的程度。活性污泥中的SVISVI：污泥体积指数，是衡量活性污泥沉降性能的指标。指曝气池混合液经30min静沉后, 相应的1g干污泥所占的容积(以mL计), 即: SVI=混合液30min静沉后污泥容积(mL)/污泥干重(g) ，即SVI=SV30/MLSS。 SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能。良好的活性污泥SVI常在50120之间，SVI值过低，说明污泥活性不够，可能是水体中营养元素缺失导致。SVI过高的污泥,，说明可能发生污泥膨胀，可通过停止曝气，让污泥沉降缺氧厌氧硝化能起到很好的作用。如因丝状菌过度繁殖所致，则应投加相应的消毒剂，必要时要抽干好氧池重新培养好氧污泥。表2污水净化的常用药剂一览表类型名称分子式状态铝盐硫酸铝Al2(SO4)318H2OAl2(SO4)314H2O固体液体nAl2(SO4)xH2O+mFe2(SO4)3yH2O因体氯化铝alCl3液体（约40%）AlCl3+FeCl3液体聚合氯化铝Al(OH)nCl3-nm液体二价铁盐硫酸亚铁FeSO47H2O固体FeSO4液体三价铁盐氯化硫酸铁FeClSO4液体（约40%）硫酸铁Fe2(SO4)3液体（约40%）氯化铁FeCl36H2O液体（约40%）熟石灰氢氧化钙Ca(OH)2约40%的乳液偏磷酸化学式HPO3，分子量80，无色玻璃状体，易潮解，密度2.22.5g/cm3，易溶于水并生成正磷酸（H3PO4）。常见的偏磷酸是三聚偏磷酸（HPO3）3和四聚偏磷酸（HPO3）4，其化学式均写简为HPO3。偏磷酸有剧毒。用作化学试剂、脱水剂、催化剂。由磷酸高温脱水或由五氧化二磷跟适量冷水反应制得。资料:白色或淡黄色结晶，有蒜味，易潮解;沸点 200(分解);熔点 73.6;易溶于水、醇;相对密度(水=1)1.65;稳定性:稳定;危险标记:20(酸性腐蚀品);主要用途:作为制造塑料稳定剂的原料，也用于合成纤维和亚磷酸盐制造 2.对环境的影响: 一、健康危害 侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。 健康危害:偏磷酸，剧毒，本品对呼吸道有刺激性。眼接触或致灼伤，造成永久性