城市污水处理厂化学强化生物除磷研究张政

研究与开发化工设计通讯ResearchandDevelopmentChemicalEngineeringDesignCommunications·140·第44卷第4期2018年4月当今城市中，水污染中的磷主要来自人类排泄物、厨房清洁用水和食物残渣等，传统城市中生活用水含磷量较低，通常在2~3mg/L。磷污染主要来自工业废水，化工污染排出的大量废水污染下水管道，导致城市污水的含磷量大幅度提升，给污水除磷带来较大的困难。就当前工厂相关的处理技术来说，主要包括通过化学反应除磷和生物降解除磷两种方式[1]。化学反应除磷是将含磷的污水与相应的化学试剂融合发生化学反应，从而除去污水中的磷成分，生物溶解则是在好氧的情形下，利用相应的微生物处理技术将磷酸质溶解处理。一般来说，生物溶解除磷稳定性较低，通过化学反应去除污水中磷成分更为稳定，且不易受到污水的COD/TP数值影响。1城市污水处理现状伴随着城市的发展，我国污水量迅速增长，如何科学合理处理污水引起了人们的广泛关注。通过化学反应除磷是通过化学沉析过程完成的，具体是向城市污水中添加金属盐，将其与污水或污泥中溶解性磷酸盐等充分混合反应，从而形成非溶解性的物质，将其与污水分离，从而实现去除污水中的磷成分的目的。采用生物方式除磷是通过利用微生物增殖中需要消耗含磷物质，将磷转化为有机体，使磷成分转变成为活性污泥的组成部分，将其与活性污泥一起沉降，从而实现污水的去磷。随着城市对于污水处理相关指标要求的提升（TP≤0.5mg/L），现在仅利用生物或化学方式除磷很难达到污水排放的要求。所以，如何将化学反应除磷技术与生物溶解除磷技术结合，技术之间相互加强，提高工作效率和提升除磷标准，降低成本，从而形成一个新的完整的城市污水除磷系统成为当前的研究课题。通过分析研究发达国家污水处理厂的处理数据发现，在污水处理中，通过将添加化学试剂选择在一级或者二级处理阶段，经过化学反应除磷过后的污水含磷量一般为0.2mg/L。为了能够达到更好的除磷效果，除磷系统通常会采用一种除磷技术为主，另一种为辅的方式来去除污水中的磷成分[2]。而现实中多数的城市污水处理厂处理中的进水成分中碳源不足，所以最好是利用化学反应除磷技术对生物技术除磷强化辅助。2化学强化生物除磷技术研究化学反应方式去除污水中含磷元素的物质是通过向污水或污泥之中投放一定的化学试剂，并使其和污水或者污泥中的磷酸质盐发生化学反应进一步生成固体不溶性物质，实现与污水或者污泥隔离，从而去除污水中的磷、氮成分含量；生物溶解方式除磷实质上是将磷成分转换成有机物质，从而可以形成流动性污泥，与污水分离，达到除磷效果。生物溶解去除城市污水中的磷成分的方案主要依托于对高需求磷类微生物的研究与培养，使相关微生物能够高效地吸收污水中的磷成分。采用化学反应除磷技术对生物技术除磷强化辅助的方式主要使用的技术有前期沉析技术具体是在生物溶解除磷尚未开始时就在进水管道中添加指定的化学试剂预先进行处理；同步沉析技术，是指采用生物溶解技术对城市污水除磷中，在曝气池或者是二沉池中投放指定化学试剂的辅助处理方式；后期沉析技术是指采用生物溶解技术将污水除磷完成之后进行投放化学试剂的辅助除磷方式，采用化学反应辅助生物除磷的根本目标是使污水处理的各项指标达到一级A排放标准，实现提升对城市污水除磷的效率和整体处理水平。常用的化学辅助强化生物除磷方案是在二级污水处理池中进行的，实际化学辅助处理中需要建设化学除磷池和污水污泥释磷池，并且需要设定合理的化学试剂添加系统控制添加量。其中，释磷池应当建立在厌氧大环境下，目的是有益于高需求磷类微生物，如有益聚磷菌生长繁殖，从而使得从污水污泥释磷池管道到曝气生物反应池内的动态污水泥沼中都有高含量的需要磷类物质的微生物，高效吸收污水中的磷成分；还可通过阻碍生物污水泥沼处理池中磷的释放，并进一步强化对污水中磷成分的浓缩集聚，进而将其输送至化学试剂处理池集中高效处理[3]。采用化学反应技术强化辅助生物溶解的方式除磷研究，并通过进一步降低化学试剂的投放量和逐步改善减少固定泥沼生成量实现降低污水处理成本、简化处理工艺的目的。