废水除磷技术概述及工程实例

XXX废水处理除磷技术目录A除磷技术概述B除磷技术工程应用实例化学除磷生物除磷某某工程应用实例某某污水处理项目A除磷技术概述近几年，多项研究表明，淡水富营养化无需控氮，只需控磷。其中最重要的一个理由是：氮、磷的循环特点决定水生生态系统的限制因子是磷而非氮。与气体型氮循环相比，沉积型磷循环较慢。并且由于磷的来源有限，且更容易沉积，磷对湖泊富营养化的限制作用必然要比氮强。因此，通过控制磷进入水体可能是防治淡水富营养化最有效的对策。化学除磷：使磷成为不溶性的固体沉淀物，从污水中分离出去。生物除磷：使磷以溶解态为微生物所摄取，随同微生物从污水中分离出去。物理除磷：通过过滤和膜技术，去除水中颗粒态和部分溶解态磷。化学除磷我国城市污水原水中的总磷主要以溶解态无机化合磷的形式存在化学除磷主要是通过化学沉析过程完成的，即通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的磷酸盐反应生成颗粒状、非溶解性的物质。投加化学药剂后，伴随沉析过程，同时还发生化学絮凝作用，即形成的细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的絮凝体。化学除磷1、混凝沉淀除磷技术为了生成非溶解性的磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙。许多高价金属离子药剂投加到污水中后都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物，但出于经济原因考虑，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+盐、Fe2+盐和Al3+盐，这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。除金属盐药剂外，氢氧化钙也用作沉析药剂，反应生成不溶于水的磷酸钙。化学除磷1、混凝沉淀除磷技术1）铝盐除磷：4343AlPOPOlA24233342SO3CO6OHAl2OHC6SOlA除硫酸铝外，除磷使用的铝盐还有聚合氯化铝（PAC）和氯酸钠（NaAlO2）磷酸铝（AlPO4）的溶解度与PH有关：当PH值为6时，溶解度最小为0.01mg/L；PH值为5时0.03mg/L；PH值为7时0.3mg/L。24434342SO3AlPO2PO2SOlA化学除磷1、混凝沉淀除磷技术2）铁盐除磷：4343FePOPOFeCl3FePOPOFeCl4343Cl3CO3OHFeOHC3eClF2333二价铁混凝剂：氯化亚铁、硫酸亚铁；三价铁混凝剂：氯化铁、硫酸铁磷酸铁（FePO4）的最小溶解度，当PH值为5时，为0.1mg/L化学除磷1、混凝沉淀除磷技术3）石灰除磷：OH3POOHCaHPO3OH4aG5234542在沉析过程中，对于不溶性磷酸钙的形成起主要作用的不是Ca2-，而是OH-，随着PH值的提高磷酸钙的溶解性降低，采用Ca(OH)2除磷要求PH值8.5以上。在PH值8.5~10.5的范围内除了产生磷酸钙沉析外，还会产生碳酸钙，会导致在池壁或渠壁上结垢3232CaCOCOaC化学除磷2、混凝沉淀除磷工艺化学除磷2、混凝沉淀除磷工艺前置沉淀：（1）能够去除部分的有机物，减轻后续生物处理工艺负荷（2）旧污水厂改在容易（1）增加总的污泥量（2）给反硝化带来困难（3）沉淀污泥需要单独处理注：为了后续生物处理过程的需要，需要保证有1~2mg/L的剩余磷浓度化学除磷2、混凝沉淀除磷工艺同步沉淀：（1）通过回流可以充分利用除磷药剂（2）在曝气段投加要药剂可以选用较便宜的二价铁盐（3）无需对原构筑物进行改造（4）使污泥更易沉淀（1）增加无机污泥的含量，影响污泥龄（2）影响碱度，从而影响消化反应注：同步除磷，药剂投加点多为曝气池出水或二沉池进水处化学除磷2、混凝沉淀除磷工艺后置沉淀：（1）绝大部分可被生物去除的磷已被去除，磷的存在形式主要为磷酸盐（2）对前面的生物处理工艺没有影响（3）投加药剂可按磷负荷的变化进行控制（1）相比其他方式费用更高（2）很可能造成铁、铝的过量注：后置沉淀一般与前两种沉淀工艺同时使用化学除磷3、晶析法除磷技术1）晶析法原理：它是一种接触脱磷法，利用废水中的磷酸根离子、钙离子和氢氧根离子反应生成羟基磷酸钙，在晶种的作用下沉淀析出。