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行業(yè)動(dòng)態(tài)

污水中的磷是怎么回事?除磷原理?如何除磷?看完你就懂了!

2018-06-27 23:33:03 小沐管家 0

一、磷在廢水中存在的形式是什么?


磷是一種活潑元素,在自然界中不以游離狀態(tài)存在,而是以含磷有機物、無(wú)機磷化合物及還原態(tài)PH3這三種狀態(tài)存在。污水中含磷化合物可分為有機磷與無(wú)機磷兩類(lèi)。

無(wú)機磷幾乎都以各種磷酸鹽形式存在,包括正磷酸鹽、偏磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽,以及聚合磷酸鹽如焦磷酸鹽、三磷酸鹽等。有機磷大多是有機磷農藥,如樂(lè )果、甲基對硫磷、乙基對硫磷、馬拉硫磷等構成,他們大多呈膠體和顆粒狀,不溶于水,易溶于有機溶劑??扇苄杂袡C磷只占30%左右,多以葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等形式存在。溶解磷占總磷的1/3 左右,PO43--P磷中大分子磷占40%。



二、磷是怎樣轉化的?影響因素有哪些?


水體中的可溶性磷很容易與Ca2+、Fe3+ 、Al3+ 等離子生成難溶性沉淀物,例如AIPO4、FePO4等,沉積于水體底部成為底泥。聚積于底泥中的磷的存在形式和數量,一方面決定于污染物輸入和通過(guò)地表與地下徑流的排出情況;另一方面決定于水中的磷與底泥中的磷之間的交換情況。沉積物中的磷通過(guò)顆粒態(tài)磷的懸浮和水流的湍流擴散再度被稀釋到上層水體中,或者當沉積物中的可溶性磷大大超過(guò)水體中磷的濃度時(shí),則可能重新釋放到水體中。

在水中,磷離子以HPO42ˉ還是以H2PO4ˉ形式存在取決于pH值,當pH值在2~7時(shí),水中磷酸鹽離子多數以H2PO4ˉ形式存在,而pH值在7~12時(shí),則水中的磷酸鹽離子多數以HPO42ˉ形式存在。所有含磷化合物都是首先轉化為正磷酸鹽(PO43ˉ) 后,再轉化為其他形式。此時(shí)測定PO的含量,測定結果即是總磷的含量。


三、磷的來(lái)源是什么?


污水中的磷部分來(lái)源于化肥和農業(yè)廢棄物。同時(shí),生活中含磷洗滌劑的大量使用也使生活污水中磷的含量顯著(zhù)增加。此外,化工、造紙、橡膠、染料和紡織印染、農藥、焦化、石油化工、發(fā)酵、醫藥與醫療及食品等行業(yè)排放的廢水常含有有機磷化合物。



四、磷的危害是什么?


1
  磷對人體的危害

高磷洗衣粉對皮膚有直接刺激作用,嚴重的會(huì )導致接觸性皮膚炎、嬰兒尿布疹等疾病。同時(shí)磷會(huì )對神經(jīng)中樞造成危害,特別是一部分有機磷農藥的生物降解性差,易在環(huán)境中殘留,對人、畜等脊椎動(dòng)物具有相當高的毒性,會(huì )抑制膽堿酯酶的作用,影響神經(jīng)系統功能,引起中毒甚至死亡。

2
  磷對海洋生物的危害

目前國內外廣泛使用的有機磷農藥對海洋生物危害巨大,有機磷能夠激活對蝦體內的潛伏病原體。魚(yú)、蝦等死亡事件層出不窮,已經(jīng)對海水養殖業(yè)形成威脅。

3
  磷對土壤的污染

磷對土壤的污染主要來(lái)源于過(guò)量使用農藥、化肥及污水灌溉。過(guò)量的磷會(huì )超過(guò)土壤的自?xún)裟芰?,使土壤發(fā)生不良變化,導致土壤自然正常功能失調。

更嚴重的會(huì )導致毒化空氣和水質(zhì),通過(guò)植物吸收,降低農副產(chǎn)品生物學(xué)質(zhì)量,造成殘毒通過(guò)植物鏈傳遞最終危害人類(lèi)生命和健康。

4
  過(guò)量的磷對水體有較大危害,造成水體富營(yíng)養化

對于引發(fā)水體富營(yíng)養化而言,磷的作用遠大于氮的作用,水體中磷的濃度不是很高時(shí)就可以引起水體富營(yíng)養化。


五、化學(xué)除磷的概念和工藝是什么?


