實驗二-投加鐵鹽的化學(xué)除磷實驗報告

1、化學(xué)除磷小試總結(jié)報告高碑店污水處理廠化學(xué)除磷小試總結(jié)北京工業(yè)大學(xué)北京城市排水集團高碑店污水處理廠一、 研究背景根據(jù)廢水碳源在滿足生物反硝化需求后是否有VFA余量，本課題組將市政污水分為碳源不受限型和碳源受限型兩類。高碑店污水處理廠污水為碳源受限型市政污水。針對碳源受限型廢水（C/N較低），在現(xiàn)場進行的缺氧-厭氧-好氧連續(xù)流小試試驗確認:碳源是限制該工藝脫氮除磷效率的關(guān)鍵因素，在非曝氣區(qū)的缺氧段、厭氧段分點進水方式并不能改善系統(tǒng)生物脫氮除磷效果。將乙酸分別投加至非曝氣區(qū)始端和非曝氣區(qū)中部，連續(xù)流試驗結(jié)果表明：聚磷菌只能利用揮發(fā)性脂肪酸，而反硝化菌可利用的碳源類型較多，當多種有機基質(zhì)存在時，兩者都

2、優(yōu)先利用短鏈脂肪酸有機物。投加較少數(shù)量的乙酸進入非曝氣區(qū)中部就能達到同等程度的生物過量除磷。非曝氣區(qū)內(nèi)缺氧和厭氧環(huán)境的分隔是“自然”形成的。缺氧-厭氧運行模式下，只有在反硝化菌利用廢水中的碳源完成反硝化后,非曝氣區(qū)的反應(yīng)容積才可能轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃葏捬醐h(huán)境，而污泥混合液中是否有VFA存在以及數(shù)量將決定微生物環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃葏捬醐h(huán)境所需要的時間，并進一步?jīng)Q定系統(tǒng)是否能誘導(dǎo)并維持穩(wěn)定的生物過量除磷功能。前期試驗表明:碳源尤其是VFA是影響碳源受限型廢水脫氮除磷效果的最主要因素；碳源（VFA）可以由初沉污泥水解酸化后產(chǎn)生。因此，有必要針對高碑店污水處理廠水質(zhì)（碳源受限型）和二期A/O工藝， 進行初沉污泥水解酸

3、化后初沉出水A/O工藝脫氮除磷模擬試驗研究。同時，為了提高脫氮效率、強化生物脫氮功能，因此建議進行分段進水多級A/O工藝強化生物脫氮試驗；此外，由于A/O工藝不具備生物除磷功能，因而需進行輔助化學(xué)除磷試驗研究，從而為高碑店污水處理廠的改造及優(yōu)化運行提供技術(shù)支持。二、 進水水質(zhì)、試驗方法及運行參數(shù)：2.1 進水水質(zhì)本試驗進水采用初沉池出水，進水水質(zhì)指標見表1-1。表1-1 進水水質(zhì) 單位mg/l指標pHCODNH3-NNO3-NTNTP均值7.57176.937.6930.00539.7585.5292.2 試驗方法本試驗測定指標如表1-1種所述，其中COD采用標準重鉻酸鉀法； NH4+-N采用

4、納氏試劑分光光度法； NO3-N采用紫外分光光度法； TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法； TP采用過硫酸鉀消解鉬銻抗分光光度法；pH采用玻璃電極法。2.3 運行參數(shù)小試模擬一分廠系列的運行工況，具體運行參數(shù)見表1-2。試驗所用接種污泥取自二沉池的回流污泥。采用間歇培養(yǎng)法進行培養(yǎng),在培養(yǎng)過程中進行觀察,觀察到污泥絮體很大,沉降性能良好, 出水沒有懸浮物,污泥濃度(MLSS) 在3000mg/L左右時，開始試驗。在曝氣池末端投加FeSO4 ,由于小試的進水量和系列進水相差很大，有必要將FeSO4 進行稀釋，由于FeSO4 濃度為0.2t/m3，將其稀釋100倍，稀釋后濃度為2kg/m3。本次試驗

