污水除磷技术的研究进展

候点环统∥环保不污水除磷技术的研究进展张杞蓉1普晓晶2(1武汉市政工程设计研究院有限责任公司湖北武汉430022武汉地产开发投资集团有限公司湖北武汉430022摘要简单介绍化学除磷技术及传统的生物除磷工艺,分析生物除磷技术的发展趋势,并对以反硝化除磷工艺为代表的生物除碎新技术的工艺原理及特点做了介绍。认为,以目前我国的经济和发展情况,生物与化学联合除磷将是水处理技术的发展趋势,但化学除磷试剂对生物处理系统性能可能会产生影响,还需进一步的研究以促进其应用和发展。关键词污水处理化学除磷生物除磷中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1672-9064(2014)04074-03磷作为生物生长所需的主要矿物元素,在生物化学过程式描述为中起着重要的主导作用,是重要的调控中心。城市污水中所CHO+02(HPO3)(聚磷)+HO→(CHO2)2(贮存有机存在的含磷物质基本上都是不同形式的磷酸盐。城市污水所物)+PO43+3H含的磷主要来源于人类活动的排泄物及废弃物、工商企业、在好氧条件下,聚磷菌吸磷以简化的方式描述为:合成洗涤剂和家用清洁剂。C2HAO2+0.16NH+1.202+0.2PO3般来说,造成水体富营养化现象发生的主要营养成分0.16CHNO2+1.2CO2(HPO3)(聚磷)+0.440H+14HO34有有机碳、磷、氮、钾、铁等十几种元素。其中有机碳物质经处(2)生物除磷工艺。由于生物除磷需要在好氧、厌氧交替理后含量已大幅度降低,而除氮与磷以外的其它物质在富营的环境下才能完成除磷,因此要达到同时脱氮除磷目的,就养化发生过程中的需求量极低,氮和磷成为藻类生长的限制必须创造微生物需要的好氧、缺氧、厌氧3种生理环境。通过性因素其含量通常决定着藻类的收获量。控制氮磷等营养变更3种环境的位置、改变进水或回流方式等手段。主要的性物质进入水体是解决富营养化问题的根本途径l在现代代表性工艺运行方式有AO工艺、A30工艺、“五段" Barde污水脱氮除磷工艺中主要有生物法、化学法,其中以生物法pho工艺、ⅤP工艺等。应用广泛。这些工艺都是尽可能将除磷和脱氮过程分开以排除除化学除磷技术磷和脱氮过程的相互干扰,如硝酸盐对释磷的影响反硝化与(1)化学除磷技术的原理。化学沉淀除磷反应可用下式释磷对碳源的竞争,硝化菌和聚磷菌的泥龄不同等矛盾S。但表示。由反应平衡式可知增加等式左边磷的浓度可使反应这些矛盾仍然不可避免地存在,为了解决脱氮除磷的矛盾,向右移动,形成羟基磷灰石沉淀以2国内外学者通过研究,提出了一些新的理论与工艺,其中最5Ca+3PO4 -+0H=Cas(PO),OH I受重要的就是反硝化除磷技术其他金属离子,如铁、铝,对于除磷也是很有效的。在化3生物除磷技术新发展学沉淀除磷的实际应用中,主要使用铁盐和铝盐做沉淀剂。31反硝化除磷机理(2)单独化学除磷工艺的缺点。以化学强化一级处理技随着污水除磷机理研究的不断深入,人们发现一些聚磷术为代表的化学法,不仅消耗大量化学合成的絮凝剂,而且菌在缺氧条件下能够以硝酸盐作为最终电子受体,实现水中产生大量难以处理的化学污泥。此外,该技术虽能高效去除磷的过量吸收。因此人们命名此种现象为反硝化除磷(den污水中的悬浮物和磷然而对可溶性COD和BOD的去除效 trifiying phosphorus removing bacteria,DPB)。反硝化聚磷菌果却不尽如人意,脱氮效果也不理想。因而,单独的化学强化被证明具有同PAO极相似的除磷原理。只是它们氧化细胞级处理技术很难使处理的污水达到排放标准,往往需要进内贮存PHB时的电子受体不同而已(PAO为O,而DPB为步的生物处理。生物除磷技术由于操作方便及二次污染小NOx-N)。