化學(xué)除磷是通過(guò)化學(xué)沉淀過(guò)程完成的,化學(xué)沉淀是指通過(guò)向污水中投加藥劑,其與污水中溶解性的鹽類(lèi),如磷酸鹽混合后,形成顆粒狀、非溶解性的物質(zhì),污水中進(jìn)行的不僅僅是沉淀反應,同時(shí)還進(jìn)行著(zhù)化學(xué)絮凝反應。采用的藥劑一般有鋁鹽、鐵鹽(亞鐵鹽)、石灰、鐵鋁聚合物。

化學(xué)沉淀工藝是按沉淀藥劑的投加位置來(lái)區分的,實(shí)際中常采用的有:前沉淀、同步沉淀和后沉淀。

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1
  前沉淀

在沉淀池前投加金屬沉淀劑到原水中。其一般需要設置產(chǎn)生渦流的裝置或者供給能量以滿(mǎn)足混合的需要。相應產(chǎn)生的沉淀產(chǎn)物(大塊狀的絮凝體)則在一次沉淀池中通過(guò)沉淀而被分離。如果生物段采用的是生物濾池,則不允許使用Fe2+藥劑,以防止對填料產(chǎn)生危害(產(chǎn)生黃銹)。

前沉淀工藝特別適合于現有污水處理廠(chǎng)的改建(增加化學(xué)除磷措施),因為通過(guò)這一工藝步驟不僅可以去除磷,  而且可以減少生物處理設施的負荷。常用的沉淀藥劑主要是生灰和金屬鹽藥劑。經(jīng)前沉淀后剩余磷酸鹽的含量為1.5~2.5mg/L,完全能滿(mǎn)足后續生物處理對磷的需要。

2
  同步沉淀

在生物處理過(guò)程中投加金屬沉淀劑。同步沉淀是使用最廣泛的化學(xué)除磷工藝,其工藝是將沉淀藥劑投加在曝氣池出水或二次沉淀池進(jìn)水中,個(gè)別情況也有將藥劑投加在曝氣池進(jìn)水或回流污泥渠(管)中。目前很多污水廠(chǎng)都采用同步沉淀,加藥對活性污泥的影響比較小。

3
  后沉淀

將沉淀、絮凝以及被絮凝物質(zhì)的分離在一個(gè)與生物設施相分離的設施中進(jìn)行,向出水中投加金屬沉淀劑,一般將沉淀藥劑投加到二次沉淀池后的一個(gè)混合池中,之后混合沉淀。并在其后設置絮凝池和沉淀池(或氣浮池)。

對于要求不嚴的受納水體,在后沉淀工藝中可采用石灰乳液藥劑,但必須對出水pH值加以控制,比如采用沼氣中的CO2進(jìn)行中和。采用氣浮池可以比沉淀池更好地去除懸浮物和總磷,但因為需恒定供應空氣而運轉費用較高。


六、生物除磷的原理及影響因素?


