《污水除磷工艺综述》

  • 来源专题:水体污染治理
  • 编译者: wangyang
  • 发布时间:2020-08-29
  • 随着人类活动的不断增加 , 水体氮磷的污染日益严重,大量富含氮磷的生活污水、工业废水和含农药、化肥的农田径流排入湖泊、河流、海洋等水体 , 引起水体富营养化。这样不仅造成了严重水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象,而且还会造成工业用水设备中微生物的繁殖,形成生物垢和腐蚀,影响工业生产正常进行。因此废水要脱有机物和氮,同样也要除磷。

    磷是一种活泼元素,在自然界中不以游离状态存在,而是以含磷有机物、无机磷化合物及还原态PH3这三种状态存在。污水处理中含磷化合物可分为有机磷与无机磷两类。无机磷几乎都以各种磷酸盐形式存在,包括正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐以及聚合磷酸盐如焦磷酸盐、三磷酸盐等。有机磷大多是有机磷农药,由乐果、甲基对硫磷、乙基对硫磷、马拉硫磷等构成,他们大多呈胶体和颗粒状,不溶于水,易溶于有机溶剂。可溶性有机磷只占总磷的30%左右,多以葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等形式存在。溶解磷占总磷的1/3左右,PO43--P磷中大分子磷占40%。

    除磷技术中 , 一是利用沉淀反应 , 结晶和吸附等作用 , 使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀 ;二是利用微生物的作用 , 通过细胞合成将磷吸收到污泥细胞中。从这个意义上说 , 除磷方法可以分为物理化学处理法和生物处理法两大类。其中 , 物理化学除磷法包括结晶法、化学凝聚法、吸附法、离子交换法等。生物除磷法有 A2/O 工艺、Phostrip 工艺、 Bardenpho 工艺、 Phoredox 工艺等。

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  • 《MBBR-离子交换除磷工艺在农村生活污水处理中的应用分析》

