污水处理厂化学除磷策略

Slide1污水处理厂化学除磷策略Slide6化学除磷工艺类型同步沉淀前置沉淀后置沉淀厌氧缺氧好氧絮凝池接触过滤初沉池二沉池M+M+M+M+M+M+：金属沉淀剂Slide7化学除磷前置沉淀优点降低了生物处理阶段的负荷由于先进行了化学除磷，所以活性污泥反应池中的无机污泥含量不会增加边界条件为了后续生物处理过程的需要，需要保证有1～2mg/l的剩余磷浓度缺点不是所有的磷都被水解（有些以多磷酸盐的形式存在）有机负荷的降低会影响反硝化功能产生的污泥量较大（相比同步沉淀而言）同沉淀剂的竞争反应使沉淀剂用量增加Slide8化学除磷同步沉淀优点回流使沉淀剂得以更有效的利用考虑所有的生物影响可以在生物处理的曝气阶段使用二价铁作为沉淀剂改善污泥容积指数缺点增加无机污泥的含量（影响污泥龄）影响碱度，影响硝化过程Slide9化学除磷后置沉淀优点明确的条件多磷酸盐已水解为磷酸盐可被生物去除的磷已被去除不会影响生物处理过程缺点相比其它方式费用更高很可能造成铁或铝的过量为了避免过滤负荷过大，只有少量的磷可以被去除后置沉淀一般和同步沉淀或前置沉淀结合使用Slide10化学除磷对沉淀进行控制的原因对化学沉淀进行优化可以从以下几个方面节约成本沉淀剂污泥脱水污泥处置达标以下因素导致边界条件的变化进水的磷含量生物处理阶段磷的吸收竞争反应沉淀剂在线监测和控制可以使过程清晰化化Slide11化学除磷ß值的定义定义(DWA－－德国水协)ß=molMe/molPtotPtot沉淀反应池进水中的总磷Me金属沉淀剂ß=1,5达到限制Ptot=2mg/l(当Q=2Qt时)的推荐值ß1,5达到限制Ptot1～2mg/l的必要条件ß1把生物处理阶段当作沉淀反应池的处理厂采用此ß值Slide12节约潜力化学除磷FM=Pges,0ß(1-Bio-P)fstömit:Pges,0:Ptoeliminate[kgP]ß:ß-ValueBio-P:DegreeofeficiencyBio-PfStö::StoichiometricFactorTS=FMfTSTS=Pges,0ß(1-Bio-P)fstöfTSmit:Pges,0:Ptoeliminate[kgP]ß:ß-ValueBio-P:DegreeofeficiencyBio-PfStö::StoichiometricFactorfTS:FactorforSludgeproduction节约潜力沉淀剂污泥处置使用闭环控制策略，沉淀剂用量可减少25％需要去除的磷ß值生物除磷的效率化学剂量因子需要去除的磷ß值生物除磷的效率化学剂量因子污泥产量系数FM：沉淀剂TS：污泥Slide13Anschlussgr鲞e[EW]Entsorgung(€/tTS)30507020016.30022.70037.90030013.90019.40032.30040012.10016.90028.10050010.70015.00024.9006009.60013.40022.4007008.70012.20020.300Bio-P[%]节约潜力化学除磷节约潜力沉淀剂污泥处置Considerations:Precipant:40%Fe3Cl,130€/tActiveSubst:13,8%ß=1,5;1,8grP/EW/TagfTS=2,5kgTS/kgFeSavingPrecipitation10%CostAnalyser:incl.labour:5.628,-€nolabour:3.288,-€处置计算如下：沉淀剂：40％Fe3Cl，130€/t活性subst：13.8％ß=1.5;1.8grp/EW/TagfTS=2.5kgTS/kgFe节约沉淀剂10％价格分析：包括人工不包括人工生物除磷Slide14反馈控制–最佳策略!反馈控制PO4Standarddeviationistypical0.03mg/lPO4-P.StrategyAvg.dosing(l/min)Relativeconsumption(i.c.t.feedbackward)Feedbackwardcontrol0.42100%Constantdosing0.66167%Flowproportionaldosing0.62156%Feedforwardcontrol0.54136%策略平均剂量相对消耗量（以反馈控制为基准）反馈控制剂量保持不变剂量与流量保持正比前馈控制标准偏差一般为0.03mg/lPO4-P天出水中的磷酸盐浓度(mg/lPO4-P)Slide16监测技术和样品准备系统-正磷酸盐(PO4-P)-总磷酸盐(Ptot)Slide17PHOSPHAXsigma的结构样品消解后采用钼蓝法测定Slide18样品准备FILTRAX和SIGMATAX2SEDITAX2准备样品用于测定Ptot和TOC实现样品的均一化Slide22化学除磷的控制策略-控制策略-根据流量控制药剂投加量-前溃、反馈控制-成本效益Slide24控制策略根据时段调整药剂投加量0,00,20,40,60,81,020.922.924.926.928.930.9DatumPO4-P[mg/l]0400800120016002000Fe-Menge[l/h]limitingvalue举例9月26日PO4-P超标日期限值Fe溶液（l/h）PO4-P（mg/l）Slide25污水沉淀剂计量泵沉淀过程QPr控制策略根据PO4-P负荷调整药剂投加量Fe用量的计算QPr=K·Q·ß·55,8/30,9·1/·1/GFE·PO4-P需要具备的条件PO4-P和流量(Q)的在线监测优点快速响应负荷的变化缺点没有过程控制前置沉淀：必须考虑磷的吸收竞争反应PO4-PXQprecPO4-PloadQSlide26控制策略PO4-P浓度的闭环控制优点过程控制需要具备的条件PO4-P的在线监测污水计量泵设定值沉淀剂沉