廢水中磷的存在形態(tài)取決于廢水的類(lèi)型,最常見(jiàn)的是磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷。生活廢水的含磷量一般在10~15mg/L左右,其中70%是可溶性的。常規二級生物處理的出水中90%左右的磷以磷酸鹽的形式存在。在傳統的活性污泥法中,磷作為微生物正常生長(cháng)所必需的元素用于微生物菌體的合成,并以生物污泥的形式排出,從而引起磷的去除,能夠獲得10%~30%的除磷效果。在某些情況下,微生物吸收的磷量超過(guò)了微生物正常生長(cháng)所需要的磷量,這就是活性污泥的生物超量除磷現象,廢水生物除磷技術(shù)正是利用生物超量除磷的原理而發(fā)展起來(lái)的。

七、生物除磷的原理

根據霍爾米(Holmers) 提出的化學(xué)式,活性污泥的組成是C118 H170O51N17P,由此可知,C: N: P=46 : 8: 1。如果廢水中N、P的含量低于此值,則需另行從外部投加;如等于此值,則在理論上應當是能夠全部攝取而加以去除的。

生物除磷的基本原理是利用一種被稱(chēng)為聚磷菌(也稱(chēng)為除磷菌、磷細菌等)的細菌在厭氧條件下能充分釋放其細胞體內的聚合磷酸鹽(該過(guò)程稱(chēng)為厭氧釋磷);而在好氧條件下又能超過(guò)其生理需要從水中吸收磷  (該過(guò)程稱(chēng)為好氧吸磷),并將其轉化為細胞體內的聚合磷酸鹽,從而形成富含磷的生物污泥,通過(guò)沉淀從系統中排出這種富磷污泥,達到從廢水中除磷的效果。聚磷菌的作用機理如圖所示。

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①在厭氧區內的釋磷過(guò)程,在沒(méi)有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下,兼性細菌通過(guò)發(fā)酵作用將溶解性BOD轉化為揮發(fā)性有機酸  (VFA),  聚磷菌吸收VFA并進(jìn)入細胞內,同化合成為胞內碳源的儲存物——聚-β-羥基丁酸鹽(PHB),所需的能量來(lái)源于聚磷菌將其細胞內的有機態(tài)磷轉化為無(wú)機態(tài)磷的反應,并導致磷酸鹽的釋放。

②在好氧區內的吸磷過(guò)程,聚磷菌的活力得到恢復并以聚磷的形態(tài)儲存超出生長(cháng)需要的磷量,通過(guò)對PHB的氧化代謝產(chǎn)生能量用于磷的吸收和聚磷的合成,能量以聚磷酸高能鍵的形式儲存起來(lái),磷酸鹽從液相去除。產(chǎn)生的高磷污泥通過(guò)剩余污泥的形式得到排放,從而將磷從系統中去除。

由上可知,聚磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷獲取能量以吸收廢水中溶解性有機物,在好氧狀態(tài)下降解吸收的溶解性有機物獲取能量以吸收磷,在整個(gè)生物除磷過(guò)程中表現為PHB的合成與分解。三磷酸腺苷(ATP)則作為能量的傳遞者。PHB的合成與分解作為一種能量的儲存和釋放過(guò)程,在聚磷菌的攝磷和放磷過(guò)程中起著(zhù)十分重要的作用,即聚磷菌對PHB合成能力的大小將直接影響其攝磷能力的高低。正是因為聚磷菌在厭氧好氧交替運行的系統中有釋磷和攝磷的作用,才使得它在與其他微生物的競爭中取得優(yōu)勢,從而使除磷作用向正反應的方向進(jìn)行。聚磷菌在厭氧條件下能夠將其體內儲存的聚磷酸鹽分解,以提供能量攝取廢水中的溶解性有機基質(zhì),合成并儲存PHB,這樣使得其在與其他微生物的競爭中,其他微生物可利用的基質(zhì)減少,從而不能很好地生長(cháng)。在好氧階段,由于聚磷菌的過(guò)量攝磷作用,使得活性污泥中的其他微生物得不到足夠的有機基質(zhì)及磷酸鹽,也使聚磷菌在與其他微生物的競爭中獲得優(yōu)勢。


