污水除磷技術(shù)的研究進(jìn)展

候點(diǎn)環(huán)統∥環(huán)保不污水除磷技術(shù)的研究進(jìn)展張杞蓉1普曉晶2(1武漢市政工程設計研究院有限責任公司湖北武漢430022武漢地產(chǎn)開(kāi)發(fā)投資集團有限公司湖北武漢430022摘要簡(jiǎn)單介紹化學(xué)除磷技術(shù)及傳統的生物除磷工藝,分析生物除磷技術(shù)的發(fā)展趨勢,并對以反硝化除磷工藝為代表的生物除碎新技術(shù)的工藝原理及特點(diǎn)做了介紹。認為,以目前我國的經(jīng)濟和發(fā)展情況,生物與化學(xué)聯(lián)合除磷將是水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢,但化學(xué)除磷試劑對生物處理系統性能可能會(huì )產(chǎn)生影響,還需進(jìn)一步的研究以促進(jìn)其應用和發(fā)展。關(guān)鍵詞污水處理化學(xué)除磷生物除磷中圖分類(lèi)號:X703文獻標識碼:A文章編號:1672-9064(2014)04074-03磷作為生物生長(cháng)所需的主要礦物元素,在生物化學(xué)過(guò)程式描述為中起著(zhù)重要的主導作用,是重要的調控中心。城市污水中所CHO+02(HPO3)(聚磷)+HO→(CHO2)2(貯存有機存在的含磷物質(zhì)基本上都是不同形式的磷酸鹽。城市污水所物)+PO43+3H含的磷主要來(lái)源于人類(lèi)活動(dòng)的排泄物及廢棄物、工商企業(yè)、在好氧條件下,聚磷菌吸磷以簡(jiǎn)化的方式描述為:合成洗滌劑和家用清潔劑。C2HAO2+0.16NH+1.202+0.2PO3般來(lái)說(shuō),造成水體富營(yíng)養化現象發(fā)生的主要營(yíng)養成分0.16CHNO2+1.2CO2(HPO3)(聚磷)+0.440H+14HO34有有機碳、磷、氮、鉀、鐵等十幾種元素。其中有機碳物質(zhì)經(jīng)處(2)生物除磷工藝。由于生物除磷需要在好氧、厭氧交替理后含量已大幅度降低,而除氮與磷以外的其它物質(zhì)在富營(yíng)的環(huán)境下才能完成除磷,因此要達到同時(shí)脫氮除磷目的,就養化發(fā)生過(guò)程中的需求量極低,氮和磷成為藻類(lèi)生長(cháng)的限制必須創(chuàng )造微生物需要的好氧、缺氧、厭氧3種生理環(huán)境。通過(guò)性因素其含量通常決定著(zhù)藻類(lèi)的收獲量?？刂频椎葼I(yíng)養變更3種環(huán)境的位置、改變進(jìn)水或回流方式等手段。主要的性物質(zhì)進(jìn)入水體是解決富營(yíng)養化問(wèn)題的根本途徑l在現代代表性工藝運行方式有AO工藝、A30工藝、“五段" Barde污水脫氮除磷工藝中主要有生物法、化學(xué)法,其中以生物法pho工藝、ⅤP工藝等。應用廣泛。這些工藝都是盡可能將除磷和脫氮過(guò)程分開(kāi)以排除除化學(xué)除磷技術(shù)磷和脫氮過(guò)程的相互干擾,如硝酸鹽對釋磷的影響反硝化與(1)化學(xué)除磷技術(shù)的原理?；瘜W(xué)沉淀除磷反應可用下式釋磷對碳源的競爭,硝化菌和聚磷菌的泥齡不同等矛盾S。但表示。由反應平衡式可知增加等式左邊磷的濃度可使反應這些矛盾仍然不可避免地存在,為了解決脫氮除磷的矛盾,向右移動(dòng),形成羥基磷灰石沉淀以2國內外學(xué)者通過(guò)研究,提出了一些新的理論與工藝,其中最5Ca+3PO4 -+0H=Cas(PO),OH I受重要的就是反硝化除磷技術(shù)其他金屬離子,如鐵、鋁,對于除磷也是很有效的。在化3生物除磷技術(shù)新發(fā)展學(xué)沉淀除磷的實(shí)際應用中,主要使用鐵鹽和鋁鹽做沉淀劑。31反硝化除磷機理(2)單獨化學(xué)除磷工藝的缺點(diǎn)。