实验二-投加铁盐的化学除磷实验报告

1、化学除磷小试总结报告高碑店污水处理厂化学除磷小试总结北京工业大学北京城市排水集团高碑店污水处理厂一、 研究背景根据废水碳源在满足生物反硝化需求后是否有VFA余量，本课题组将市政污水分为碳源不受限型和碳源受限型两类。高碑店污水处理厂污水为碳源受限型市政污水。针对碳源受限型废水（C/N较低），在现场进行的缺氧-厌氧-好氧连续流小试试验确认:碳源是限制该工艺脱氮除磷效率的关键因素，在非曝气区的缺氧段、厌氧段分点进水方式并不能改善系统生物脱氮除磷效果。将乙酸分别投加至非曝气区始端和非曝气区中部，连续流试验结果表明：聚磷菌只能利用挥发性脂肪酸，而反硝化菌可利用的碳源类型较多，当多种有机基质存在时，两者都

2、优先利用短链脂肪酸有机物。投加较少数量的乙酸进入非曝气区中部就能达到同等程度的生物过量除磷。非曝气区内缺氧和厌氧环境的分隔是“自然”形成的。缺氧-厌氧运行模式下，只有在反硝化菌利用废水中的碳源完成反硝化后,非曝气区的反应容积才可能转变为深度厌氧环境，而污泥混合液中是否有VFA存在以及数量将决定微生物环境转变为深度厌氧环境所需要的时间，并进一步决定系统是否能诱导并维持稳定的生物过量除磷功能。前期试验表明:碳源尤其是VFA是影响碳源受限型废水脱氮除磷效果的最主要因素；碳源（VFA）可以由初沉污泥水解酸化后产生。因此，有必要针对高碑店污水处理厂水质（碳源受限型）和二期A/O工艺， 进行初沉污泥水解酸

3、化后初沉出水A/O工艺脱氮除磷模拟试验研究。同时，为了提高脱氮效率、强化生物脱氮功能，因此建议进行分段进水多级A/O工艺强化生物脱氮试验；此外，由于A/O工艺不具备生物除磷功能，因而需进行辅助化学除磷试验研究，从而为高碑店污水处理厂的改造及优化运行提供技术支持。二、 进水水质、试验方法及运行参数：2.1 进水水质本试验进水采用初沉池出水，进水水质指标见表1-1。表1-1 进水水质 单位mg/l指标pHCODNH3-NNO3-NTNTP均值7.57176.937.6930.00539.7585.5292.2 试验方法本试验测定指标如表1-1种所述，其中COD采用标准重铬酸钾法； NH4+-N采用

4、纳氏试剂分光光度法； NO3-N采用紫外分光光度法； TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法； TP采用过硫酸钾消解钼锑抗分光光度法；pH采用玻璃电极法。2.3 运行参数小试模拟一分厂系列的运行工况，具体运行参数见表1-2。试验所用接种污泥取自二沉池的回流污泥。采用间歇培养法进行培养,在培养过程中进行观察,观察到污泥絮体很大,沉降性能良好, 出水没有悬浮物,污泥浓度(MLSS) 在3000mg/L左右时，开始试验。在曝气池末端投加FeSO4 ,由于小试的进水量和系列进水相差很大，有必要将FeSO4 进行稀释，由于FeSO4 浓度为0.2t/m3，将其稀释100倍，稀释后浓度为2kg/m3。本次试验

5、投加量分别为20mg/L和30mg/L。表1-2 系列与小试运行参数对照表参数系列小试进水量18万t/d507L/d曝气池体积15960× 4m3180L 水力停留时间（HRT）8.1h8.512h曝气池MLSS3000mg/l3030mg/l非曝段:曝气段2:72.5:12污泥回流比90%90%三、 试验结果数据分析 3.1 运行工况1：进水量352ml/min,回流比90% ，HRT为8.512h。为了使试验前后形成良好的对照，在未投加FeSO4 之前，对小试主要水质指标进行了沿程分析，沿程变化趋势见图1-1。图1-1 试验工况1 水质指标沿程变化图实验数据表明系统有良好的COD

6、去除效果，出水TN能够达标排放，出水TP为3.314mg/l,不能达标排放。因此有必要进行辅助化学除磷研究。3.2 运行工况2：进水量352ml/min,回流比90% ，HRT为8.512h，FeSO4 投加量为20mg/L。待工况运行正常，连续试验数据表明：投加FeSO4 20mg/l时，出水TP降低到1.347mg/l左右，但是仍然不能达标排放。进一步加大FeSO4 投加量，为30mg/l。图1-2 试验工况2水质指标沿程变化图3.3 运行工况3：进水量352ml/min,回流比90% ，HRT为8.512h，FeSO4 投加量为30mg/L。图1-3 试验工况3水质指标沿程变化图在该运行