    • 来源专题:水体污染治理
    • 编译者:郑春晓
    • 发布时间:2018-08-27
    • 随着我国农民经济收入不断提高和生活方式的变化,卫生洁具、洗衣机、沐浴等设施已经走进平常百姓家,这使得农村人均生活用水量和污水排放量不断增加。这些污水大部分未经处理或经过简单处理就直接排放到环境中,不仅给周边流域水环境质量带来负面影响,而且逐步对人类健康形成威胁。移动床生物膜反应器(MBBR)-离子交换除磷工艺属于一种新型的农村生活污水处理组合工艺,本文介绍了该工艺在处理农村生活污水中的特点及优势,并结合实际工程案例加以说明。 一、农村生活污水概述 1.农村生活污水来源及主要污染物 农村生活污水是指在农村居民的生活过程中产生的污水,主要包括冲厕污水、厨房污水以及洗涤、洗浴污水,此外,还包括一些农村分散养殖过程中所产生的污水。研究表明,生活污水的污染物主要是有机物、氮和磷。其中,厨房污水和冲厕污水是有机物的主要来源,冲厕污水是氮的主要来源,洗涤、洗浴污水是磷的主要来源。 2.农村生活污水的特征 农村生活污水的排放水量变化大,排放不均匀。一般来讲,农村一天之中生活污水排放量有早、中、晚3个高峰期,而午夜到凌晨污水产生量很少甚至出现断流现象。 此外,农村生活污水的水质与居民的生活习惯和当地风俗息息相关,生化需氧量(BOD)、氮和磷的含量变化范围比较广,但农村生活污水水质不是很差,可生化性好,几乎不含有毒有害等有机污染物和重金属离子。 二、移动床生物膜反应器(MBBR)-离子交换除磷工艺分析 1.工艺选择原则 由于我国农村经济相比城市欠发达,很难配备专业的污水处理、运行管理人员,因此不能将过于复杂的城镇生活污水处理工艺照搬至农村。同时,考虑到农村人口居住特点以及生活污水的特征,选择农村污水处理工艺技术时,应考虑以下基本原则:自动化程度高,运行和后期维护管理简单;抗冲击负荷能力强,处理后的污水能达标排放;尽量减少污泥产量或者基本无污泥产生;优先考虑“适度集中处理”的模式,降低建设和运行费用。 2.MBBR处理农村生活污水的优势及缺点分析 (1)工艺优势分析 首先,相对于A2/0和膜生物反应器(MBR)工艺,MBBR操作运行简单,无需调试复杂的工艺参数,后期的运行维护方便。 同时,MBBR高性能填料上富集了大量的活性微生物,增加了活性污泥量,抗负荷能力提升,污水处理能力增强,即使短时间内无进水,其内部的生态环境也能使活性微生物保持休眠状态,并且一旦重新进水,活性微生物的恢复速度远快于普通悬浮状态的微生物,适合农村生活污水水量变化大、排放不均匀的特征。 此外,在农村生活污水处理工艺中,MBBR是一种微动力、低能耗工艺。曝气过程中,高性能填料之间的相互摩擦及剪切作用,可使气泡变得更小,增加氧气的利用率,提高曝气效率,降低曝气能耗。另一方面,在日处理量不大的农村生活污水处理过程中,MBBR工艺的曝气风机完全可以采用风量大、低耗能、噪音小的电磁鼓风机,最大程度地降低能耗及对周边环境的干扰。 最后,MBBR工艺的特点可以使其在高容积负荷、低污泥负荷下运行,工艺过程中剩余污泥产量低或长时间内可做到基本无剩余污泥的外排。因此,大大减少了污泥的产量,适合农村的基本情况,并且降低了污泥处理费用。 (2)工艺劣势分析 MBBR工艺用于农村生活污水的处理,与A2/0和MBR相比,目前唯一的劣势在于无法有效保证磷元素的去除,尤其是在进水磷含量高,出水磷含量低的情况下。由于生物法中磷元素的去除依托于剩余污泥的外排,而为了实现污泥减量化来适应农村的基本情况,MBBR工艺基本不排泥或者很长时间才排放一次从高性能填料中脱落的失活污泥,这就使得磷元素的去除成为MBBR工艺的一个劣势所在。 3.离子交换除磷工艺的优势 目前,水体除磷的主流工艺包括生物除磷、加药除磷、人工湿地除磷、离子交换除磷和电化学除磷等。 通过对比不同除磷技术的优缺点,选择离子交换除磷技术作为MBBR的补充除磷工艺形成农村生活污水的强化除磷工艺,主要理由如下:离子交换除磷技术出水稳定;运行简单,操作方便;无污泥产生;离子交换树脂可以循环再生,重复利用,长期运行可以降低成本。 4.MBBR-离子交换除磷工艺流程 MBBR-离子交换除磷工艺流程共分为四步。第一步,生活污水首先经调节池均量均质后由提升泵进入厌氧区,在其中通过厌氧环境完成对污染物的高效降解,同时厌氧区的另一个作用是进行回流污泥的厌氧自消化过程,以实现污泥的减量化。 第二步,厌氧区出水进入缺氧区和好氧区,完成对污染物有机物的进一步降解以及硝化和反硝化过程。 第三步,好氧区出水进入沉淀过滤区,进一步对污染物进行降解,并降低出水的SS,以保证后续吸附除磷单元稳定运行。 第四步,沉淀过滤区出水进入吸附除磷单元,进行深度除磷。 三、工程应用分析 1.工程1 (1)工程概况:上海某农村生活污水处理示范工程,服务周边96户,每户人口按照3人,排水量按照每人每天94.5L计算,要求为配合当地生态文明建设,出水指标达到GB18918-2002中一级A标准,同时做到节省投资,运行费用较低,维护管理要方便。 工程设计处理水量30m3/d,进水水质化学需氧量COD≤400mg/L,BOD≤200mg/L,总氮≤45mg/L,氨氮≤30mg/L,总磷≤7mg/L,SS≤120mg/L。 为保证出水达到GB18918-2002中一级A标准,MBBR-离子交换除磷工艺中的沉淀过滤区采用了高效斜管沉淀和简单的生物滤池(BAF)过滤工艺,所有工艺集中于分布式一体化装置中。 (2)MBBR一离子交换除磷工艺处理效果。 工程1出水水质污染物的浓度情况如图。出水S1是工程正式调试结束后的取样,时间为6月份;出水S2-S4是工程正常运行后的取样,时间分别为8月份、12月份和第2年的4月份。 2.工程2 (1)工程概况:四川某农村生活污水处理工程,服务人数600人,日人均排水按照80L计算,出水指标达到GB18918-2002中一级B标准,要求工艺运行稳定,操作简便,成本合理。 工程设计处理水量50m3/d,进水水质COD≤300mg/L,BOD≤150mg/L,总氮≤40mg/L,氨氮≤30mg/L,总磷≤5mg/L,SS≤100mg/L。 由于出水达到GB18918-2002中一级B标准,MBBR-离子交换除磷工艺中的沉淀过滤区采用了高效斜管沉淀,所有工艺集中于分布式一体化装置中。 (2)MBBR一离子交换除磷工艺处理效果 工程2出水水质污染物的浓度情况见图。出水S1和出水S2均是工程正常运行后的取样,时间分别为为5月份和7月份。 四、处理农村生活污水存在的工程问题及解决方法 我国农村生活污水处理市场非常广,污水技术也非常繁多,MBBR-离子交换除磷工艺作为一种新的组合工艺在处理农村生活污水方面是一种开拓。由于该工艺运行稳定、管理方便、无大量污泥产生的特点与农村的基本情况比较匹配,因此,MBBR-离子交换除磷组合工艺在农村污水处理技术中逐步得到发展和推广。 目前,MBBR-离子交换除磷工艺尚有以下2个问题需要进一步讨论。第一,虽然理论上该工艺不会有剩余污泥产生,但是实际应用中随着时间的延长,工艺会有少量的污泥产生,一部分是从高性能填料脱落的失活微生物,一部分是难生物降解的SS。这两部分组成的污泥量极少,根据工程经验,大概半年至1年的时间可以对一体化装置进行排泥1次,将污泥直接排至集水提升井,然后1年对集水提升井清理1次即可。由于是处理农村生活污水,该工艺产生的污泥不属于危废,且污泥产生量少,在就地初步脱水处理后,可以送至就近城镇污水处理厂进行处理,也可以根据当地政策与生活垃圾进行填埋等处理。 第二,离子交换树脂的再生与更换问题。在正常的运行中,离子交换除磷单元不需要专业的操作及维护,非常方便,但是离子交换树脂达到饱和临界交换阈值时需要进行再生,以实现循环利用,降低成本。目前在工程上,离子交换树脂的再生是委托具有专业资质的树脂厂家进行离线再生,并实现再生液的资源化(可做磷肥)。因此,离子交换树脂的工程量再生问题可以作为下一步研究讨论的重点。
  • 《工业污水及实验室废水处置工艺探讨》