以化學(xué)強化一級處理技隨著(zhù)污水除磷機理研究的不斷深入,人們發(fā)現一些聚磷術(shù)為代表的化學(xué)法,不僅消耗大量化學(xué)合成的絮凝劑,而且菌在缺氧條件下能夠以硝酸鹽作為最終電子受體,實(shí)現水中產(chǎn)生大量難以處理的化學(xué)污泥。此外,該技術(shù)雖能高效去除磷的過(guò)量吸收。因此人們命名此種現象為反硝化除磷(den污水中的懸浮物和磷然而對可溶性COD和BOD的去除效 trifiying phosphorus removing bacteria,DPB)。反硝化聚磷菌果卻不盡如人意,脫氮效果也不理想。因而,單獨的化學(xué)強化被證明具有同PAO極相似的除磷原理。只是它們氧化細胞級處理技術(shù)很難使處理的污水達到排放標準,往往需要進(jìn)內貯存PHB時(shí)的電子受體不同而已(PAO為O,而DPB為步的生物處理。生物除磷技術(shù)由于操作方便及二次污染小NOx-N)。它吸磷的同時(shí)將NOx-N轉變成為N2,也就是在無(wú)等優(yōu)勢,成為國內外研究的熱點(diǎn)。溶解氧和只存在NOx-O的缺氧情況下,DPB細菌進(jìn)行反硝2傳統生物除磷技術(shù)?；耐瑫r(shí),將污水中的磷以poly-P吸入細胞內而去除°。在(1)傳統生物除磷機理。目前,普遍認可的生物除磷原理缺氧的條件下,表達式為是聚合磷酸鹽累積微生物聚磷菌(Poly- PhosphateCHO2+0.16NH4+096NO3+0.2PO43-0.6CHNO2+cumulating Organism,簡(jiǎn)稱(chēng)PAO)的攝磷原理。就是利用1.2CO2+0.2(HPO3)(聚磷)+140H+096HO+048N27菌能夠過(guò)量地(在數量上超過(guò)其生理需要),從外部攝取磷,因DPB可在缺氧環(huán)境下攝磷,這就使得攝磷和反硝化2并將磷以聚合形式貯藏在菌體內,形成高磷污泥,排出系統個(gè)過(guò)程借助同一種細菌在同一個(gè)環(huán)境下完成,將攝磷和反硝外,達到廢水除磷的效果化(脫氮)2個(gè)彼此獨立的生物過(guò)程合二為一。攝磷和脫氮的在厭氧條件下,以乙酸為碳源聚磷菌釋磷以簡(jiǎn)化的方結合不僅節省了脫氮對碳源的需要,而且攝磷在缺氧區內完作者簡(jiǎn)介:張杞蓉(1987-),女,湖北武漢人,碩士研究生。成可縮小曝氣池的體積,還可節省能源。研究表明,充分利用個(gè)反應器中進(jìn)行,化學(xué)試劑是否對污水生物處理系統性能DPB除磷原理可使COD需求量、耗氧量和剩余污泥量減少。產(chǎn)生影響成為國內外相關(guān)研究人員關(guān)心的課題。目前主要從3.2反硝化除磷工藝化學(xué)試劑是否對COD的去除、硝化作用、生物除磷、微生物隨著(zhù)反硝化工藝的出現,研究者在基于反硝化除磷的機以及污泥產(chǎn)生影響進(jìn)行考察。理上開(kāi)發(fā)了許多新工藝。根據系統中微生物所處的環(huán)境可將目前的研究成果顯示,化學(xué)試劑與生物處理系統在反硝化除磷系統分為單污泥系統和雙污泥系統。COD、BOD去除過(guò)程中無(wú)協(xié)同作用或者不明顯:在同步脫(1)單泥工藝。在單污泥系統中,反硝化聚磷菌、硝化細氮除磷工藝中應用同步沉淀,化學(xué)試劑雖減少除磷菌與反硝菌以及其它微生物共處于厭氧缺氧、好氧相互交替的環(huán)境化菌對碳源的競爭,但對硝化菌由一定的抑制作用;在磷中。根據其原理發(fā)展起來(lái)的工藝有UCT工藝BCFS工藝等。過(guò)量時(shí),A鹽、Fe鹽和Fe2與F混合鹽都對生物除磷有(2)雙泥工藝。在雙泥系統中,硝化細菌獨立于DPB而定的抑制作用,并且隨著(zhù)試劑量的增加抑制作用越明顯,在單獨存在于好氧SBR反應器或固定膜生物反應器中,實(shí)現磷不足時(shí),化學(xué)試劑對生物除磷抑制作用更明顯H;不同了硝化和除磷功能菌的分離,從而避免了聚磷菌和反硝化菌化學(xué)試劑對微生物的影響不一樣,有消極作用與積極作用爭奪VFA而產(chǎn)生矛盾,同時(shí)避免了硝化細菌需較長(cháng)SRT和它們對微生物的作用機理有待進(jìn)一步研究;化學(xué)試劑會(huì )增加聚磷茵需較短SRT之間產(chǎn)生矛盾。