5、投加量分別為20mg/L和30mg/L。表1-2 系列與小試運行參數(shù)對照表參數(shù)系列小試進水量18萬t/d507L/d曝氣池體積15960× 4m3180L 水力停留時間（HRT）8.1h8.512h曝氣池MLSS3000mg/l3030mg/l非曝段:曝氣段2:72.5:12污泥回流比90%90%三、 試驗結(jié)果數(shù)據(jù)分析 3.1 運行工況1：進水量352ml/min,回流比90% ，HRT為8.512h。為了使試驗前后形成良好的對照，在未投加FeSO4 之前，對小試主要水質(zhì)指標進行了沿程分析，沿程變化趨勢見圖1-1。圖1-1 試驗工況1 水質(zhì)指標沿程變化圖實驗數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)有良好的COD

6、去除效果，出水TN能夠達標排放，出水TP為3.314mg/l,不能達標排放。因此有必要進行輔助化學(xué)除磷研究。3.2 運行工況2：進水量352ml/min,回流比90% ，HRT為8.512h，F(xiàn)eSO4 投加量為20mg/L。待工況運行正常，連續(xù)試驗數(shù)據(jù)表明：投加FeSO4 20mg/l時，出水TP降低到1.347mg/l左右，但是仍然不能達標排放。進一步加大FeSO4 投加量，為30mg/l。圖1-2 試驗工況2水質(zhì)指標沿程變化圖3.3 運行工況3：進水量352ml/min,回流比90% ，HRT為8.512h，F(xiàn)eSO4 投加量為30mg/L。圖1-3 試驗工況3水質(zhì)指標沿程變化圖在該運行

7、工況下，出水TP為0.702mg/l，COD和TN都能達標排放。為了進一步表述FeSO4 投加量對出水TP的影響，綜合以上3個運行工況，得到圖1-4中TP在各個工況中沿程變化曲線，比較它們TP的去除效果。四、 總結(jié)通過最近一段時間的小試研究，小試運行良好，沒有出現(xiàn)跑、漏、堵等事故，為小試的順利開展奠定了良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)對小試的運行和調(diào)試總結(jié)如下。4.1 關(guān)于亞鐵鹽和鐵鹽：FeSO4的除磷效果優(yōu)于FeCl3,其原因在于化學(xué)除磷是由化學(xué)沉析和絮凝作用共同完成的。沉析是水中溶解狀態(tài)的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成非溶解狀、顆粒狀的過程,絮凝圖1-4 不同F(xiàn)eSO4 投加量下的TP沿程變化曲線圖則是細小的非溶解狀的物質(zhì)粘結(jié)

8、成較大形狀的過程。二者的作用都是非常重要的。由于活性污泥有良好的絮凝性,發(fā)揮絮凝作用的主要是活性污泥而不是氫氧化鐵。所以絮凝作用不再是二價鐵和三價鐵除磷效果好壞的決定因素。而在磷沉析方面, Fe3+和Fe2+二種粒子都是有效的。它們的反應(yīng)方程式分別是:Fe3+PO43- = FePO4 反應(yīng)平衡常數(shù)pK1>23(25)3Fe2+2PO43- = Fe3(PO4)2 反應(yīng)平衡常數(shù)pK2>30 (25 )由于pK2>pK1 ,所以Fe3(PO4)2 比FePO4穩(wěn)定,更容易沉淀下來。因此采用亞鐵鹽輔助化學(xué)除磷會獲得更高的除磷效率。值得提出的是，由于提供的FeSO4 濃度過高，我們