八、生物除磷的影響因素


1
  溶解氧

溶解氧的影響包括兩個(gè)方面。首先必須在厭氧區中控制嚴格的厭氧條件,這直接關(guān)系到聚磷菌的生長(cháng)狀況、釋磷能力及利用有機基質(zhì)合成PHB的能力。由于DO的存在,一方面DO將作為最終電子受體而抑制厭氧菌的發(fā)酵產(chǎn)酸作用,妨礙磷的釋放;另一方面會(huì )耗盡能快速降解的有機基質(zhì),從而減少聚磷菌所需的脂肪酸產(chǎn)生量,造成生物除磷效果差。其次是在好氧區中要供給足夠的溶解氧,以滿(mǎn)足聚磷菌對其儲存的PHB進(jìn)行降解,釋放足夠的能量供其過(guò)量攝磷之需,有效地吸收廢水中的磷。一般厭氧段的DO應嚴格控制在0.2mg/L以下,而好氧段的溶解氧控制在2.0mg/L左右。

2
  厭氧區硝態(tài)氮

硝態(tài)氮包括硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮,其存在同樣也會(huì )消耗有機基質(zhì)而抑制聚磷菌對磷的釋放,從而影響在好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。另一方面,硝態(tài)氮的存在會(huì )被部分生物聚磷菌(氣單胞菌)利用作為電子受體進(jìn)行反硝化,從而影響其以發(fā)酵中間產(chǎn)物作為電子受體進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酸,從而抑制了聚磷菌的釋磷和攝磷能力及PHB的合成能力。

3
  溫度

溫度對除磷效果的影響不如對生物脫氮過(guò)程的影響那么明顯,因為在高溫、中溫、低溫條件下,不同的菌群都具有生物脫磷的能力,但低溫運行時(shí)厭氧區的停留時(shí)間要更長(cháng)一些,以保證發(fā)酵作用的完成及基質(zhì)的吸收。在5~30°C的范圍內,都可以得到很好的除磷效果。

4
  pH值

pH值在6~8的范圍內時(shí),磷的厭氧釋放過(guò)程比較穩定。pH值低于6.5時(shí)生物除磷的效果會(huì )大大降低。

5
  BOD負荷和有機物性質(zhì)

廢水生物除磷工藝中,厭氧段有機基質(zhì)的種類(lèi)、含量及其與微生物營(yíng)養物質(zhì)的比值(BOD5/TP)是影響除磷效果的重要因素。不同的有機物為基質(zhì)時(shí),磷的厭氧釋放和好氧攝取是不同的。根據生物除磷原理,相對分子質(zhì)量較小的易降解的有機物(如低級脂肪酸類(lèi)物質(zhì))易于被聚磷菌利用,將其體內儲存的多聚磷酸鹽分解釋放出磷,誘導磷釋放的能力較強,而高分子難降解的有機物誘導釋磷的能力較弱。厭氧階段磷的釋放越充分,好氧階段磷的攝取量就越大。另一方面,聚磷菌在厭氧段釋放磷所產(chǎn)生的能量,主要用于其吸收進(jìn)水中低分子有機基質(zhì)合成PHB儲存在體內,  以作為其在厭氧條件壓抑環(huán)境下生存的基礎。因此,進(jìn)水中是否含有足夠的有機基質(zhì)提供給聚磷菌合成PHB,是關(guān)系到聚磷菌在厭氧條件下能否順利生存的重要因素。一般認為,進(jìn)水中BOD5/TP要大于15才能保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)需求而獲得良好的除磷效果。為此,有時(shí)可以采用部分進(jìn)水和省去初次沉淀池的方法來(lái)獲得除磷所需的BOD負荷。