3工程应用设计3.1工艺流程设计化学反应技术强化辅助生物溶解的方式是当前污水处理研究热点，也是各大污水处理中心最为常用的处理手段。其中，关键因素是对工艺中标准的活性泥的准确控制。如污水处理中的氧化反应和SBR处理系统等，系统研究设计基础是依据硝化体系和反硝化体系，在对污水处理过程中不会因为活性污泥的形成年龄以及污泥承载能力而受影响。一般污水处理厂会将CAST作为处理系统的研究设计核心部分，以生物溶解除磷作为污水处理的主要方式，并利用摘　要：由于城市污水中包含大量的有氮、磷元素的物质，导致水质恶化严重，给渔业等多行业的生产造成了严重的经济损失，也对人体造成严重危害。首先对城市污水除磷现状研究分析，根据分析结果进一步展开研究，最终确定采用化学反应除磷技术对生物技术除磷强化辅助的方案，经研究论证，方案可行，同时对以后的研究发展有借鉴意义。关键词：水质恶化；除磷；生物技术除磷；强化辅助中图分类号：X703　　文献标志码：A　　文章编号：1003–6490（2018）04–0140–02StudyonChemicallyEnhancedBiologicalPhosphorusRemovalinMunicipalWastewaterTreatmentPlantsZhangZhengAbstract：Asurbansewagecontainsalargeamountofsubstancescontainingnitrogenandphosphorus，itcausesseriousdeteriorationofwaterquality，causingseriouseconomiclossesintheproductionoffisheriesandotherindustries，andalsocausingseriousdamagetohumanbodies.Firstofall，wewillanalyzeandanalyzethestatusofphosphorusremovalfrommunicipalwastewater，andfurthercarryoutresearchaccordingtotheanalysisresults.Finally，wewilldeterminetheprogramfortheuseofchemicalreactionphosphorusremovaltechnologyforbiologicalphosphorusremovaltoenhancetheassistance.Afterresearchanddemonstration，theplanisfeasible，andatthesametimewecanlearnfromthefutureresearchanddevelopment.significance.Keywords：waterqualitydeterioration；phosphorusremoval；phosphorusremovalfrombiotechnology；enhancedassistance城市污水处理厂化学强化生物除磷研究张 政（山西大同大学化学与环境工程学院，山西大同 037009）收稿日期：2018–03–01作者简介：张政（1995—），男，山西大同人，本科在读，主要研究方向为应用化学。研究与开发化工设计通讯ResearchandDevelopmentChemicalEngineeringDesignCommunications·141·第44卷第4期2018年4月化学反应强化辅助除磷。系统针对污泥的生物溶解反应并依据硝化和反硝化的理论基础研究设计，污水除磷系统共建立三个反应池，分别对水位高时反应池中MLSS的浓度值、生物反应中有机物污水泥沼负载值、气体水分比例、泥沼的具体形成时间和系统产生的动态泥沼量等数据针对性分析处理，化学强化生物除磷工艺流程见图1。