ERP-SBR系统外排富磷污水化学固磷与磷回收潜能分析

论文导读：为了对厌氧富磷污水固磷除磷模式进行研究。减少了污水处理系统剩余污泥的产生量。化学除磷池有效容积为2L。系统化学除磷池的磷回收。剩余污泥，ERP-SBR系统外排富磷污水化学固磷与磷回收潜能分析。
关键词：厌氧富磷污水，剩余污泥，化学除磷，药剂用量，磷回收
 

传统生物除磷技术是通过排除富磷污泥的方式来去除污水中的磷，除磷效果与富磷污泥含磷率及排放量有关，因此，短的污泥龄被认为是保证系统具有良好除磷效果的前提[1,2]，这便导致污水处理系统不得不排出大量的剩余污泥，从而增加污水厂的基建和运行费用。论文发表，剩余污泥。而实质上，利用聚磷菌的超量吸磷能力可以将城市污水中低浓度的磷酸盐富集在厌氧释磷污水中，通过排除高浓度含磷污水并辅以化学固磷的方法也可以实现污水处理系统磷的有效去除。综合化学沉淀剂的来源、药品费用以及化学污泥的综合利用，尤其是含磷化学沉积物的农用效率等多方面因素，本研究推荐石灰沉淀系统。由于城市污水中存在浓度高达10-3mol/L的碳酸盐（构成污水碱度），因此，在石灰作用下将生成磷酸钙和碳酸钙沉淀的混合物并产生药剂竞争。大量研究表明[3,4]，在城市污水化学除磷系统中低浓度磷酸盐不具有竞争优势，药剂的投加量由污水碱度决定、利用率低。本研究提出富磷污水化学处理的目的是通过提高PO43-的浓度来提高药剂利用率、降低运行费用，本文对这种除磷新方法的化学固磷与磷回收性能进行系统研究。

1 试验工艺与方法

1.1 ERP-SBR试验装置和工艺流程

为了对厌氧富磷污水固磷除磷模式进行研究，我们提出了ERP-SBR生物除磷新工艺[5]，即好氧污泥外循环SBR（External recycle processes of aerobicsludge in SBR system），其试验装置和工艺流程见图1。

该系统包括3个主要反应器：SBR主反应器、厌氧释磷池和化学除磷池。在运行过程中，SBR主反应器采用传统的生物除磷脱氮工艺运行，但在周期结束时排出部分吸磷污泥于厌氧释磷池强化释磷，然后将释磷结束后的污泥再泵回SBR系统参与磷的好氧吸收过程，同时将厌氧富磷上清液导入化学除磷池进行磷的化学固定，除磷后的上清液汇入试验污水再进入SBR反应器去除COD和NH3-N。论文发表，剩余污泥。

主反应器SBR的有效容积为18L，在反应过程中采用小砂头充氧曝气、机械方式搅拌，利用微电脑定时控制器实现曝气、搅拌以及沉淀过程的自动切换；释磷池有效容积为3L，释磷过程在磁力搅拌器作用下进行；化学除磷池有效容积为2L。

SBR系统采用间歇进水、间歇排水方式运行，充水比为0.61，反应周期8h，运行工况：进水厌氧2h→好氧3h→缺氧搅拌1.5h→后曝气0.5h→沉淀排水和闲置1h。在试验运行过程中每天只有两个周期进行好氧污泥外循环，循环污泥量为反应器固体总量的1/16，加入释磷池的试验污水为2L。排入化学除磷池的富磷上清液在1.5~2L范围。

ERP-SBR系统在运行过程中一直不排泥，系统污泥的损失来自于指标的测试，预计系统SRT=50~80d。稳定运行时系统污泥浓度保持在6.5~7.5g/L，污泥负荷为0.10~0.13kgCOD/（kgMLSS.d）。

1.2 试验水质及测定方法

试验用水由重庆大学校园生活污水和自来水再加一定量淀粉、葡萄糖、奶粉、NH4Cl、KH2PO4和无水Na2CO3配制而成，试验水质及分析方法如表1所示。

表1 试验水质指标及分析方法

Table 1 Synthetic wastewater composition andanalysis method

2 试验结果与讨论

2.1磷酸盐浓度与药剂投加量的关系

图2和3反映了试验条件下不同浓度含磷废水处理程度对石灰沉淀剂的需求情况。从图看出，当污水中磷浓度相同时，药剂投加量越大，磷去除效果越好；当沉淀剂投加量相同时，单位药剂除磷量随污水磷浓度增加而增加，即污水磷浓度越高，药剂的有效利用率越高。论文发表，剩余污泥。如，石灰投加量为150mgCa/L，富磷污水除磷系统的沉淀剂除磷效率高达0.6mgP/mgCaO，而在城市污水中却只有0.03mgP/mgCaO，单位药剂除磷能力相差20倍。