6
  污泥齡

由于生物脫磷系統主要是通過(guò)排除剩余污泥去除磷的,因此剩余污泥量的多少將決定系統的除磷效果。而污泥齡的長(cháng)短對污泥的攝磷作用及剩余污泥的排放量有著(zhù)直接的影響。一般來(lái)說(shuō),污泥齡越短,污泥含磷量越高,排放的剩余污泥量就越多,越可以取得較好的脫磷效果。短的污泥齡還有利于好氧段控制硝化作用的發(fā)生而利于厭氧段充分釋磷,因此,僅以除磷為目的的污水處理系統中,一般宜采用較短的污泥齡。但過(guò)短的污泥齡不僅會(huì )影響出水的BOD5和COD,甚至會(huì )使出水的BOD5和COD達不到要求。以除磷為目的的生物處理工藝,污泥齡一般控制在3.5~7d。一般來(lái)說(shuō),厭氧區的停留時(shí)間越長(cháng),除磷效果越好。但過(guò)長(cháng)的停留時(shí)間并不會(huì )太多地提高除磷效果,而且會(huì )有利于絲狀菌的生長(cháng),使污泥的沉淀性能惡化,因此厭氧段的停留時(shí)間不宜過(guò)長(cháng)。剩余污泥的處理方法也會(huì )對系統的除磷效果產(chǎn)生影響,因為污泥濃縮池中呈厭氧狀態(tài)會(huì )造成聚磷菌的釋磷,使濃縮池上清液和污泥脫水液中含有高濃度的磷,因此有必要采取合適的污泥處理方法,避免磷的重新釋放。


九、生物除磷工藝


廢水生物除磷工藝一般由兩個(gè)過(guò)程組成,即厭氧釋磷和好氧攝磷兩個(gè)過(guò)程。目前應用的生物除磷工藝主要有在生物除磷基本原理基礎上發(fā)展起來(lái)的弗斯特利普(Phostrip)除磷工藝和厭氧-好氧(An/O) 活性污泥法除磷工藝。

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  弗斯特利普除磷工藝

弗斯特利普(Phostrip)  除磷工藝是將生物除磷與化學(xué)除磷相結合的一種工藝,即在傳統活性污泥過(guò)程的污泥回流管線(xiàn)上增設厭氧釋磷池和混合反應池,采用生物和化學(xué)相結合的方法提高除磷效果。該工藝以生物除磷為主體,以化學(xué)除磷輔助去除厭氧釋磷后的上清液中的磷酸鹽,可以保證釋磷后的污泥主要用于對進(jìn)水中的磷酸鹽進(jìn)行吸收,因此可以達到更高的除磷效果。其工藝流程如圖所示。

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該工藝各設備單元的功能:

①含磷廢水進(jìn)入曝氣池,同步進(jìn)入曝氣池的還有由除磷池回流的脫磷但含有聚磷菌的污泥。曝氣池的功能是:使聚磷菌過(guò)量地攝取磷,去除有機物(BOD 或COD),還可能出現硝化作用。

②從曝氣池流出的混合液(污泥含磷,廢水已經(jīng)除磷)進(jìn)人沉淀池,在這里進(jìn)行泥水分離,含磷污泥沉淀,已除磷的上清液作為處理水而排放。

③含磷污泥進(jìn)入除磷池,除磷池應保持厭氧狀態(tài),即DO≈0,NO3ˉ≈0,含磷污泥在這里釋放磷,并投加沖洗水,使磷充分釋放,已釋放磷的污泥沉于池底,并回流至曝氣池,再次用于吸收廢水中的磷。含磷上清液從上部流出進(jìn)入混合池。

④含磷上清液進(jìn)入混合池,同步向混合池投加石灰乳,經(jīng)混合后進(jìn)人攪拌反應池,使磷與石灰反應,形成磷酸鈣[Ca3 (PO4)2]固體物質(zhì)。此系用化學(xué)法除磷。

⑤沉淀池Ⅱ為混凝沉淀池,經(jīng)過(guò)混凝反應形成的磷酸鈣固體物質(zhì)在這里與上清液分離。已除磷的上清液回流進(jìn)人曝氣池,而含有大量Ca3(PO4)2的污泥排出,這種含有高濃度PO43-的污泥宜用作肥料。

弗斯特利普除磷工藝已有很多應用實(shí)例。其主要特征有:

