洗涤污水除磷技术概述
磷的去除有化学除磷和生物除磷两种工艺,生物除磷相对经济,但生物除磷工艺出水不能稳定达到排放标准; 要达到稳定的出水标准,有时需要辅以化学除磷或直接采用化学除磷。1.化学除磷
化学除磷是一种应用较早和较广的除磷技术,其基本原理是通过向污水中投加化学药剂
与磷反应生成不溶性磷酸盐从污水中除去,常用药剂有石灰、铝盐和铁盐。
(1)石灰除磷 向水中投加石灰,钙盐与水中的磷酸盐发生反应生成沉淀,将磷从水中去除。其反应过程如下:
3HPO3+5Ca2++40H--Cas(OH)(PO4)3+3H20
石灰首先与水中的碱度发生反应生成碳酸钙沉淀,然后过量的Ca2+才能与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀。 羟基磷灰石的溶解度随着pH值升高而减小,其沉淀越多,磷的去除率也就越高。
(2)金属盐除磷 其原理是投加的阳离子絮凝剂与污水中的PO& 形成不溶性化合物,同时由于污水中 OH 的存在,较终产生氢氧化物絮体,通过固液分离的方法从污水中脱除,达到除磷的目的。
金属盐除磷分为4个步骤:沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用、固液分离。 沉淀反应和凝聚过程在一个混合单元内进行,目的是使沉淀剂在污水中快速有效地混合。 凝聚过程中,沉淀所形成的胶体和污水中原已存在的胶体凝聚为直径在10~15um范围内的主粒子。 絮凝过程中主粒子相互结合在一起形成更大的粒子-一絮体,该过程的意义在于增加沉淀物颗粒的大小,使得这些颗粒能够通过典型的沉淀或气浮加以分离。
水处理的化学药剂按照成分主要分为**、无机、 微生物; 按照分子质量的大小可分为低分子絮凝剂、高分子絮凝剂; 根据官能团及离解后电荷情况又可以分为阴离子型、阳离子型、非离子型。在水处理中应用较为广泛的是低分子絮凝剂和高分子絮凝剂,主要种类有无机低分子絮凝剂、**高分子絮凝剂、**高分子絮凝剂。
无机絮凝剂主要是铁、 铝盐及其水解聚合产物,而以羟基多核络合物或无机高分子化合物存在的无机高分子絮凝剂的运用越来越广泛。
质类、多聚糖类及壳聚糖类。 在化学除磷中广泛使用的铁盐、铝盐的除磷机理如下:
多为水溶性聚合物,通常又分为阴离子型和阳离子型两大类。 合成高分子絮凝剂主要包括聚内烯酰胺和它的同系物、衍生物等高分子类物质。 **高分子絮凝剂主要包括淀粉类、蛋白
**高分子絮凝剂主要分为**絮凝剂和人工絮凝剂两大类。 人工合成的高分子絮凝剂
Fe3++P03-FePO4
Fe3++3HCO3-->Fe(OH)3+3CO2
A13++PO3-AIPO4
A13++3HCO3AI(OH)3+3CO2
结构的多核羟基络合物,如Fe2(OH),Fe3(OH),Fes(OH),Fes(OH)
方面通过溶解和吸水发生强烈水解,并在水解的同时发生各个聚合反应,生成具有较长线形
铁盐除磷反应过程如下:铁盐溶于水中后,Fe3+一方面与磷酸根形成难溶性的盐,一Fes(OH)+,Fe6(OH),Fe7(OH),Fe7(OH)1,Feg(OH)2,Fe12(OH)等这些含铁的羟基络合物能有效地降低或消除水体中胶体的电位,通过电中和、吸附架桥及絮体的卷扫作用使胶体凝聚,再通过沉淀分离将磷去除。