它吸磷的同时将NOx-N转变成为N2,也就是在无等优势,成为国内外研究的热点。溶解氧和只存在NOx-O的缺氧情况下,DPB细菌进行反硝2传统生物除磷技术。化的同时,将污水中的磷以poly-P吸入细胞内而去除°。在(1)传统生物除磷机理。目前,普遍认可的生物除磷原理缺氧的条件下,表达式为是聚合磷酸盐累积微生物聚磷菌(Poly- PhosphateCHO2+0.16NH4+096NO3+0.2PO43-0.6CHNO2+cumulating Organism,简称PAO)的摄磷原理。就是利用1.2CO2+0.2(HPO3)(聚磷)+140H+096HO+048N27菌能够过量地(在数量上超过其生理需要),从外部摄取磷,因DPB可在缺氧环境下摄磷,这就使得摄磷和反硝化2并将磷以聚合形式贮藏在菌体内,形成高磷污泥,排出系统个过程借助同一种细菌在同一个环境下完成,将摄磷和反硝外,达到废水除磷的效果化(脱氮)2个彼此独立的生物过程合二为一。摄磷和脱氮的在厌氧条件下,以乙酸为碳源聚磷菌释磷以简化的方结合不仅节省了脱氮对碳源的需要,而且摄磷在缺氧区内完作者简介:张杞蓉(1987-),女,湖北武汉人,硕士研究生。成可缩小曝气池的体积,还可节省能源。研究表明,充分利用个反应器中进行,化学试剂是否对污水生物处理系统性能DPB除磷原理可使COD需求量、耗氧量和剩余污泥量减少。产生影响成为国内外相关研究人员关心的课题。目前主要从3.2反硝化除磷工艺化学试剂是否对COD的去除、硝化作用、生物除磷、微生物随着反硝化工艺的出现,研究者在基于反硝化除磷的机以及污泥产生影响进行考察。理上开发了许多新工艺。根据系统中微生物所处的环境可将目前的研究成果显示,化学试剂与生物处理系统在反硝化除磷系统分为单污泥系统和双污泥系统。COD、BOD去除过程中无协同作用或者不明显:在同步脱(1)单泥工艺。在单污泥系统中,反硝化聚磷菌、硝化细氮除磷工艺中应用同步沉淀,化学试剂虽减少除磷菌与反硝菌以及其它微生物共处于厌氧缺氧、好氧相互交替的环境化菌对碳源的竞争,但对硝化菌由一定的抑制作用;在磷中。根据其原理发展起来的工艺有UCT工艺BCFS工艺等。过量时,A盐、Fe盐和Fe2与F混合盐都对生物除磷有(2)双泥工艺。在双泥系统中,硝化细菌独立于DPB而定的抑制作用,并且随着试剂量的增加抑制作用越明显,在单独存在于好氧SBR反应器或固定膜生物反应器中,实现磷不足时,化学试剂对生物除磷抑制作用更明显H;不同了硝化和除磷功能菌的分离,从而避免了聚磷菌和反硝化菌化学试剂对微生物的影响不一样,有消极作用与积极作用争夺VFA而产生矛盾,同时避免了硝化细菌需较长SRT和它们对微生物的作用机理有待进一步研究;化学试剂会增加聚磷茵需较短SRT之间产生矛盾。根据其原理发展起来的剩余污泥的产量,但增加量并不明显,化学试剂通过絮凝工艺有AN双污泥系统、 DEPHANOX工艺、 A N SBR工艺、吸附等作用可提高活性污泥絮凝和固液分离能力,投加化学HTNP工艺等。试剂能改善粒径分布,提高污泥絮凝沉降性能,一般可通过目前反硝化除磷理论的研究取得很大的进展,但对于反污泥回流来减少剩余污泥的产量及试剂量。硝化除磷机理的研究以及反硝化除磷工艺运行条件还需要同步沉淀在生物除磷工艺中的应用,即生物与化学联合进一步研究。就现在反硝化除磷工艺而言,工艺流程较复杂,除磷将是水处理技术的发展趋势勢,然而在污水生物处理中采运行管理不便,在实际应用中,这一技术还不够成熟。因此,用同步沉淀也存在着化学除磷试剂对生物处理系统性能影如何简化反硝化除磷工艺,以及如何建立更合理的反硝化除响等不足。因此对新的化学除磷药剂的开发、加强TP在线测磷理论和工艺的数学模型,是未来需要研究和解决的问题。