海水混凝工藝強(qiáng)化除磷技在印染廢水中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2011-08-09 08:38 來源：作者: 閱讀：1424

城市污水處理廠的污泥上清液中TP含量較高,回流與進(jìn)水混合后,不利于出水TP達(dá)標(biāo)。采用A2/O工藝的青島市李村河污水處理廠同樣存在這種情況,為此該廠在進(jìn)行化學(xué)除磷技術(shù)研究時(shí)開發(fā)了海水混凝法強(qiáng)化除磷技術(shù)。該技術(shù)利用海水中的Ca ²⁺ 、Mg ²⁺等天然礦物離子作為混凝劑,與污水處理廠的污泥上清液按照1∶5的比例混合,使用NaOH調(diào)節(jié)其pH至10.5,反應(yīng)時(shí)間為20 min,溫度為20℃的條件下,污泥上清液中磷的去除率達(dá)到92%以上,效果良好[1]。雖然該技術(shù)已經(jīng)極大降低了運(yùn)行費(fèi)用,但是其調(diào)節(jié)pH所用的NaOH在使用中存在安全隱患并且費(fèi)用仍然偏高。青島市李村河污水處理廠為了進(jìn)一步降低其運(yùn)行費(fèi)用并在生產(chǎn)中應(yīng)用該技術(shù),選取了幾種堿性廢液進(jìn)行試驗(yàn),最終選取了印染廢水代替NaOH作為堿液使用。

1·堿液的初步比選

分別考察了李村河污水處理廠周邊區(qū)域印染廢水、堿廠廢液、啤酒廠洗瓶廢液調(diào)節(jié)pH的效果,見表1。

通過比較發(fā)現(xiàn)印染廢水用量較小并且沉降性能好。所以選取印染廢水進(jìn)行試驗(yàn)并與NaOH進(jìn)行對比,以確定其能否達(dá)到除磷效果的要求,結(jié)果見表2(反應(yīng)溫度=20℃,海水投加比例為1/5,反應(yīng)時(shí)間20 min)。

通過表2可以看出使用印染廢水調(diào)節(jié)pH,其規(guī)律與NaOH堿液一致,除磷效果與使用NaOH相當(dāng),但產(chǎn)生的沉淀物比使用NaOH時(shí)的沉淀物多,而且顏色為灰色,同時(shí)沉淀物的沉降速度更快,一般在10 min就可沉淀完全。還發(fā)現(xiàn)海水與印染廢水的混和可發(fā)生反應(yīng)生成沉淀,這可能是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因,由于這種現(xiàn)象的存在沒有引起除磷效果的顯著變化,故在本試驗(yàn)中并沒有詳細(xì)進(jìn)行反應(yīng)機(jī)理的研究。中試重點(diǎn)對不同pH、海水不同投加量(確定使用印染廢水是否影響海水的投加量)時(shí)除磷效果和沉淀物的沉降性能、運(yùn)行成本以及對生物處理工藝的影響五個(gè)方面進(jìn)行對比試驗(yàn),以確定印染廢水能否代替NaOH溶液。

2·印染廢水與NaOH的動(dòng)態(tài)中試對比試驗(yàn)

2·1試驗(yàn)材料

(1)印染廢水。取自青島市鳳凰美昊,pH12.93,電導(dǎo)率4 000 mS/cm,TP 7.2 mg/L,NH₃—N 32.9 mg/L,COD_Cr4 500 mg/L,BOD₅900 mg/L。

(2)污泥上清液。取自李村河污水處理廠現(xiàn)場,不經(jīng)沉淀直接用于中試。污泥上清液中PO ₄^3--P的濃度見表3。

(3)海水。取自李村河污水處理廠毗鄰海域,含鹽量30 mg/L,pH 7.85,電導(dǎo)率14.25 mS/cm,Mg²⁺1 280 mg/L,Ca ²⁺400 mg/L,PO ₄^3--P0.19 mg/L。

2.2試驗(yàn)裝置

利用有機(jī)玻璃制造初沉池、反應(yīng)池以及二沉池等主體構(gòu)件,各部分形狀、基本流程如圖1所示,其容積分別為:20 L、25 L、25 L。

2.3對比試驗(yàn)

2.3.1NaOH和印染廢水在不同pH和不同海水投加比例時(shí)除磷效果對比

在溫度20℃,海水投加比例為1∶5,反應(yīng)時(shí)間20 min,體系pH為9~10.5時(shí),以0.5個(gè)單位為間隔設(shè)置4個(gè)不同的梯度,分別使用NaOH和印染廢水調(diào)節(jié)體系pH時(shí)除磷效果對比(見表4)。在溫度20℃體系,pH為10.5,反應(yīng)時(shí)間20 min,海水投加比例為1∶2、1∶5、1∶10、1∶20,考察不同的海水投加量時(shí)NaOH和印染廢水除磷效果的影響對比(見表5)。

由表4可以看出,印染廢水調(diào)節(jié)pH除磷效果均略有降低,但仍然可以滿足要求。由表5可知,使用印染廢水無需改變海水投加比例,其除磷效果與使用NaOH時(shí)相當(dāng)。因?yàn)楹Ｋ募尤肓渴沟皿w系中的Ca2+、Mg2+相對于磷酸鹽都為過量,可以保證污泥上清液中的磷酸鹽最大程度地形成沉淀而被去除[2]。

2.3.2沉淀物的沉降性能比較取中試裝置反應(yīng)池出水進(jìn)行沉降試驗(yàn):將反應(yīng)池出水?dāng)噭蚝笾糜?00 mL量筒中,分別得到的沉降比趨勢如圖2、圖3。由于使用印染廢水時(shí),沉淀物的沉降比較快,故將其記錄間隔以2 min為主。通過比較可以看出使用印染廢水在10 min后SV變化十分緩慢,使用NaOH時(shí)要在20 min后變緩,從沉降性能上比較使用印染廢水更好,有利于生產(chǎn)實(shí)踐時(shí)減小構(gòu)筑物的體積,減少占地面積;但是使用印染廢水產(chǎn)生的沉淀物更多,約是使用NaOH時(shí)的3倍,會增加沉淀物的處理費(fèi)用,成本比較詳見2.1節(jié)。

2.4處理成本比較

以中試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對比了投加不同混凝劑除磷的成本,結(jié)果見表6。

通過表6可以看出海水+印染廢水強(qiáng)化除磷費(fèi)用更低,適合在沿海城市污水處理廠應(yīng)用。

2.5使用印染廢水調(diào)節(jié)pH對生化處理段水質(zhì)的影響

將最優(yōu)條件下的中試出水與污水處理廠進(jìn)水按照1∶18混合(該廠設(shè)計(jì)進(jìn)水9萬m3/d,污泥上清液約3 500 m3/d,則海水使用量為700 m3/d,印染廢水投加量為800 m3/d),與原污水處理廠污泥上清液回流之后的取樣點(diǎn)水樣進(jìn)行比較,考察主要參數(shù)的變化情況和對生物處理工藝的影響(見表7)。