根據其原理發(fā)展起來(lái)的剩余污泥的產(chǎn)量,但增加量并不明顯,化學(xué)試劑通過(guò)絮凝工藝有AN雙污泥系統、 DEPHANOX工藝、 A N SBR工藝、吸附等作用可提高活性污泥絮凝和固液分離能力,投加化學(xué)HTNP工藝等。試劑能改善粒徑分布,提高污泥絮凝沉降性能,一般可通過(guò)目前反硝化除磷理論的研究取得很大的進(jìn)展,但對于反污泥回流來(lái)減少剩余污泥的產(chǎn)量及試劑量。硝化除磷機理的研究以及反硝化除磷工藝運行條件還需要同步沉淀在生物除磷工藝中的應用,即生物與化學(xué)聯(lián)合進(jìn)一步研究。就現在反硝化除磷工藝而言,工藝流程較復雜,除磷將是水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢勢,然而在污水生物處理中采運行管理不便,在實(shí)際應用中,這一技術(shù)還不夠成熟。因此,用同步沉淀也存在著(zhù)化學(xué)除磷試劑對生物處理系統性能影如何簡(jiǎn)化反硝化除磷工藝,以及如何建立更合理的反硝化除響等不足。因此對新的化學(xué)除磷藥劑的開(kāi)發(fā)、加強TP在線(xiàn)測磷理論和工藝的數學(xué)模型,是未來(lái)需要研究和解決的問(wèn)題。定進(jìn)一步開(kāi)展化學(xué)試劑對生物處理系統性能影響的研究等生物除磷和化學(xué)除磷相結合都是未來(lái)的研究方向。在實(shí)際應用時(shí),進(jìn)水中COD、N和P的比例很難恰好滿(mǎn)5結論足缺氧攝磷的要求,這給系統的控制帶來(lái)一些困難。除了工單獨的化學(xué)法除磷存在很多弊端,在城市污水處理過(guò)程藝上的選擇外,考慮與化學(xué)沉淀相結合的方法,研究表明,這中的應用受到限制。而生物除磷技術(shù)由于操作方便及二次污會(huì )使COD需要量降至每2 mg COD比每mgP。生物除磷的染小等優(yōu)勢,成為國內外研究的熱點(diǎn)。反硝化除磷是在傳統工藝穩定性可通過(guò)附加化學(xué)沉淀來(lái)改善⑨?；瘜W(xué)強化生物除生物除磷原理基礎上發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),也是一種經(jīng)濟、高磷工藝主要有前沉淀工藝,同步沉淀工藝及后沉淀工藝,它效、低耗的生物除磷技術(shù),很多學(xué)者對其進(jìn)行了深入的研究。們的區別在于化學(xué)藥劑的投加地點(diǎn)分別為生物除磷系統前、但在實(shí)際應用中,這一技術(shù)還不夠成熟,有待進(jìn)一步研究。中和后。目前最常用的為同步沉淀工藝。筆者認為,以目前我國的經(jīng)濟和發(fā)展情況,同步沉淀在(1)同步沉淀的簡(jiǎn)介。同步沉淀是將化學(xué)試劑直接加在生物除磷工藝中的應用,即生物與化學(xué)聯(lián)合除磷將是水處理生物處理流程中的一種化學(xué)除磷工藝。常用的化學(xué)試劑主技術(shù)的發(fā)展趨勢。不過(guò),化學(xué)除磷試劑對生物處理系統性能要為鐵鹽和鋁鹽,在曝氣池中采用價(jià)格較便宜的硫酸亞鐵"?？赡軙?huì )產(chǎn)生影響,還需進(jìn)一步研究以促進(jìn)其應用和發(fā)展。相比于前置沉淀,同步沉淀可以減少化學(xué)試劑的投入量和污參考文獻泥產(chǎn)量;相比于后置沉淀,同步沉淀可省去混凝沉淀所需設畢學(xué)軍,趙桂芹,畢海峰污水生物除磷原理及其生化反應機制研備及構筑物,是較理想的化學(xué)強化生物除磷工藝。究進(jìn)展.青島理工大學(xué)學(xué)報,2006,27(2)(2)在活性污泥法除磷工藝中同步沉淀的應用。