9、采用自來水直接稀釋的辦法，結(jié)果使得亞鐵離子大部分轉(zhuǎn)化為了鐵離子。因此認為，在相同投加量下，若采用無氧水稀釋FeSO4 溶液，會取得更好的除磷效果。4.2 化學(xué)除磷對污泥濃度及出水氨氮的影響為考察化學(xué)除磷對系統(tǒng)其它參數(shù)的影響，分析了化學(xué)除磷對曝氣池污泥濃度及出水氨氮的影響。從圖1-5和圖1-6中，可以看出，隨著運行的不斷深入，曝氣池SS逐漸上升，可能原因是：鐵離子屬于微生物生長的必需微量元素，投加鐵鹽絮凝劑后，微生物會通過新成代謝吸收生命活動所需的鐵元素。與不投加鐵鹽絮凝劑的活性污泥相比，此時活性污泥的比重會增大，導(dǎo)致曝氣池污泥濃度有上升的趨勢。圖1-5中，氨氮從10.256mg/l降低為1.9

10、85mg/l,存在如此大的降幅是因為系統(tǒng)在投加FeSO4絮凝劑后，F(xiàn)eSO4會消耗系統(tǒng)從的一部分溶解氧，從而影響好氧段的硝化作用，出水的氨氮偏高，在加大曝氣量后，出水氨氮立即降到2.5mg/l并且穩(wěn)定在2mg/l左右。4.2 曝氣量的控制由于亞鐵離子是還原性離子，進入曝氣末段后，自然會和反應(yīng)器中的氧分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此會消耗一部分氧氣。在投加FeSO4 后，應(yīng)該密切關(guān)注反應(yīng)器中的溶解氧量，避免造成由于溶解氧的不足導(dǎo)致的硝化不完全，系統(tǒng)的脫氮效果變差的后果。圖1-5 FeSO4投加量為20mg/l時，對曝氣池SS及出水氨氮的影響圖1-6 FeSO4投加量為30mg/l時，對曝氣池SS及出水

11、氨氮的影響4.3 投加量的控制理論上說，亞鐵鹽過量投加會有利于系統(tǒng)的化學(xué)除磷，但是由于FeSO4 是強酸弱堿鹽，在水中呈弱酸性，投加量過大，會使活性污泥處于弱酸性環(huán)境中，這對活性污泥系統(tǒng)是不利的。本課題組在初次加藥時，由于誤解了濃度，導(dǎo)致投加量多加了1000倍，結(jié)果整個反應(yīng)器的水都呈黃色，反應(yīng)器中的活性污泥極少，存在的活性污泥沉積在池底，同時，測得的污泥SV值在10%以下。4.4 回流比和排泥量的控制本試驗由于模擬系列工況的需要，試驗過程中沒有改變系統(tǒng)的回流比，事實上，由于加藥點在曝氣池的末段，適當加大回流比，可以使系統(tǒng)充分利用亞鐵鹽，減少投藥量。由于化學(xué)除磷的產(chǎn)泥量比生物除磷的產(chǎn)泥量要大，因

12、此要控制曝氣池中適當?shù)奈勰酀舛龋谖赐都觼嗚F鹽的基礎(chǔ)上，應(yīng)加大系統(tǒng)的排泥量。五、 化學(xué)除磷連續(xù)流實驗系列工況結(jié)論1.通過高碑店污水處理廠及小試二沉出水混凝實驗可以看出，在不添加高分子絮凝劑的情況下，鐵鹽的處理效果要優(yōu)于鋁鹽，但無論鐵鹽還是鋁鹽，都只有在投加量較大的情況下才能達到一定處理效果。2.在第二階段連續(xù)流實驗中，主要考察了不同投加點的處理效果。通過實驗發(fā)現(xiàn)，選擇在曝氣池末端投加絮凝劑要優(yōu)于在二沉池投加，原因有以下幾點：第一、無需再投加高分子絮凝劑通過實驗可以看出，由于曝氣池中的生物體起到了較好的絮凝沉淀作用，故投加高分子絮凝劑前后，水中磷的去除效果并無明顯差異。第二、可以減少無機絮凝劑的投加量第三、可減少污泥體積，有利于后續(xù)污泥處理3.實驗系統(tǒng)除磷率受絮凝劑投加量的影響，投加量越大，出水磷