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缓释型除磷剂在小型污水处理装置中的应用

    发布时间:2016年12月15日     点击数:3304   【

目前,国内外生活污水多采用生物除磷或化学法除磷。生物除磷技术经济有效,在集中式污水处理厂中广泛应用。但是由于脱氮除磷之间固有的矛盾等,单纯依靠生物方法总磷很难稳定达到日趋严格的排放标准,化学除磷经常作为污水生物除磷的一种强化措施。适用于分散型生活污水的小型分散型污水处理装置,对工艺条件变化更为敏感,生物除磷的稳定性更易受到出水SS、脱氮条件等因素影响。因此,生物除磷剂书不大适用于脱氮除磷要求较高的小型污水处理装置。小型污水处理装置多采用化学除磷或铁电解除磷。铁电解除磷技术在运行过程中需要耗电,另外国内的铁电解除磷技术在运行稳定性方面尚有待进一步提高,化学法除磷是利用磷酸根与Fe3+、AL3+等氧离子反应,生成不溶于水的沉淀,通过泥水分离达到去除污水中的磷的目的。其优点是除磷效果好、效果稳定。缺点是处理费用较高,且产生大量的化学污泥。此外除磷剂的投加需要溶解、计量、投加装置等设备,需要一定的电力消耗和定期的维护管理,小型分散性污水处理装置多在远离管网系统的农村或城市偏远地区使用,通常在无人值守状态下运行,因此需要开发处理效率高、运行成本低、维护管理方便的化学除磷技术,以应对目前日益严重的水体富营养化问题。

笔者采用的新型缓释除磷剂技术是日化Maintenance株式会社研发的一种适用于小型污水处理装置的节能、免维护的新型除磷技术。通过在A/O工艺污水处理装置中的应用,对新型缓释除磷剂的特性及处理效果进行了研究。

1材料与方法

1.1污水除磷剂性能

新型缓释型片剂状除磷剂是一种铝盐无机化合物絮凝剂,为白色圆柱形片剂,每片质量为200g,原水直径60mm,高45mm,体积约127cm3,有轻微刺激性气味。具有在水流的冲刷作用下缓慢溶解,同时保持一定强度和形状的特性(图1)。

1.2装置概况

A/O工艺污水处理装置是由曝气格栅、调节槽、缺氧槽、好氧槽、除磷装置、沉淀槽、消毒槽等构成的一体化装置。好氧槽中填装了高效多孔悬浮填料,增加微生物的数量。装置尺寸为以500mm×8000mm,装置设计进水流量为6m3/d,缺氧槽停留时间16h,好氧槽停留时间16.8h,沉淀槽停留时间为2.9h。使用的A/O工艺污水处理工艺流程及装置构造见图2一图4。

除磷装置由若干组下部开孔的絮凝剂圆筒及水槽构成(图3)。絮凝剂圆筒的数量和水槽的宽度根据磷的进出水浓度要求进行设计。运行中使用的水槽宽度410cm,与水流接触的高度为20-30cm,槽内水流速度为40~45m/h。将片剂状固型絮凝剂置于下部开孔的φ80mmX300mm的絮凝剂圆筒(PVC材质)中。使用中根据原水浓度、出水水质要求等,调整所需药筒数量或冲刷强度,达到所需的除磷效果。

化学除磷可采用生物反应池的前置投加、后置投加和同步投加,也可采用多点投加。该装置采用的投加方式为同步投加,优点是装置紧凑,设备简单。使用过程中,通过小型气提泵将沉淀槽上清液提升至除磷设备的水槽入口,在水槽中形成的水流在流经水槽的过程中对絮凝剂圆筒中的片状絮凝剂形成冲刷,在水流冲刷下缓慢溶解的絮凝剂溶液,通过自流流入好氧槽中,与污水中的磷发生絮凝反应,在此过程中好氧槽同时起到混凝槽的作用,好氧槽中的生物污泥与化学污泥在随后的沉淀槽中一同沉淀,起到除磷作用。

