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水處理中如何投加藥劑,才能讓脫氮除磷更有效?
發布時間:2019-11-5
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脫氮除磷是污水處理系統的一項重要功能,要保障脫氮除磷處理達標,很重要的一點就是要保證給微生物提供充足的有機物。又想馬兒跑得快,又想馬兒不吃草是不行的,本文討論各種藥劑投加方法的基本原理、投加量計算和操作要求。

01 反硝化的碳源投加
1、什么時候需要加藥劑?
生物脫氮需要完成硝化和反硝化兩個過程。廢水中的氨氮首先必須被硝化或轉化成亞硝酸鹽和硝酸鹽, 然后在反硝化過程中, 硝酸鹽將被作為細胞呼吸過程中氧化簡單碳化合物的供氧體被還原成氮氣。
所以, 以去除硝酸鹽為目標的反硝化過程必須要有易生物降解的碳源存在。其來源包括進水中溶解性BOD、內源反硝化過程中細胞的腐爛物和各類上清液回流等。當進水溶解性有機物不足而脫氮要求很高時, 則需要通過補充化學物質以提供反硝化過程所需要的碳源。
2、有哪些碳源?投加在哪個位置?
反硝化所用的人工碳源有甲醇、乙醇、變性乙醇、醋酸及醋酸鈉等純化學藥劑, 或者是工業生產過程中的廢糖、糖蜜和廢醋酸溶液等,其中甲醇的使用最普遍, 且被證明是最合適的碳源。
常規的生物脫氮工藝, 甲醇應直接投加在缺氧段, 可以通過缺氧段內的攪拌器與進水及混合液充分混合, 需防止水流劇烈紊流導致甲醇從液相中揮發至空氣, 也應防止因多余的氧氣存在造成部分甲醇被細菌好氧呼吸消耗。
3、投加量怎么計算?
甲醇的投加量受硝酸鹽(NO3-N) 、亞硝酸鹽(NO2-N) 以及溶解氧影響。甲醇的需要量可以通過式(1) 計算。
甲醇需要量:
2.47NO3-N+1.53NO2-N+0.87DO (1)
實際運行中通常按每反硝化去除1 mg/L硝酸鹽投加3 mg/L甲醇考慮, 然后根據污水廠的實際負荷及運行情況進行調整。甲醇投加量的正確控制對三級反硝化系統的運行非常重要。
過量投加不僅浪費化學藥劑而且會增加反硝化系統出水中BOD的濃度。這對于出水BOD濃度要求不高的污水處理廠, 問題不會太大, 但是對于BOD限值約為5 mg/L或更低的污水處理廠來說, 則是需要重點考慮的問題。
4、甲醇投加系統的安全措施
甲醇的閃點為12 ℃,是高可燃性物質。甲醇的儲存池、管道及其附件和電氣系統需要考慮相應防爆措施。甲醇投加系統通常宜安裝在室外, 并遠離其他設備。甲醇儲罐應安裝浮動式頂蓋和壓力釋放閥與滅火器。
02 生物除磷中揮發性脂肪酸的投加
1、為什么需要投加VFA?
生物除磷的機理是通過厭氧區中吸收揮發性脂肪酸(VFA), 同時釋放出存儲的磷, 而在好氧條件下聚磷細菌吸收過量的磷。為保證聚磷細菌的繁殖以及有效的生物除磷作用, 需要有充足的揮發性脂肪酸。
污水處理廠的進水中可能有VFA存在, 包括收集系統的停留時間較長、設有多級提升泵站的原水和生物脫氮除磷系統厭氧段中復雜的有機化合物分解產生。若自然產生的VFA含量不足, 就需要在厭氧段外加VFA。
2、常用的VFA是什么?投加量怎么計算?
對于生物除磷系統而言, 醋酸與丙酸的混合液是外加VFA的最佳選擇。實踐中使用最普遍的是醋酸溶液。若需要投加VFA (例如在進水中增加溶解性BOD, 其中部分將通過厭氧段的發酵過程轉化為可用的VFA), 則通常去除每毫克磷需要外加VFA 5~10 mg。
通常醋酸為冰醋酸(近似100%溶液) 和84%及56%的溶液形態。冰醋酸雖然不像乙醇那樣易揮發,但具有相對較低的閃點(40 ℃) 以及17 ℃的冰點。
3、醋酸的安全存放措施
醋酸具有腐蝕性, 通常采用316號不銹鋼,若在溫暖的氣候條件下使用冰醋酸, 由于其相對較低的閃點, 需要考慮采用惰性氣體墊層或浮頂。實際應用中建議采用低濃度的醋酸水溶液,投加VFA并不能完全去除系統出水的TP濃度;如果需要出水TP很低, 仍然需要采用化學除磷,通過投加化學藥劑將磷沉淀去除。