对比图2中高、中、低磷酸盐浓度沉淀曲线时发现：当药剂投加量大于200mgCaO/L时，残留在溶液中的磷基本相当，与原始污水磷浓度没有明显的关系。论文发表，剩余污泥。这种情况说明，在化学除磷系统中，低浓度磷酸盐是使碳酸盐对沉淀剂竞争优势得以充分体现的根本原因，此时沉淀剂主要用于生成碳酸钙沉淀和积累生成磷酸钙沉淀离子积，真正用于生成磷酸钙的药剂比率低。

2.2富磷污水化学除磷系统沉淀剂耗量

在化学除磷池中，厌氧富磷污水和化学固磷剂石灰反应生成羟基磷灰石沉淀，同时伴生碳酸钙，固磷剂投加量取决于污水中磷酸盐和碳酸盐浓度（在城市污水中以污水碱度的形式表示，单位：mgCaO/L）。在对城市污水（即低磷污水）进行化学除磷时，通常认为固磷剂的投加量取决于污水碱度而不是磷酸盐浓度[7,8]，药剂的有效利用率低、费用高，从而阻碍了化学除磷系统在实际工程中的应用。而在富磷污水的化学固磷过程中药剂利用率得到显著提高，试验结果见图4和图5。

从图4和图5看出：当污水碱度不同时，对同一浓度含磷污水欲达到相同的处理效果需要投加的石灰的量是不同的，碱度越大需要量就越多。

（1）城市污水直接化学除磷石灰耗量

尽管城市污水直接化学除磷技术包括前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀等多种形式，但在实际工程中用得最多的还是后置沉淀，它作为污水处理厂磷达标排放的保障技术具有更多的灵活性。

基本假设：①常规城市污水碱度为100～150mgCaO/L，经过生物脱氮后，由于硝化、反硝化作用的存在，二沉池出水碱度比原污水下降30％；②城市污水磷浓度为7mg/L，经过二级生物处理后，由于同化作用的存在，磷浓度下降30％；③根据图4和图5试验结果，对上述二沉池出水实施化学除磷并以0.5mg/L为处理出水控制标准时，每m3污水将消耗200～250g石灰。

按日处理1万吨污水计，日耗石灰2～2.5吨石灰。论文发表，剩余污泥。

（2）城市污水ERP-SBR工艺石灰耗量

根据图4、5结果，在厌氧富磷污水中投加低剂量石灰就可以产生明显的化学沉淀物，富磷污水化学除磷系统以5mg/L为出水控制目标时，每m3富磷污水需投加约140g CaO，降至0.5mg/L时需300gCaO，可见，当富磷污水化学除磷系统以5mg/L为出水控制目标时，药剂投加量仅相当于处理至达标排放时（0.5mg/L）的45%。针对本研究特点，通过对厌氧释磷过程的强化，富磷污水除磷系统只需对部分厌氧污水实施化学固磷，而且这部分污水固磷后尚需返回SBR系统参与生化反应过程，因此，建议富磷污水化学除磷系统以5mgP/L作为出水磷浓度控制目标，这样可以显著提高除磷药剂的利用率、减少药剂用量。

基本假设：①城市污水磷浓度为7mg/L，富磷污水磷浓度为50mg/L，并以5mg/L作为化学除磷池出水控制目标，对这种富磷污水进行处理时每m3污水将消耗约140g石灰；②ERP-SBR工艺按照8h周期、SRT=30d方式运行时，磷回收效率按照达到65％计（见2.4节）。

值得注意的是，在ERP-SBR工艺中只需对部分厌氧富磷污水进行化学除磷，这部分污水的量可以根据磷回收能力和富磷污水的浓度确定，可以确定排入化学除磷池的富磷污水量：，即只需要将相当于进水污水总量10%的富磷污水进行化学处理。相应地，石灰耗量为：。

 1/2    1 2 下一页 尾页