市政污水处理厂化学除磷及过程优化研究

第34卷第4期东北电力大学学报Vol．34，No．42014年8月JournalOfNortheastDianliUniversityAug．，2014收稿日期:2014－06－18作者简介:杨鹏(1990－)，男，山东省日照市人，东北电力大学建筑工程学院在读硕士研究生，主要研究方向:工业废水处理污泥脱水及资源化利用．文章编号:1005－2992(2014)04－0042－04市政污水处理厂化学除磷及过程优化研究杨鹏1，崔凤国1，张伟军2，王东升2(1．东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012;2．中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京100085)摘要:对比了二价和三价铁及其复合药剂对城市污水处理厂除磷效果，研究了搅拌条件对除磷效率的影响，同时研究了混凝后不同形态磷的变化情况。研究结果显示，原始混合液中颗粒态磷、无机溶解态和有机溶解态的磷分别为2．63、0．99、0．28mg/L。三价铁化学除磷效果最佳，复合药剂次之。当复合混凝剂投加量达到污泥体积0．15%时，TP的去除效率达到最高，之后会随着混凝剂投加量的增加而降低。水力剪切过程对化学除磷效果影响较大，随着搅拌速率的提高，混凝效率逐渐提高，转速达到200rpm时TP去除率达到最大。关键词:污水处理厂;化学除磷;反应条件;磷形态中图分类号:TU992．1文献标识码:A磷是水生植物生长的必须营养元素，能够促进水生植物的正常生长，维持水体生态平衡。但水体中积累过度的磷，会导致水体富营养化，藻类大量繁殖，水中含氧量下降，水质恶化［1］。水中磷的去除技术主要有化学法、活性污泥法、水生生物固定法、物理吸附法、膜过滤法和土壤净化法等［2，3］，较为常用的为化学沉淀法和微生物法［4］，而化学法包括化学沉淀法、离子交换法、反渗透法、电渗析法等［5－7］。近年来，由于水质标准的逐步提升，传统单纯依靠微生物好氧吸磷很难实现出水磷浓度的稳定达标［8，9］。化学沉淀法一般是在沉淀池之前投加铝铁盐等化学混凝剂［10］。由于具有去磷效果好、处理费用低等优点，因而被广泛应用［11－13］。本文采用烧杯实验，对比了不同铁盐的化学除磷效果，研究了化学除磷中搅拌条件对除磷效果的影响，考察了污泥颗粒对污泥化学除磷效率的影响。并对放置过程中化学除磷的释磷量进行了定量分析，以期给出理论解释。1材料和方法1．1污泥来源及污泥情况实验污泥来自北京市某污水厂进入二沉池之前污泥，混匀之后总磷含量为:26．42mg/L，上清液总磷含量为:0．79mg/L，污水呈黑色，静置一段时间后会出现泥水分离现象。1．2仪器与材料分析纯硫酸盐铁(FeSO4·7H2O)与三氯化铁(FeCl3)为国药集团有限公司，实验时配制成10%的溶液使用，硫酸亚铁现用现配。将二价和三价铁按照摩尔比1∶1配制成复合药剂。1．3实验方法1．3．1化学除磷实验采用400mL污泥体系，分别投加占污泥体积0．05%、0．1%、0．15%、0．2%、0．25%、0．3%的复合药剂，选择两种不同程序进行混凝搅拌，程序1分为两个阶段:①120s转速为200rpm快搅，②600s转速为40rpm慢搅;程序2分为两个阶段:①30s转速为200rpm快搅，②加药后600s转速为100rpm慢搅。取上清液测定TP的值，得到混凝投加量对TP的去除效果［14，15］。采用400mL污泥体系，按照污泥体积0．15%投加复合混凝剂，放置到程控混凝实验搅拌仪上，编订程序使转速分别为:50、100、150、200、250rpm进行水力剪切10min，沉淀1h后取上清液测定TP。1．3．2磷的分析总磷的测定采用钼锑抗分光光度法。经过硫酸钾消解法消解后样品的测定结果认定为总磷;经过水系0．45μm滤膜测定结果认定为溶解性的无机磷;经过水系0．45μm滤膜经消解后的测定结果认定为溶解性的总磷;而总磷与溶解性总磷之差认定为颗粒态的磷;过水系0．45μm膜总磷浓度与无机磷之差认定为溶解性有机磷［16，17］。2结果及讨论图1三种药剂对除磷效果的影响2．1不同药剂对磷的去除效果实验采用了三种药剂［18］，分别为二价铁、三价铁和复合药剂，投加量均为污泥体积的0．15%。实如图1所示，三价铁除磷效果最好，其次是复合药剂混凝，二价铁效果最差。2．2混凝剂投加量对除磷效果的影响不同搅拌条件下混凝剂对污泥除磷的效率见图2所示。可以看出，磷的去除效率会随着混凝剂投加量的先上升后下降。当混凝剂投加量为0．15%(v/v)，磷的去除效率达到最高，继续提高投加量，反而导致磷的去除效率下降。这可能是由于过量的混凝剂会导致污泥胶体体系反稳，导致颗粒态磷去除效率下降。此外，还可以看出，不同搅拌条件下，磷的去除效率存在较大差异。另外，不同搅拌速率下，磷的去除效率有所差异，5min200rpm快搅和30s