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1、什么情況需要投加堿度?
堿度是衡量污水對酸的中和能力的指標。堿度與pH密切相關, 對于生物脫氮除磷工藝的污水廠至關重要。
pH下降導致硝化反應速率降低, 當pH約為6時硝化停止;pH值低于7時, 聚糖菌會與聚磷菌發生競爭, 影響聚磷菌利用VFA能力, 從而影響生物除磷效果。另外, 堿度也反映了污水的緩沖能力, 即應對不同進水水質pH變化的能力。
2、可用于補充堿度的化學物質有哪些?投加量怎么計算?
用于補充堿度的化學物質有氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鈣(消石灰)[Ca(OH)2]和氧化鈣(生石灰) (CaO) 等。

氫氧化鈉價格較高, 但是與氫氧化鈣相比, 使用操作更方便, 儲存及投加系統的年運行費用較低;氫氧化鈣通常以固體物質的形式出售, 在使用前必須成漿, 石灰漿池易發生結垢;氧化鈣需熟化, 熟化操作過程的勞動環境惡劣且勞動強度大, 維持設備運行需耗費大量人力。
補充堿度投加系統設計時, 一般采用50~100 mg/L(CaCO3計) 作為出水的目標堿度。實際運行時每個廠都必須進行單獨評估, 以確定多大的出水堿度能保證出水pH值穩定。
在確定投加量時, 需要考慮后續工藝對出水pH和堿度的影響。通常氯氣會增加酸度,進一步降低出水的pH值;次氯酸鈉會增加堿度;用鐵鹽或鋁鹽沉淀除磷, 當好氧池中鋁鹽或鐵鹽過量投加時, 產生氫氧化物沉淀會增加堿度消耗。
3、氫氧化鈉的安全存放措施
氫氧化鈉屬于強堿, 若投加過量, 會造成pH明顯上升。稀釋后的氫氧化鈉溶液必須在低于0 ℃的條件下冷凍保存。50%的氫氧化鈉溶液的冰點約為12.8 ℃, 因此其儲存池及管道必須加熱并保溫。一旦液體溫度低于12.8 ℃, 氫氧化鈉將結晶并從溶液中析出。發生結晶的氫氧化鈉很難被再次溶解。氫氧化鈉用廠內供水或飲用水進行現場稀釋, 在混合點易出現結垢現象。
04 化學除磷中的藥劑投加
1、化學除磷的投加位置
化學除磷的基本原理是將溶解性的磷轉化為化學沉淀物, 在污泥沉淀過程中去除。用于廢水中化學沉淀除磷的化學物質有鐵鹽、鋁鹽和鈣鹽, 其中鐵鹽較為常用。
化學除磷藥劑的投加量需結合整個處理系統進行考慮。應充分利用生物除磷作用對磷的吸收, 使化學藥劑得到有效利用, 并使污泥的產量最小化。
鐵或亞鐵化合物可以在初沉池前投加, 并在初沉池中沉淀。鐵鹽的除磷效果取決于反應時間的長短。完全反應需要5 ~ 10 min, 因此需要鐵鹽與污水的混合反應區以形成難溶沉淀物。
2、化學除磷的投加量
通常磷沉淀所需的鐵鹽摩爾投加量基于出水期望的溶解性磷濃度而非進水磷濃度。若初沉池將磷的濃度降低到1 mg/L,需要投加的鐵鹽Fe3+ ∶ P的摩爾比為1.67 ∶ 1或質量比3 ∶ 1;在二級處理系統中去除0.5 mg/L溶解性磷需要投加的鐵鹽Fe3+ ∶ P的摩爾比2.27 ∶ 1或質量比4.1 ∶ 1。
此外, 投加鐵離子無法使出水中溶解性磷濃度低于0.10 mg/L。要達到這個濃度, 則需要投加的鐵鹽與磷的摩爾比為12 ∶ 1。
3、藥劑存儲和操作問題
鐵鹽或亞鐵鹽呈酸性, 因此需考慮存儲和操作的問題。可用玻璃纖維增強塑料(FRP) 或聚乙烯存儲池來存儲氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵或硫酸亞鐵。計量泵可采用蠕動泵、螺桿泵或隔膜泵。應盡量在接近投加點附近添加, 以減少電鍍作用的影響。泵體需采用聚氯乙烯(PVC) 材料。管道、閥門及配件需采用PVC或過氯乙烯(CPVC) 材料。

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