7、工况下，出水TP为0.702mg/l，COD和TN都能达标排放。为了进一步表述FeSO4 投加量对出水TP的影响，综合以上3个运行工况，得到图1-4中TP在各个工况中沿程变化曲线，比较它们TP的去除效果。四、 总结通过最近一段时间的小试研究，小试运行良好，没有出现跑、漏、堵等事故，为小试的顺利开展奠定了良好的基础。现对小试的运行和调试总结如下。4.1 关于亚铁盐和铁盐：FeSO4的除磷效果优于FeCl3,其原因在于化学除磷是由化学沉析和絮凝作用共同完成的。沉析是水中溶解状态的物质转变成非溶解状、颗粒状的过程,絮凝图1-4 不同FeSO4 投加量下的TP沿程变化曲线图则是细小的非溶解状的物质粘结

8、成较大形状的过程。二者的作用都是非常重要的。由于活性污泥有良好的絮凝性,发挥絮凝作用的主要是活性污泥而不是氢氧化铁。所以絮凝作用不再是二价铁和三价铁除磷效果好坏的决定因素。而在磷沉析方面, Fe3+和Fe2+二种粒子都是有效的。它们的反应方程式分别是:Fe3+PO43- = FePO4 反应平衡常数pK1>23(25)3Fe2+2PO43- = Fe3(PO4)2 反应平衡常数pK2>30 (25 )由于pK2>pK1 ,所以Fe3(PO4)2 比FePO4稳定,更容易沉淀下来。因此采用亚铁盐辅助化学除磷会获得更高的除磷效率。值得提出的是，由于提供的FeSO4 浓度过高，我们

9、采用自来水直接稀释的办法，结果使得亚铁离子大部分转化为了铁离子。因此认为，在相同投加量下，若采用无氧水稀释FeSO4 溶液，会取得更好的除磷效果。4.2 化学除磷对污泥浓度及出水氨氮的影响为考察化学除磷对系统其它参数的影响，分析了化学除磷对曝气池污泥浓度及出水氨氮的影响。从图1-5和图1-6中，可以看出，随着运行的不断深入，曝气池SS逐渐上升，可能原因是：铁离子属于微生物生长的必需微量元素，投加铁盐絮凝剂后，微生物会通过新成代谢吸收生命活动所需的铁元素。与不投加铁盐絮凝剂的活性污泥相比，此时活性污泥的比重会增大，导致曝气池污泥浓度有上升的趋势。图1-5中，氨氮从10.256mg/l降低为1.9

10、85mg/l,存在如此大的降幅是因为系统在投加FeSO4絮凝剂后，FeSO4会消耗系统从的一部分溶解氧，从而影响好氧段的硝化作用，出水的氨氮偏高，在加大曝气量后，出水氨氮立即降到2.5mg/l并且稳定在2mg/l左右。4.2 曝气量的控制由于亚铁离子是还原性离子，进入曝气末段后，自然会和反应器中的氧分子发生氧化还原反应，因此会消耗一部分氧气。在投加FeSO4 后，应该密切关注反应器中的溶解氧量，避免造成由于溶解氧的不足导致的硝化不完全，系统的脱氮效果变差的后果。图1-5 FeSO4投加量为20mg/l时，对曝气池SS及出水氨氮的影响图1-6 FeSO4投加量为30mg/l时，对曝气池SS及出水

11、氨氮的影响4.3 投加量的控制理论上说，亚铁盐过量投加会有利于系统的化学除磷，但是由于FeSO4 是强酸弱碱盐，在水中呈弱酸性，投加量过大，会使活性污泥处于弱酸性环境中，这对活性污泥系统是不利的。本课题组在初次加药时，由于误解了浓度，导致投加量多加了1000倍，结果整个反应器的水都呈黄色，反应器中的活性污泥极少，存在的活性污泥沉积在池底，同时，测得的污泥SV值在10%以下。4.4 回流比和排泥量的控制本试验由于模拟系列工况的需要，试验过程中没有改变系统的回流比，事实上，由于加药点在曝气池的末段，适当加大回流比，可以使系统充分利用亚铁盐，减少投药量。由于化学除磷的产泥量比生物除磷的产泥量要大，因

12、此要控制曝气池中适当的污泥浓度，在未投加亚铁盐的基础上，应加大系统的排泥量。五、 化学除磷连续流实验系列工况结论1.通过高碑店污水处理厂及小试二沉出水混凝实验可以看出，在不添加高分子絮凝剂的情况下，铁盐的处理效果要优于铝盐，但无论铁盐还是铝盐，都只有在投加量较大的情况下才能达到一定处理效果。2.在第二阶段连续流实验中，主要考察了不同投加点的处理效果。通过实验发现，选择在曝气池末端投加絮凝剂要优于在二沉池投加，原因有以下几点：第一、无需再投加高分子絮凝剂通过实验可以看出，由于曝气池中的生物体起到了较好的絮凝沉淀作用，故投加高分子絮凝剂前后，水中磷的去除效果并无明显差异。第二、可以减少无机絮凝剂的投加量第三、可减少污泥体积，有利于后续污泥处理3.实验系统除磷率受絮凝剂投加量的影响，投加量越大，出水磷