如右图，随着溶液PH值的升高至A点，羟基磷酸钙处于过饱和状态，此时加入磷矿等粒状物质（晶种），溶液中的羟基磷酸钙将在其表面析出。这种现象称为晶析。随着结晶沉淀的产生，羟基磷酸钙的浓度也随之下降（B点），从而达到脱磷目的。羟基磷酸钙溶解度曲线化学除磷3、晶析法除磷技术1）晶析法原理：将呈碱性并含有适量钙离子的含磷废水以一定流态通过填料床，该填料结构和表面性质与羟基磷酸钙相似，它破坏溶液离子的亚稳定态，形成羟基磷酸钙在填料颗粒表面结晶，从而达到脱磷目的。此外，若直接加碱使PH值高至11左右，羟基磷酸钙处于过饱和线右侧的不稳定区，其自身会结晶析出，这种脱磷方法称为凝聚沉降法。羟基磷酸钙溶解度曲线化学除磷3、晶析法除磷技术2）除磷影响因素：最佳PH值：8.0~9.0Ca/P比值越高，磷去除效率越高当碳酸盐碱度较高时，需加酸调节PH，吹脱CO2降低碱度。化学除磷3、晶析法除磷技术3）结晶法除磷的特点：除磷效率高，出水水质好，无二次污染，操作简单运行费用相对较低，晶体可回收利用作为缓释肥。结晶机理及各种影响机理尚不成熟，有机物浓度对结晶反应的影响还不明确，结晶反应的药剂成本较高，一定程度上限制了工艺的应用。4）结晶法除磷的应用情况：目前结晶除磷只用于回收高浓度的磷，或是作为化学除磷法的后一级除磷方法，基本不用于磷浓度相对较低的生活污水的处理。化学除磷小结：1）在化学除磷中，絮凝和沉析都是极为重要的，沉析用于污水中溶解性磷的去除，絮凝是用于改善沉淀效果。2）化学除磷中，除磷效果主要影响因素：pH值。对于铁盐最佳pH值范围为5.0～5.5，对于铝盐为6.0～7.0，采用Ca(OH)2要求的pH值为8.5以上问3）用Ca(OH)2进行磷酸盐沉析的反应除了受到pH值的影响，另外还受到碱度的影响。在一定的pH值惰况下，钙的投加量是与碱度成正比的。4）与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH-的反应，所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量。活性污泥的组成：C118H170O51N17P即C:N:P=46:8:1普通活性污泥法通过同化作用可去除的磷约12%~20%利用聚磷菌一类的微生物，能够过量地，在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏在菌体内，形成高磷污泥排出系统外，达到除磷的效果。生物除磷生物除磷1、生物除磷基本原理1）聚磷菌对磷的过剩摄取在好氧条件下，聚磷菌营有氧呼吸，分解体内储存的有机物，同时不断的通过主动运输的方式，从外部环境向其体内摄取有机物，氧化能量通过合成ATP供微生物代谢利用：H3PO4除一小部分是聚磷菌分解体内聚磷酸盐所得，大部分是聚磷菌利用能量在透膜酶的催化作用下，通过主动运输从外部环境中摄取的，而且摄入的H3PO4一部分用于合成ATP，另一部分则用于合成聚磷酸盐。OHATPPOHADP243能量生物除磷1、生物除磷基本原理2）聚磷菌的放磷在厌氧（既不能有溶解氧，也不能有氧化态氮）条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量，形成ADP：生物除磷技术就是利用聚磷菌这一特性开创的。能量432POHADPOHATP生物除磷2、生物除磷工艺：传统的生物除磷工艺都是通过厌氧/好氧在时间或空间上不同的排列组合来实现除磷的目的，另外在流程中设置缺氧段，则可在同一工艺中实现同时脱氮除磷。