目前,同2易津湘污水中生物除磷技術(shù)的應用進(jìn)展.黑龍江水利科技步沉淀在活性污泥法除磷工藝中應用最廣泛?；钚晕勰喾ǔ坠に囀窃趥鹘y活性污泥法基礎上的變型,是生物除磷能力Tetal. Biological Phosphorus Removal from Wastewater by較強的污水生物處理工藝,如A/O,A30、SBR、UCT、VIP等工Anaerobic-Anoxic Sequencing Batch Reactor. WaL. Res, 1993, 27(2)4 Jens Peter Kerm-Jespersen, Mogens Henze Biological Phosphorus Re-藝。同步沉淀應用在這些工藝中,生物除磷與化學(xué)除磷相結lease and Uptake under Altemation Anaerobic and Anoxic Conditions合,同步沉淀起輔助除磷作用,其化學(xué)試劑一般投加在厭氧in a Fixed-Film Reactor. Wat. Res, 1993, 27(4)池末端或好氧區。陳樂(lè )榮等試驗研究了在A(yíng)0氧化溝工藝5何志茹霍玉龍,張文勝生物脫氧除磷技術(shù)的新動(dòng)向環(huán)境科學(xué)與中投加FeSO4輔助除磷的效果,結果發(fā)現:TP去除率達到管理,2007,32(10)75%以上,出水中TP濃度低于排放標準2。6王亞宜,彭永臻,王淑瑩,等,反硝化除磷理論、工藝及影響因素中(3)化學(xué)試劑對污水生物處理系統性能的影響。在污水國給水排水,2003,19(1)生物處理中應用同步沉淀時(shí),化學(xué)混凝沉淀與生物處理在同7吳蕾,宋志文,溫少鵬,等生物除磷微生物研究進(jìn)展四川環(huán)境(下轉第78頁(yè))候點(diǎn)環(huán)統保技術(shù)表42“爐省煤器給水運行參數表5省煤器運行參數序號間門(mén)狀態(tài)時(shí)間負荷省煤器出口煙溫煤量/MW/(th)1機組負荷/MW440438.92013-01-11(修前)2972總煤量/(th)214.52l1.82013-03-08(修后)3總風(fēng)量/(th)4鍋爐給水量/(th)12135制粉系統運行方式/層A/B/C/E A/B/C/E2013377省煤器進(jìn)口水溫/℃255,77省煤器出口水溫/℃291.7溫度大幅上升8914(3)小結及建議。①該電廠(chǎng)自投用省煤器旁路以來(lái),旁路9省煤器出口水溫(新測點(diǎn))/℃293.0擋板調節期間對鍋爐正常調節影響不大,不用人為干預,運10285,8行正常、可靠。②根據該電廠(chǎng)的使用情況,說(shuō)明省煤器的煙氣I1 SCR A側人口煙溫(頂部)℃壞點(diǎn)壞點(diǎn)旁路方案是成熟的。③高溫高灰段安裝的煙道、擋板門(mén)(處320.3321.3于水平段)容易積灰,不易清理(省煤器旁路段,磨損嚴重;擋318.5319.714SCRA側入口煙溫(中部)/℃317.9318.7板門(mén)密封不嚴,煙氣泄漏增加SCR脫硝裝置溫度,需進(jìn)一步316.I316.7從設計和運行上考慮,避免此類(lèi)情況出現。④高溫、高灰段所16SCRA側人口煙溫(低部)317.4317.9有材質(zhì)要求較高,會(huì )增加整個(gè)系統投資造價(jià)。⑤因加裝省煤315.5315.9器旁路增加荷載,需對鍋爐尾部鋼架改造。18SCRB側入口煙溫(頂部)℃壞點(diǎn)壞點(diǎn)4總結316.6通過(guò)合理的途徑提高煙氣排放溫度,以達到脫硝正常運313.8314.321ScRB側入口煙溫(中部)/℃317.1317.6行需要是可以解決目前的低負荷脫硝問(wèn)題。提高省煤器排煙315.0315.5溫度的方法很多,筆者認為爐水給水混合提溫和設置煙氣旁23SCRB側人口煙溫(低部)/℃壞點(diǎn)壞點(diǎn)路方案運行效果較好,是較佳的選擇。