①生物除磷與化學(xué)除磷相結合,除磷效果良好,處理水中含磷量一般都低于1mg/L。

②產(chǎn)生的剩余污泥中含磷量比較高,約為2.1%~7.1%,污泥回流應經(jīng)過(guò)除磷池。

③與完全的化學(xué)除磷法相比,所需的石灰用量比較低,一般介于21~31.8mg/[Ca(OH)2·m3]。

④活性污泥的SVI值<100mL/g,污泥易于沉淀、濃縮、脫水,污泥肥分高,絲狀菌難于增殖,污泥不膨脹,且易于濃縮脫水。

⑤可以根據BOD/P的比值來(lái)靈活調節回流污泥與混凝污泥的比例。

⑥流程復雜,運行管理比較復雜,由于投加石灰乳,致使運行費用也有所提高,基建費用高。

⑦沉淀池I的底部可能形成缺氧狀態(tài)而產(chǎn)生釋放磷的現象,因此,應當及時(shí)排泥和回流。

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  厭氧-好氧活性污泥除磷工藝

厭氧-好氧活性污泥組合工藝( anaerobic/oxic,An/O)是直接在生物除磷基本原理的基礎上設計出來(lái)的,其工藝流程如圖所示。

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(1) 工藝流程

An/O脫磷工藝主要由厭氧池、好氧池、二沉池構成,廢水和污泥順序經(jīng)厭氧和好氧交替循環(huán)流動(dòng)?;亓魑勰噙M(jìn)人厭氧池可吸附一部分有機物并釋放出大量的磷,進(jìn)人好氧池的廢水中的有機物得到好氧降解,同時(shí)污泥將大量攝取廢水中的磷,部分富磷污泥以剩余污泥排出,實(shí)現除磷的目的。

①選擇An/O組合工藝的前提條件  在A(yíng)n/O組合工藝中,一般進(jìn)水要求有較高含量的易降解有機基質(zhì),這是采用An/O組合工藝的前提。

②A(yíng)n/O組合工藝的特點(diǎn):在厭氧好氧生物除磷(An/O) 組合工藝中,厭氧池應維持嚴格的厭氧狀態(tài),要求池內基本沒(méi)有硝態(tài)氮(例如硝態(tài)氮濃度低于0.2mg/L),溶解氧濃度低于0.4mg/L。厭氧池容積一般占總容積的20%,厭氧池一-般分格,每格都設有攪拌器,維持污泥懸浮狀態(tài)。厭氧池第一格的硝態(tài)氮濃度要求在0.3mg/L以下,最好為0.2mg/L以下,運行中要避免好氧池的硝化混合液進(jìn)人厭氧池,并控制回流污泥的硝態(tài)氮含量。厭氧池分格有利于抑制絲狀菌的生長(cháng),產(chǎn)生沉降性能優(yōu)越的污泥。

好氧池可采用機械曝氣或擴散曝氣,實(shí)際應用中的溶解氧濃度控制在1.0mg/L以上,以保障有機底物的降解和磷的吸收。

該工藝利用聚磷菌厭氧釋磷和好氧吸磷的特性,通過(guò)排放高含磷污泥達到除磷目的。若進(jìn)水中的磷與有機底物濃度之比較高,由于有機底物負荷較低,剩余污泥量較少,因而較難達到穩定的處理效果,故該工藝尤其適于進(jìn)水中磷與有機底物濃度之比很低的情況。由于A(yíng)n/O組合工藝的污泥齡短(2~6d),系統往往達不到硝化,回流污泥也就不會(huì )攜帶硝酸鹽至厭氧區。

厭氧-好氧活性污泥系統中強調了進(jìn)水與回流污泥混合后維持厭氧狀態(tài)的必要性,這種厭氧狀態(tài)的維持不僅能促進(jìn)聚磷菌的選擇性增強,而且所產(chǎn)生的污泥基本上無(wú)絲狀菌,活性高、密實(shí)、可快速沉淀。由于絲狀菌基本都是好氧菌,厭氧狀態(tài)對其不利,因此該工藝不僅可有效除磷,而且可改善污泥的性能。

An/O組合工藝流程簡(jiǎn)單,既無(wú)須投藥,也無(wú)須考慮內循環(huán),因此,建設費用及運行費用都較低,而且由于無(wú)內循環(huán)的影響,厭氧反應器能夠保持良好的厭氧(或缺氧)狀態(tài)。