$45↎Ⅱั⤳㈨㐌䛷⸤↍ࡃ႓䮑⸤䔈Ⅱ↎−ఋ≮↎−̷⌲⋟⌅≄Ⅱޖ҆↎−↎−ั⤳ܧⅡ图1化学强化生物除磷工艺流程3.2释磷池工艺设计在污水处理工程中，化学反应辅助生物溶解除磷的系统设计应依据生化除磷系统的污泥排放量、固体具体停留时间和系统进流及出流的污泥浓度确定释磷池。通常固体停留时间可设计固定在5~20h，系统释放的磷量依据0.005~0.02kg磷/kgVSS进行计算。释磷池的设计依据是其表面积。并且依照固体负荷和系统此前设定的固体通量确定。释磷池深度设计按照污水处理最低容积和表面积需求设计计算，并结合考量系统调节污泥贮存量。释磷池的建设方式和化学沉淀池的方式一致，其上方清液的含量是指在污水泥沼浓缩集聚处理后释放出的处理水含量，通常污水处理系统的满溢率设定在2.0m3/（m2·h）。一部分处理后的水会重新返回到化学稀释池当中，剩余的污水将能够直接排放到出水管道，在处理系统进行系统的除磷处理。针对除磷池无机磷成分含量较高的污泥可以经过特定压滤机械的逐步脱水，进而加工成磷肥。3.2.1污水处理化学试剂的投放量设计化学反应除磷中采用的化学试剂为金属类盐，常采用的有钙质盐、铁质盐和铝质盐类等。现实工程中常用的化学除磷试剂为石灰、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸铝等。具体的投放量应依据待处理城市污水中上清液的含量和自身特点以及化学反应试剂自身的特性决定。化学试剂在工程应用投放之前，释磷量设定为0.015kg磷/kgVSS，经计算得，所投放的化学试剂中应当包含30%的FeCl3。按照摩尔比具体计算，应将对比参数设置为1∶2，从而能够得出化学强化辅助需要添加的试剂总量。3.2.2二次处理水的来源污水处理中，初次及二次沉淀池出水和化学反应中除磷池中的上清液都是二次处理水的主要来源。而释磷池实际运行中的效率取决于二次处理水的水质标准[4]。一般情形下，二次处理水不能够存在硝酸盐，且需将溶解性氧的成分尽可能降至最低标准，因为硝酸盐及溶解性氧在二次处理水中会造成释磷池中有机物质发生一定的降解反应，进而一定程度上阻碍了微生物对污水中磷成分的吸收。二次处理水中应适当提高BOD5含量，因其能够帮助化学实际高效的处理污水，同时有助于加快微生物繁殖。4展望在我国经济快速发展中，有很多人为原因造成了环境污染和水污染问题。为了应对上述问题，应加强对环保产业的投入研究，逐步探索更加完善的发展方案。参考文献[1]方金富，伍红森.城市污水处理厂化学强化生物除磷的试验研究[J].化工管理，2017，（33）.[2]徐玲.强化生物除磷污泥胞内物质的近红外分析[D].合肥：安徽建筑大学，2017.[3]杜馨，张朝升，王海燕，等.生物-化学强化处理城市污水除磷试验[J].环境科学研究，2015，28（09）：1474-1480.[4]吕景花.厌氧释磷上清液侧流化学磷回收对主流生物除磷系统的影响研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015.（上接第138页）3结束语总之，采用鸡蛋壳制备丙酸钙，资源来源渠道广泛，成本相对低廉，并且制备程序简易且安全可靠，产品质量也能够得到切实保障，理化与卫生标准都能改满足国家颁发的相关规范。故此，采用鸡蛋壳制备丙酸钙可以被视为一类具有发展前景的工艺，具有推广与应用价值。但是所得产品易吸潮，因此对产品实施全面性防潮包装处理是极为必要的。参考文献[1]邢晓轲.利用蛋壳制备丙酸钙的工艺研究[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2014，27（6）：35-36.（上接第115页）够有效减少压缩机的压缩时间。维护保养人员可以按照以下更换流程进行：首先，确认双螺杆式氯乙烯压缩机处于停机状态，压缩机内部的压力释放完毕后，停止供电；其次，利用拆卸工具将过滤器拆卸下来，在拆卸的过程中，工作人员需要采取合理的防护措施，减少残油溅出；最后，工作人员需要结合过滤器的运行情况，认真检查密封圈，并用手将过滤器拧紧，检查过滤器能否正常运行。3结束语综上所述，通过合理更换进气过滤器、油精分离器、油