定进一步开展化学试剂对生物处理系统性能影响的研究等生物除磷和化学除磷相结合都是未来的研究方向。在实际应用时,进水中COD、N和P的比例很难恰好满5结论足缺氧摄磷的要求,这给系统的控制带来一些困难。除了工单独的化学法除磷存在很多弊端,在城市污水处理过程艺上的选择外,考虑与化学沉淀相结合的方法,研究表明,这中的应用受到限制。而生物除磷技术由于操作方便及二次污会使COD需要量降至每2 mg COD比每mgP。生物除磷的染小等优势,成为国内外研究的热点。反硝化除磷是在传统工艺稳定性可通过附加化学沉淀来改善⑨。化学强化生物除生物除磷原理基础上发展起来的新技术,也是一种经济、高磷工艺主要有前沉淀工艺,同步沉淀工艺及后沉淀工艺,它效、低耗的生物除磷技术,很多学者对其进行了深入的研究。们的区别在于化学药剂的投加地点分别为生物除磷系统前、但在实际应用中,这一技术还不够成熟,有待进一步研究。中和后。目前最常用的为同步沉淀工艺。笔者认为,以目前我国的经济和发展情况,同步沉淀在(1)同步沉淀的简介。同步沉淀是将化学试剂直接加在生物除磷工艺中的应用,即生物与化学联合除磷将是水处理生物处理流程中的一种化学除磷工艺。常用的化学试剂主技术的发展趋势。不过,化学除磷试剂对生物处理系统性能要为铁盐和铝盐,在曝气池中采用价格较便宜的硫酸亚铁"。可能会产生影响,还需进一步研究以促进其应用和发展。相比于前置沉淀,同步沉淀可以减少化学试剂的投入量和污参考文献泥产量;相比于后置沉淀,同步沉淀可省去混凝沉淀所需设毕学军,赵桂芹,毕海峰污水生物除磷原理及其生化反应机制研备及构筑物,是较理想的化学强化生物除磷工艺。究进展.青岛理工大学学报,2006,27(2)(2)在活性污泥法除磷工艺中同步沉淀的应用。目前,同2易津湘污水中生物除磷技术的应用进展.黑龙江水利科技步沉淀在活性污泥法除磷工艺中应用最广泛。活性污泥法除磷工艺是在传统活性污泥法基础上的变型,是生物除磷能力Tetal. Biological Phosphorus Removal from Wastewater by较强的污水生物处理工艺,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-艺。同步沉淀应用在这些工艺中,生物除磷与化学除磷相结lease and Uptake under Altemation Anaerobic and Anoxic Conditions合,同步沉淀起辅助除磷作用,其化学试剂一般投加在厌氧in a Fixed-Film Reactor. Wat. Res, 1993, 27(4)池末端或好氧区。陈乐荣等试验研究了在A0氧化沟工艺5何志茹霍玉龙,张文胜生物脱氧除磷技术的新动向环境科学与中投加FeSO4辅助除磷的效果,结果发现:TP去除率达到管理,2007,32(10)75%以上,出水中TP浓度低于排放标准2。6王亚宜,彭永臻,王淑莹,等,反硝化除磷理论、工艺及影响因素中(3)化学试剂对污水生物处理系统性能的影响。在污水国给水排水,2003,19(1)生物处理中应用同步沉淀时,化学混凝沉淀与生物处理在同7吴蕾,宋志文,温少鹏,等生物除磷微生物研究进展四川环境(下转第78页)候点环统保技术表42“炉省煤器给水运行参数表5省煤器运行参数序号间门状态时间负荷省煤器出口烟温煤量/MW/(th)1机组负荷/MW440438.92013-01-11(修前)2972总煤量/(th)214.52l1.82013-03-08(修后)3总风量/(th)4锅炉给水量/(th)12135制粉系统运行方式/层A/B/C/E A/B/C/E2013377省煤器进口水温/℃255,77省煤器出口水温/℃291.7温度大幅上升8914(3)小结及建议。