An/O 組合工藝具有如下優(yōu)點(diǎn):

①污泥在反應器內的停留時(shí)間一般從2~6d,是比較短的。

②反應器(曝氣池)內的污泥濃度一般在2700~3000mg/L之間。

③BOD的去除率大致與一般的活性污泥系統相同。磷的去除率較好,處理水中的磷含量一般都低于l.0mg/L去除率在76%左右。

④沉淀污泥(剩余污泥)中的含磷率約為4%,具有較高的肥效,可用作農肥。

⑤由于整個(gè)系統中的活性污泥交替處在厭氧和好氧條件下,混合液的SVI值≤100mL/g,沉降性好,發(fā)生污泥膨脹的可能性較小。

本工藝具有如下問(wèn)題:

①除磷率難以進(jìn)一步提高,因為微生物對磷的吸收即便是過(guò)量吸收,也是有一定限度的,特別是當進(jìn)水BOD值不高或廢水中含磷量較高,即P/BOD值高時(shí),由于污泥的產(chǎn)量低,將更是如此。

②在沉淀池內容易產(chǎn)生磷的釋放,特別是當污泥在沉淀池內停留時(shí)間較長(cháng)時(shí)更是如此,應注意及時(shí)排泥和回流。

(2)厭氧-好氧(An/O)生物除磷組合工藝的設計及其影響因素

厭氧-好氧(An/O)生物除磷組合工藝的設計計算中,反應池總有效容積的計算、需氧量及曝氣系統的計算等可參照傳統推流式活性污泥系統的設計;厭氧段的布置及反應池長(cháng)、寬、深等具體尺寸計算等可參照缺氧-好氧(A/(0) 生物脫氮組合工藝的設計。

厭氧-好氧(An/0) 生物除磷組合工藝的影響因素:

①有機底物污泥負荷NTS  在A(yíng)n/O組合工藝中,由于聚磷菌厭氧釋磷時(shí),需要攝取簡(jiǎn)單有機物為自身碳源PHB,因此為了滿(mǎn)足聚磷菌對有機物的攝取,保證良好的除磷效果,有機底物污泥負荷NTS不應小于0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)。

②污泥濃度XT和污泥回流比R在A(yíng)n/O組合工藝中,由于厭氧(An)段和好氧(O)段的活性污泥內微生物菌群都以異養菌為主,因此其濃度XT、污泥回流比R等參數與僅考慮異養除碳效能的傳統活性污泥過(guò)程相近,其中MLSS取2700~3000mg/L,R取50%~100 %。

③污泥齡θc 在A(yíng)n/O組合工藝中,為了防止硝化過(guò)程的發(fā)生,其污泥齡僅以滿(mǎn)足聚磷菌和除碳異養菌為準,一般θc取2~6d。

④水力停留時(shí)間(HRT)由于A(yíng)n/O組合工藝中的微生物菌群主要為異養菌,其對BOD5的去除率大致與傳統活性污泥過(guò)程相似,反應池內的水力停留時(shí)間較短,一般厭氧池An段的HRT為1~2h,好氧池O段的HRT為2~4h,總共3~6h,An段的HRT與O段的HRT的比值一-般為1 : (2~3)。

⑤溶解性總磷與溶解性BOD5之比,為了滿(mǎn)足聚磷菌厭氧釋磷過(guò)程中對簡(jiǎn)單有機底物的需求,要求廢水中溶解性總磷與溶解性BOD5的比值( 即S-TP/SBOD5)不大于0.06,磷的去除率達70%~80%,處理后出水的磷濃度一般小于1.0mg/L。

⑥溶解氧DO在A(yíng)n/O組合工藝中,為了保持厭氧段的厭氧釋磷條件,要求其DO濃度約為0mg/L。為了滿(mǎn)足好氧段聚磷菌好氧吸磷對DO的需求,要求0段的DO濃度為2mg/L左右。