1.3试验用水

采用未经化粪池的北京某小区的实际生活污水,原水水质见表1。与集中式污水处理厂的原水水质相比,有机物、氨氮、总氮浓度较高,可生化性好。

1.4分析项目及方法

评价试验过程中的水质分析方法见表2。

1.5运行条件

污水除磷剂性能测试期间原水水温为28~29.4℃。除磷剂投加前工艺系统运行稳定,缺氧槽和好氧槽的MLSS为3000~3500mg/L。活性污泥镜检中观察到大量的原生动物与后生动物,优势种群有累枝虫、檐纤虫、草履虫、轮虫等,形成了稳定的生态体系。试验开始前活性污泥中的微生物数量为6000。10000个/mL。系统污泥回流比为150%左右,硝化液回流比为400%左右。

投加污水除磷剂l~2d后出水基本稳定,正式开始系统测试。测试持续时间共计22d,期间调整不同的污水除磷剂用量,以考察不同污水除磷剂用量下的去除效果。停止投加污水除磷剂后,观察持续了14d,以确认后续效果及进行对比。

2结果与讨论

污水除磷剂性能测试期间,系统BOD,的平均去除率为97.8%;CODcr的平均去除率为94.9%;氨氮的平均去除率为89.1%;TN的平均去除率为75.4%,出水效果较稳定。

2.1不同污水除磷剂用量下的TP去除效果

测试期间原水浓度及不同污水除磷剂使用情况下的处理效果见图5及表3。

从表3可以看出,随着污水除磷剂筒使用数量的增加,除磷效果随之提高。当药筒使用数为9个,平均药片用量为12.1片/d时,好氧槽出水上清液的11P浓度达到1mg/L以下,较终出水的TP浓度为0.5-1.8mg/L,平均去除率为82.4%一87.O%。从表3可以看出,在不同污水除磷剂用量情况下,均出现好氧槽出水上清液的11P去除率比沉淀池出水磷去除率高4%一7%的现象,表明沉淀池内有磷的释放现象发生,这与沉淀池污泥回流系统的不稳定,有污泥上浮的现象有关。从表3可以看出,使用15个药筒与使用12个药筒相比,处理效果没有明显提升。污水除磷剂的用量与处理效果的数据显示该系统的化学除磷剂较佳用量为12.1片/d,相当于2片,m3污水。

第23天起停止投加除磷剂,但是磷的去除效果直到一周之后恢复到原来的没加药时段的状态。在无污水除磷剂作用下的系统出水11P浓度为4.40-6.00mg/L,平均值为4.90mg/L,去除率约为40%。这部分磷的去除主要是好氧微生物在进行有机物降解时作为无机营养盐被利用以及部分生物除磷的作用。

2.2剩余污泥的产生

化学除磷剂的使用会增加剩余污泥量。除磷剂投加期间各阶段的污泥浓度及平均污泥增加速度见表4。系统开始投加除磷剂后污泥浓度平均增长速度为136.5~163.6mg/(L·d)[平均为150.0mg/(L·d)]。除磷剂的性能评价试验于第22天结束,之后系统的活性污泥的增长速度随之下降,第23~26天活性污泥增长速度为32mg/(L·d).化学除磷剂使用期间,由于系统内的污泥浓度增长速度较快,在此期间系统共排泥2次,分别为第11天和第22天。使用除磷剂后活性污泥浓度升高。活性污泥的黏度也较使用前有所增加,由于回流管道偏细,导致污泥回流出现不稳定现象。

2.3对微生物等的影响

系统投加新型缓释型除磷剂后,定期进行微生物镜检,观察好氧槽活性污泥中的微生物,测试期间系统中的微生物数量为6000~10000个/mL,种类主要包括累枝虫、楣纤虫、轮虫等,与投加污水除磷剂之前相比没有发生明显变化。槽体为FRP材质,PVC管道,工艺运行期间未发生曝气管路堵塞,管壁、槽壁结垢等现象。

3结论

(1)新型缓释型除磷剂技术的特点是设备简单,维护管理方便,使用中除了定期添加污水除磷剂外,基本不需要任何维护管理,适用于小型分散型污水处理装置的除磷。

(2)在污水处理装置的工程化应用中,当污水除磷剂用量为每m3污水2片(200g/片)的情况下,可以达到82%~87%的处理效果。改善系统的污泥回流效果,去除率有望进一步提高。

(3)系统开始投加除磷剂后污泥浓度平均增长速度为150.0mg/(L·d),测试期间除磷剂的使用过程中,好氧槽内的微生物数量、种类未见明显变化。

(4)工程化应用中在根据污水水质等对化学污水除磷剂的投加量进行试验的基础上,确定较佳投加量,以实现较优化的除磷效果。

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