淀过程PO4-P设定值w:w=Limit-cSS·cP,SS-safetySlide27控制策略PO4-P浓度的闭环控制举例0,00,20,40,60,81,09.1011.1013.1015.1017.1019.10DatumPO4-P[mg/l]0400800120016002000Fe-Menge[l/h]闭环控制开始出水PO4-P平均浓度提高考虑流量Fe溶液（l/h）PO4-P（mg/l）日期Slide28污水计量泵设定值沉淀剂沉淀过程PO4-P控制策略PO4-P浓度的闭环控制优点过程控制需要具备的条件PO4-P和流量(Q)的在线监测QX1Q设定值w:w=Limit-cSS·cP,SS-safetySlide29控制策略前馈控制和反馈控制的结合需要具备的条件PO4-P和流量(Q)的在线监测优点结合了前馈控制和反馈控制快速响应负荷的变化闭环控制缺点费用较高PO4-P污水计量泵设定值沉淀过程PO4-P沉淀剂XQprecPO4-Pload+QXSlide30控制策略前馈控制和反馈控制的结合举例0,000,200,400,600,801,008.1010.1012.1014.1016.1018.10DatumPO4-P[mg/l]04008001.2001.6002.000Fe-Menge[l/h]出水浓度非常稳定药剂用量降低约18%Fe溶液（l/h）PO4-P（mg/l）日期Slide31反馈控制–最佳策略!反馈控制PO4Standarddeviationistypical0.03mg/lPO4-P.StrategyAvg.dosing(l/min)Relativeconsumption(i.c.t.feedbackward)Feedbackwardcontrol0.42100%Constantdosing0.66167%Flowproportionaldosing0.62156%Feedforwardcontrol0.54136%策略平均剂量相对消耗量（以反馈控制为基准）反馈控制剂量保持不变剂量与流量保持正比前馈控制标准偏差一般为0.03mg/lPO4-P天出水中的磷酸盐浓度(mg/lPO4-P)Slide32化学除磷的成本估算工具Slide33成本估算Requiredß-valueindependenceofPtot,oandPtot,ePrecipitationinrawwasterwater010203040506070809010000,511,522,533,544,555,56Beta[molMe/molPtot]PtotElimination[%]ß-0,2+1,52ln(Ptot,o/Ptot,e)根据Ptot,o（沉淀前Ptot）和Ptot,e（沉淀后Ptot）确定ß值前置沉淀Ptot去除率（％）ß（molMe/molPtot）Slide34化学除磷ß值的定义定义(Wediet.al.)ß=molMe/molPO4-PPO4-P：药剂投加点处以正磷酸盐形式存在的磷该定义得到的ß值偏高!定义(DWA－－德国水协)ß=molMe/molPtotPtot沉淀反应池进水中的总磷Me沉淀剂ß=1,5达到限制Ptot=2mg/l(当Q=2Qt时)的推荐值ß1,5达到限制Ptot1～2mg/l的必要条件ß1把生物处理阶段当作沉淀反应池的处理厂采用此ß值Slide35成本估算根据PO4-Po（沉淀前PO4-P）和PO4-Pe（沉淀后PO4-P）确定ß值SimultaneousPrecipitation010203040506070809010000,511,522,533,544,555,56Beta[molMe/molPO4-P]PO4-PElimination[%]ß0,34+1,08ln(PO4-Po/PO4-Pe)同步沉淀PO4-P去除率（％）ß（molMe/molPO4-P）Slide36Post-Precipitation010203040506070809010000,511,522,533,544,555,56Beta[molMe/molPO4-P]PO4-PElimination[%]ß0,43+1,31ln(PO4-Po/PO4-Pe)后置沉淀ß（molMe/molPO4-P）PO4-P去除率（％）成本估算根据PO4-Po（沉淀前PO4-P）和PO4-Pe（沉淀后PO4-P）确定ß值Slide37成本估算同步沉淀、后沉淀中污泥的产生量ProductionofTSSforSimultaneous-andPost-Precipitation00,511,522,533,544,555,560123456789101112Beta[molMe/molPO4-P]spec.TSS-Production[gTSS/gMe]FeFeFeAlWasser+P+Fen.SampsonFe/Al1:2FeFe/Al1:2Al同步沉淀和后沉淀中TSS（总固体）的产生量TSS产生量（gTSS/gMe）ß（molMe/molPO4-P）Slide381,752,1ß（molMe/molPO4-P）沉淀处的PO4-P浓度（mg/l）成本估算根据PO4-Po（沉淀前PO4-P）和PO4-Pe（沉淀后PO4-P）确定ß值Slide3900,250,50,7511,251,51,7522,252,5成本估算根据ß值确定沉淀剂的需求量对于Fe沉淀剂而言:FPR=12,5·1,806mgFe/l=22,58mgFe/l减少19%10,01,7512,52,1FPR=10,0·1,806mgFe/l=18,1mgFe/lß（molMe/molPO4-P）沉淀剂用量/f（mgMe/l）若采用Fe为沉淀剂，当ß值从2.1降至1.75时，沉淀剂用量减少19％Slide40成本估算由沉淀产生的污泥量2,11,75ß（molMe/molPO4-