(3)厭氧-好氧(An/O)) 生物除磷組合工藝的發(fā)展

由于聚磷菌可直接利用的基質(zhì)多為VFA類(lèi)易降解有機基質(zhì),若原水中VFA類(lèi)有機基質(zhì)含量較低,則傳統An/0組合工藝除磷的效能將受到影響。針對這一問(wèn)題,Barnard在傳統An/O組合工藝的基礎上進(jìn)行改進(jìn),并提出了AP (activated primary)組合工藝,如圖所示。

沐歌環(huán)保

AP組合工藝旨在通過(guò)對初沉污泥的發(fā)酵產(chǎn)生乙酸鹽等利于聚磷菌利用的低相對分子質(zhì)量有機基質(zhì),從而利于后面的An/O系統的良好運行,使厭氧段的水力停留時(shí)間縮短至1h或更短。

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  A/O工藝流程

厭氧/好氧活性污泥除磷系統(A/O)由前段厭氧池和后段好氧池串聯(lián)組成,A/O除磷工藝流程如圖所示。

沐歌環(huán)保

前段為厭氧池,城市污水和回流污泥進(jìn)入該池,并借助水下推進(jìn)式攪拌器的作用使其混合?;亓魑勰嘀械木哿姿嵩趨捬醭乜晌杖コ徊糠钟袡C物,同時(shí)釋放出大量磷。然后混合液流人后段好氧池,污水中的有機物在其中得到氧化分解,同時(shí)聚磷菌將變本加厲,超量地攝取污水中的磷,然后通過(guò)排放高磷剩余污泥而使污水中的磷得到去除。好氧池在良好的運行狀況下,剩余污泥中磷的含量在2.5%以上。

A/O生物除磷工藝的主要特點(diǎn):

①工藝流程簡(jiǎn)單。

②厭氧池在前、好氧池在后,有利于抑制絲狀菌的生長(cháng)?;旌弦旱腟VI小于100,污泥易沉淀,不易發(fā)生污泥膨脹,并能減輕好氧池的有機負荷。

③在反應池內,水力停留時(shí)間較短,一般厭氧池的水力停留時(shí)間為1~2h,好氧池的水力停留時(shí)間為2~4h,總共為3~6h。厭氧池/好氧池的水力停留時(shí)間之比一般為1 : (2~3)。

④剩余活性污泥含磷率高,一般為2.5%以上,故污泥肥效好。

⑤除磷率難以進(jìn)一步提高。當污水BOD濃度不高或含磷量高時(shí),則P/BOD5比值高,剩余污泥產(chǎn)量低,使除磷率難以提高。

⑥當污泥在沉淀池內停留時(shí)間較長(cháng)時(shí),則聚磷菌會(huì )在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生磷的釋放,從而降低該工藝的除磷率,所以應注意及時(shí)排泥和使污泥回流。

(2) Phostrip 工藝流程

Phostrip工藝是由Levin在1965年首先提出的,該工藝是在回流污泥的分流管線(xiàn)上增設一個(gè)脫磷池和化學(xué)沉淀池而構成的。

該工藝將A2/O工藝的厭氧段改造成類(lèi)似于普通重力濃縮池的磷解吸池,部分回流污泥在磷解吸池內厭氧放磷,污泥停留時(shí)間一般5~12h,水力表面負荷小于20m3/(m2·d)。經(jīng)濃縮后污泥進(jìn)入缺氧池,解磷池上層清液含有高濃度的磷,將此上層清液排人石灰混疑沉淀池進(jìn)行化學(xué)處理生成磷酸鈣沉淀,該含磷污泥可作為農業(yè)肥料,而混凝沉淀池出水應流人初沉池再進(jìn)行處理。Phostrip工藝不僅通過(guò)高磷剩余污泥除磷,而且還通過(guò)化學(xué)沉淀除磷。該工藝具有生物除磷和化學(xué)除磷雙重作用,所以Phostrip工藝具有高效除磷功能。


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