1）厌氧-好氧除磷工艺工艺流程简单，既不投药，也勿需考虑内循环，因此建设费用及运行费用都较低，而且由于无内循环的影响，厌氧反应器能够保持良好的厌氧（或缺氧）状态生物除磷2、生物除磷工艺：1）厌氧-好氧除磷工艺（1）反应器停留时间比较短，一般3~6h（2）BOD去除率大致与一般活性污泥系统相同，且处理水中磷含量一般低于1.0mg/L，去除率大致在76%左右（3）沉淀污泥含磷率约为4%，污泥的肥效好（4）混合液的SVI值≤100,不膨胀，易沉淀（5）除磷率难于进一步提高，特别是进水P/BOD值高时（6）沉淀池内容易产生磷的释放现象，特别是当污泥在沉淀池内停留时间较长时，应及时注意排泥和回流生物除磷2、生物除磷工艺：2）A-A-O法同步脱氮除磷工艺为达到同步脱氮除磷的目的，在传统的厌氧好氧工艺基础上增设了缺氧段厌氧反应器：释放磷，同时对部分有机物进行氨化缺氧反应器：脱氮好氧反应器：去除BOD，硝化，磷的吸收沉淀池：泥水分离，回流部分污泥生物除磷2、生物除磷工艺：2）A-A-O法同步脱氮除磷工艺（1）系统上最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺（2）SVI值一般小于100，不易发生污泥膨胀（3）沉淀污泥含磷浓度高，肥效好（4）运行中不需投药，厌氧、缺氧段只需轻微搅拌（以不增加溶解氧为度），运行费用低（5）脱氮除磷率难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高（6）进入沉淀池的处理水要保持一定的溶解氧，减少水力停留时间生物除磷2、生物除磷工艺：3）弗斯特利普（Phostrip）除磷工艺生物除磷2、生物除磷工艺：3）弗斯特利普（Phostrip）除磷工艺（1）生物除磷与化学除磷相结合，除磷效果好，处理水含磷量一般都低1mg/L（2）回流污泥经过除磷池能够充分释磷（3）产生的污泥含磷率约2.1%~7.1%，比较高（4）SVI值＜100，污泥易于沉淀、浓缩、脱水，丝状菌难于增殖，污泥不膨胀（5）可以根据BOD/P比值灵活地调节回流污泥与混凝污泥量比例（6）本工艺运行复杂，运行管理比较麻烦，运行建设费用较高（7）Ⅰ号沉淀池底部可能形成缺氧状态，产生释磷现象除磷技术的工程应用实例汽车废水处理工程实例1、工程背景成都某汽车有限公司主要从事汽车生产。该公司生产所排出的废水由前处理线的脱脂水洗液、磷化液和漆膜废水组成。废水主要来自脱脂水洗间、磷化间和喷漆室。采用物化与生化相结合的工艺对该厂废水进行治理，处理后出水COD、BOD5、SS、TP、NH3-N、石油类等各项指标达到污水综合排放标GB8978-1996）中规定的一级排放标准，已稳定运行一年半。汽车废水处理工程实例2、废水的水量与水质1）设计水量污水产生量为80m3/d，变化系数K取1.28，日排放总量为102.4m3/d，设计水量为100m3/d，10h排放2）废水水质主要特点：水质波动大，废水中无机成分较多，可生化性较差，含有大量的磷酸盐和表面活性剂，具体水质如下表汽车废水进水水质表PHSSmg/LCODmg/LBOD5mg/LNH3-Nmg/LTPmg/L7~860~150300~50050~7025~3540~45汽车废水处理工程实例3、工艺流程达标排放汽车废水调节池沉淀池碱沉淀池絮凝沉淀池中和池曝气池回流污泥工艺流程图汽车废水处理工程实例3、工艺流程考虑到废水排放量与废水水质有一定的波动性，因此首先设置一座调节池。由于该废水含磷酸盐较多，主要有三钠、五钠、硅酸钠等无机盐物质，磷化液中也含有大量磷酸盐，而污水综合排放标准对TP的要求比较高，一级排放标准规定TP0.5mg/L，因此必须设置碱沉淀池用澄清石灰水对其沉降处理。由于碱沉淀池出水碱性比较强，pH较高，会使后续的生物处理达不到预定的效果，因此在生物处理之前设置中和池，然而中和池的出水仍有部分漆膜及悬浮物未除去，特别是漆膜毒性大，如果进入后续的曝气池，会降低微生物的降解效果，因此需设置一座絮凝沉淀池，加入少量的絮凝剂，将这些漆膜及悬浮物沉降去除，同时也起到中和碱的作用，使pH调节到7左右，再进入曝气池生化处理，本工艺采用液下曝气机进行好氧曝气。曝气后出水进行泥水分，即经自行设计的沉淀池沉降处理，然后达标排放。汽车废水处理工程实例3、碱沉淀池主要作用：去除绝大部分磷酸根离子、漆膜、金属离子和部分有机物，属于化学除磷，对水体PH值要求较高，PH值控制在11左右，通过碱式沉淀池可去除90%TP，剩余部分进入曝气池处理设计运行：先制备饱和澄清石灰水和15%的NaOH溶液，启动搅拌装置，将污水抽入池内（10m3/h），同时加入适量的饱和澄清石灰水和