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四种污水处理药剂投加攻略 让你拥有一个完美的脱氮除磷系统

点击次数:131 发布时间:2021-03-01

四种污水处理药剂投加攻略 让你拥有一个完美的脱氮除磷系统

国家和地方现行的城镇污水处理厂污水排放标准和再生水利用水质标准均对污水处理厂出水的氮磷含量有严格要求。但目前,由于地下水渗入或者雨污混接等原因,不少污水厂的进水中有机物浓度偏低,因此可能需要添加化学物质以保证脱氮除磷系统的正常运行。

例如,有效的反硝化需要易生物降解的碳源,生物除磷需要短链挥发性脂肪酸,在一些天然水质较软的地区,需要补充碱度以维持整个曝气池硝化过程所需的pH条件;另外,如果使用化学除磷,无论是作为生物除磷过程的补充还是作为主要的除磷手段,都需要添加金属盐和聚合物。本文讨论各种药剂投加方法的基本原理、投加量计算和操作要求。

01反硝化的碳源投加

生物脱氮需要完成硝化和反硝化两个过程。废水中的氨氮首先必须被硝化或转化成亚硝酸盐和硝酸盐,然后在反硝化过程中,硝酸盐将被作为细胞呼吸过程中氧化简单碳化合物的供氧体被还原成氮气。因此,以去除硝酸盐为目标的反硝化过程必须要有易生物降解的碳源存在。其来源包括进水中溶解性BOD、内源反硝化过程中细胞的腐烂物和各类上清液回流等。当进水溶解性有机物不足而脱氮要求很高时,则需要通过补充化学物质以提供反硝化过程所需要的碳源。

反硝化所用的人工碳源有甲醇、乙醇、变性乙醇、醋酸及醋酸钠等纯化学药剂,或者是工业生产过程中的废糖、糖蜜和废醋酸溶液等。其中甲醇的使用普遍,且被证明是最合适的碳源。

对于常规的生物脱氮工艺,甲醇应直接投加在缺氧段,并通过缺氧段内的搅拌器与进水及混合液充分混合,需防止水流剧烈紊流导致甲醇从液相中挥发至空气,也应防止因多余的氧气存在造成部分甲醇被细菌好氧呼吸消耗。如果污水厂采用四阶段或五阶段活性污泥工艺,在后续的缺氧段(第二缺氧段)投加碳源可以获得比内源呼吸更高的反硝化速率,能进一步去除硝酸盐;对于三级反硝化系统,如反硝化滤池、反硝化好氧生物滤池等,则补充碳源对于系统的运行非常重要。因为反硝化过程在主体曝气工艺的下游,进水中的所有溶解性BOD都已经被去除,所以甲醇通常投加于反硝化进水中。

甲醇的投加量受硝酸盐(NO3-N)、亚硝酸盐(NO2-N)以及溶解氧影响。甲醇的需要量可以通过式(1)计算。

甲醇需要量:

2.47NO3-N+1.53NO2-N+0.87DO1

实际运行中通常按每反硝化去除1mg/L硝酸盐投加3mg/L甲醇考虑,然后根据污水厂的实际负荷及运行情况进行调整。甲醇投加量的正确控制对三级反硝化系统的运行非常重要。过量投加不仅浪费化学药剂而且会增加反硝化系统出水中BOD的浓度。这对于出水BOD浓度要求不高的污水处理厂,问题不会太大,但是对于BOD限值约为5mg/L或更低的污水处理厂来说,则是需要重点考虑的问题。

甲醇的闪点为12℃,是高可燃性物质。甲醇的储存池、管道及其附件和电气系统需要考虑相应防爆措施。甲醇投加系统通常宜安装在室外,并远离其他设备。甲醇储罐应安装浮动式顶盖和压力释放阀与灭火器。

02生物除磷中挥发性脂肪酸的投加

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生物除磷的机理是通过厌氧区中吸取挥发性脂肪酸(VFA),同时释放出存储的磷,而在好氧条件下聚磷细菌吸取过量的磷。为保证聚磷细菌的繁殖以及有效的生物除磷作用,需要有充足的挥发性脂肪酸。污水处理厂的进水中可能有VFA存在,包括收集系统的停留时间较长、设有多级提升泵站的原水和生物脱氮除磷系统厌氧段中复杂的有机化合物分解产生。若自然产生的VFA含量不足,就需要在厌氧段外加VFA

对于生物除磷系统而言,醋酸与丙酸的混合液是外加VFA的佳选择。实践中使用普遍的是醋酸溶液。生产性试验表明,若需要投加VFA(例如在进水中增加溶解性BOD,其中部分将通过厌氧段的发酵过程转化为可用的VFA),则外加VFA的需要量通常为去除每毫克磷需要510mgVFA。通常醋酸为冰醋酸(近似100%溶液)和84%56%的溶液形态。

冰醋酸虽然不像乙醇那样易挥发,但具有相对较低的闪点(40℃)以及17℃的冰点,因此应按规范要求考虑防止燃烧,同时必须采取措施防止凝固。储存池、管道以及附件等都需采用金属材料。醋酸具有腐蚀性,通常采用316号不锈钢。若在温暖的气候条件下使用冰醋酸,由于其相对较低的闪点,需要考虑采用惰性气体垫层或浮顶。实际应用中建议采用低浓度的醋酸水溶液。当然,投加VFA并不能完全去除系统出水的TP浓度;如果需要出水TP很低,仍然需要采用化学除磷,通过投加化学药剂将磷沉淀去除。

03碱度的投加

碱度是衡量污水对酸的中和能力的指标。碱度与pH密切相关,对于生物脱氮除磷工艺的污水厂至关重要。硝化过程中碱度的消耗导致污水pH下降,利用铁盐或铝盐进行化学沉淀除磷也会造成碱度下降。pH下降导致硝化反应速率降低,当pH约为6时硝化停止;pH值低于7时,聚糖菌会与聚磷菌发生竞争,影响聚磷菌利用VFA能力,从而影响生物除磷效果。另外,碱度也反映了污水的缓冲能力,即应对不同进水水质pH变化的能力。

因此,为保证硝化反应的进行,一些污水处理厂需要外加碱度。有许多化学药品可以用来补充碱度。化学药品的选择受到当地自然条件、当地化学品价格以及操作人员偏好的影响。

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