①该电厂自投用省煤器旁路以来,旁路9省煤器出口水温(新测点)/℃293.0挡板调节期间对锅炉正常调节影响不大,不用人为干预,运10285,8行正常、可靠。②根据该电厂的使用情况,说明省煤器的烟气I1 SCR A侧人口烟温(顶部)℃坏点坏点旁路方案是成熟的。③高温高灰段安装的烟道、挡板门(处320.3321.3于水平段)容易积灰,不易清理(省煤器旁路段,磨损严重;挡318.5319.714SCRA侧入口烟温(中部)/℃317.9318.7板门密封不严,烟气泄漏增加SCR脱硝装置温度,需进一步316.I316.7从设计和运行上考虑,避免此类情况出现。④高温、高灰段所16SCRA侧人口烟温(低部)317.4317.9有材质要求较高,会增加整个系统投资造价。⑤因加装省煤315.5315.9器旁路增加荷载,需对锅炉尾部钢架改造。18SCRB侧入口烟温(顶部)℃坏点坏点4总结316.6通过合理的途径提高烟气排放温度,以达到脱硝正常运313.8314.321ScRB侧入口烟温(中部)/℃317.1317.6行需要是可以解决目前的低负荷脱硝问题。提高省煤器排烟315.0315.5温度的方法很多,笔者认为炉水给水混合提温和设置烟气旁23SCRB侧人口烟温(低部)/℃坏点坏点路方案运行效果较好,是较佳的选择。当然,无论采用何种方坏点坏点法提高省煤器出口烟温都会提高排烟温度给锅炉效率造SCRA侧出口烟温/℃坏点成一定影响,需综合考虑经济合理性;采用何种方案提高省315.8316.9煤器出口烟温,需根据电厂锅炉及现场空间情况,综合考虑。315.7316.7参考文献28SCRB侧出口烟坏点坏点1黎耘,郭秀芳,刘建濮SCR脱硝装置反应器烟气旁路若干问题的314.9探讨[DBCD]htp/www.docin.com/p-32160940hm120092王洁,机组负荷对SCR系统运行影响研究,电力科技与环保,同,8月5日总煤量多5h的情况下,省煤器出口温度还低2011,27(3)2℃,说明省煤器烟气旁路经过半年的运行后,基本不漏。3腾农机组负荷对烟气脱硝(SCR)第统运行的影响第十四届二氧1月11日与4月20日,3个参数基本一致,变化不大。化硫氧化物、汞、细颗粒物污染控制技术与管理国际交流会论文与3月8日相比,负荷、煤量基本相同,但省煤器出口温度却集.2005相差12℃,变化幅度较大。分析原因为:因省煤器下部水平4罗先12MW机组锅炉低负荷期间辅机适行方式优化全国火电烟道未安装灰斗,导致长期运行积灰过多淹没部分省煤器100MW级机组技术协作会第五届年会论文集(最严重接近1/3)。烟气与省煤器换热面积减少,省煤器出口5元磊T锅炉低负荷下如何控制排烟温度莱钢科技,2006(10(上接第75页)based co-precipitants on the activated sludge process. Trans. 1.Chem.8闻人银峰,李祥.反硝化除磷工艺研究进展.中囚资源综合利用,E(B),1999,77(1)2010,28(2)13 de Hass D W, Ekama G A, Wentzel M C. The use of simultaneous王荣斌,李军,张宁,等污水生物除磷技术研究进展环境工程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左艳兵,杨春平,曾光明,等,同步沉淀除碎在污水生物处理中的ods using ferric chloride. Water SA, 2000, 26(4)应用,工业水处理,2008,28(3)15周克钊生物/化学(BC)法处理城市污水的研究,中国给水排水12 ClarkT, Stephenson T, Amold -smith A K The impact of aluminum2000,16(10)