铝盐除磷的原理一般认为是当铝盐分散于水体时,一方面A13+与PO3 反应,另一方面,A13十首先水解生成单核络合物 AI(OH)2+,AI(OH)及A1O2-等,单核络合物通过碰撞进一步缩合,进而形成一系列多核络合物 AIn(OH)3-m)(n>1,m<3n),这些铝的多核络合物往往具有较高的正电荷和比表面积,能迅速吸附水体中带负电荷的杂质,中和胶体电荷、压缩双电层及降低胶体く电位,促进了胶体和悬浮物等快速脱稳、凝聚和沉淀,表现出良好的除磷效果。
2.生物除磷
生物除磷机理有两种不同观点,**种认为是生物诱导化学沉淀作用除磷,*二种认为是生物过量聚磷作用。 目前,普遍认可*二种,即聚磷菌的摄磷释磷原理。 其原理主要包括以下两方面。
(1)厌氧段 如图2-8所示,活性污泥中的一部分细菌通过发酵作用,将处理水中的溶解性 BODs转化成低分子发酵产物 -挥发性脂肪酸。 在没有溶解氧或硝态氮的厌氧条件下,聚磷菌在分解体内的聚磷酸盐时产生生物能量 ATP,并将其作为低分子发酵产物,以主动运输的方式摄入细胞内,以聚-B-羟基丁酸盐、 聚-B-羟基戊酸盐及糖原等**颗粒的形式存储于细胞内。 主动运输过程所消耗的能量来源于磷酸盐的水解和细菌体内糖的酵解,在此过程中,细菌还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排到体外; 与此同时,细胞内还会经过诱导产生大量的聚磷酸盐激酶。
根据 Gaudy 的研究,在厌氧条件下,乙酰乙酸生成电子的受体PHB,并且当有能量的来源时,已经吸收进入细菌体内的乙酸盐就会转化为乙酰辅酶A,但由于细胞内的辅酶A有限,乙酰辅酶A可以转化为乙酰乙酸;在好氧条件下,PHB会再次被氧化为乙酰辅酶A进入到三羧酸循环(TCA)之中。
由于厌氧段的时间较为短暂,没有充足的时间进行水解和转化进人的颗粒性 BODs,厌氧段中的兼性细菌通过对进水BODs 中的溶解性成分进行发酵而产生乙酸盐和其他的发酵产物。 厌氧段中,除磷微生物将水解聚磷所产生的能量用于促进发酵产物的吸收和储存,而此过程说明在活性污泥系统中,除磷微生物比其他微生物更具有竞争性。污泥系统中的微生物种类进行了生物选择并促进了除磷微生物的生长与繁殖。
(2)好氧段 在好氧段,聚磷菌利用在厌氧段产生的PHB的氧化分解所产生的能量,将污水中的磷摄人到体内,并利用这一部分磷合成聚磷酸盐存储在细菌的体内。经过厌氧段的释磷过程,活性污泥在好氧段和缺氧段会再次大量地将磷吸收到体内,吸磷能力的强弱取决于在厌氧段磷的释放情况。
3.除磷工艺
(1)Phostrip工艺
在常规的活性污泥工艺回流污泥过程中增设厌氧放磷池和上清液的化学沉淀池即构成了Phostrip工艺,见图2-9。其原理是使二沉池的污泥在浓缩池中浓缩,处于厌氧态的污泥释放磷,浓缩池上清液的含磷量升高。 将上清液撇出加石灰沉淀,然后将释放出磷后的浓缩污泥再回流到曝气池,以使之在好氧状态下再摄取磷。 该工艺是一种生物法和化学法协同的除磷方法。
Phostrip生物除磷工艺
A/O生物除磷工艺 A/O生物除磷工艺由厌氧及好氧两部分组成,见图2-10。污水首先进人厌氧池,与二沉池回流的污泥混合。 聚磷菌在厌氧条件下将细胞中的磷释放到混合液中,同时大量吸附污水中易被快速降解的**物。 进入好氧池,聚磷菌在好氧条件下过量吸附水中的磷(比在厌氧条件下释放更多的磷),将磷贮存在污泥中。 再经二沉池随剩余污泥排出系统,从而降低出水中磷的含量。
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