當然,無(wú)論采用何種方壞點(diǎn)壞點(diǎn)法提高省煤器出口煙溫都會(huì )提高排煙溫度給鍋爐效率造SCRA側出口煙溫/℃壞點(diǎn)成一定影響,需綜合考慮經(jīng)濟合理性;采用何種方案提高省315.8316.9煤器出口煙溫,需根據電廠(chǎng)鍋爐及現場(chǎng)空間情況,綜合考慮。315.7316.7參考文獻28SCRB側出口煙壞點(diǎn)壞點(diǎn)1黎耘,郭秀芳,劉建濮SCR脫硝裝置反應器煙氣旁路若干問(wèn)題的314.9探討[DBCD]htp/www.docin.com/p-32160940hm120092王潔,機組負荷對SCR系統運行影響研究,電力科技與環(huán)保,同,8月5日總煤量多5h的情況下,省煤器出口溫度還低2011,27(3)2℃,說(shuō)明省煤器煙氣旁路經(jīng)過(guò)半年的運行后,基本不漏。3騰農機組負荷對煙氣脫硝(SCR)第統運行的影響第十四屆二氧1月11日與4月20日,3個(gè)參數基本一致,變化不大?；蜓趸?、汞、細顆粒物污染控制技術(shù)與管理國際交流會(huì )論文與3月8日相比,負荷、煤量基本相同,但省煤器出口溫度卻集.2005相差12℃,變化幅度較大。分析原因為:因省煤器下部水平4羅先12MW機組鍋爐低負荷期間輔機適行方式優(yōu)化全國火電煙道未安裝灰斗,導致長(cháng)期運行積灰過(guò)多淹沒(méi)部分省煤器100MW級機組技術(shù)協(xié)作會(huì )第五屆年會(huì )論文集(最嚴重接近1/3)。煙氣與省煤器換熱面積減少,省煤器出口5元磊T鍋爐低負荷下如何控制排煙溫度萊鋼科技,2006(10(上接第75頁(yè))based co-precipitants on the activated sludge process. Trans. 1.Chem.8聞人銀峰,李祥.反硝化除磷工藝研究進(jìn)展.中囚資源綜合利用,E(B),1999,77(1)2010,28(2)13 de Hass D W, Ekama G A, Wentzel M C. The use of simultaneous王榮斌,李軍,張寧,等污水生物除磷技術(shù)研究進(jìn)展環(huán)境工程hemical precipitation in modified activated sludge systems exhibit2007,25(1)excessphosphate removal Part 3: expr10 De Hass D W, Wentzel M C, Ekama G A. The use of simultaneoususing alum. Water SA, 2000, 26(4chemical precipitation in modified activated sludge systems exhibit. 14 de Hass D W, Wentzel M C Ekama G A. The use of simulataneousing biological excess phosphate removal Part I: literature review.Wachemical precipitation in modified activated sludge systems exhibitter SA,2000,26(4)ing biological excess phosphate removal Part 4: experimental peri11左艷兵,楊春平,曾光明,等,同步沉淀除碎在污水生物處理中的ods using ferric chloride. Water SA, 2000, 26(4)應用,工業(yè)水處理,2008,28(3)15周克釗生物/化學(xué)(BC)法處理城市污水的研究,中國給水排水12 ClarkT, Stephenson T, Amold -smith A K The impact of aluminum2000,16(10)