    • 来源专题:水体污染治理
    • 编译者:王阳
    • 发布时间:2019-12-17
    • 由于目前我国的经济发展势头十分迅话,而我国的工业生产又长期以来是处于低产出、低效率、高消耗、高投入,资源的最费极为严重。废水和污染物的排放量极大,这样就导致了我国生态环境日益著化水环境污染十分的产量。因此加强工业污水和实验室废水处理方法及发服趋势的探讨就显得尤为重要,本文就工业水处理新工艺进行了深入的探过,具有一定的参考价值。 关键词:工业污水、实验室废水、处理工艺和方法 随着经济的发展和科技的进步,当今各大城市的科研单位和高等院校进行的科研实验越来越深入、广泛,从实验室以及工厂中排放的废水相对增多,废水的水质相当复杂。此类废水的排放周期不定,排放水量也无规律性,且所含污染物成分较为复杂,除含有洗涤剂及常用溶剂等有机物外,还有较多的酸碱,有毒有害的有机物(三致物、酚和环境激素类物质等)以及重金属,而且含有许多新生物质,性质很难确定。实验室废水水量相对较小,但如果不加处理就外排将对环境造成极大的污染,然而经过调研,发现许多科研实验室对产生的废水仅仅是简单的处理,其至不作任何处理就排放,工业污水的排放量不仅巨大而且处理工程极其简单,根本达不到污水排放的要求。为了进步加强对实验室以及工厂的污水排放管理,研究废水综合治理的方法与处理效果好、技术先进、投资较少的设备势在必行。 一、工业污水以及实验室废水分类 工业污水的分类有以下三种: 第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类,含无机污染物为主的为无机废水,含有机污染物为主的为有机废水。例如电镀废水和矿物加工过程的废水,是无机废水;食品或石油加工过程的废水,是有机废水。 第二种是按工业企业的产品和加工对象分类,如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。 第三种是按废水中所含污染物的主要成分分类,如酸性废水、碱性废水、含氰废水、含铬废水、含镉废水、含汞废水、含酚废水、含醛废水、含油废水、含硫废水、含有机磷废水和放射性废水等。 实验室废水的分类: 二、实验室废水按污染程度可分为高浓度和低浓度实验室废水。高浓度实验室废水主要成分为液态的失效试剂(废洗液、废有机溶剂、废试剂等),液态的实验废弃产物或中间产物(如各种有机溶剂、离心液,液体副产品等);低浓度实验室废水指实验室过程中排放的浓度与毒性较低的实验用水,以及各种洗涤液(产物或中间产物的洗涤液,仪器或器具的润洗液和洗涤废水等),毒性小,浓度低的废试液,以及用作冷却、加热用途的水。 根据废水中所含主要污染物性质,可以分为有机和无机实验室废水两大类。无机废水主要含有重金属、重金属络合物,酸碱,氰化物,硫化物,卤素离子以及其他无机离子等。有机废水含有常用的有机溶剂,有机酸,醚类,多氯联苯,有机磷化合物,酚类,石油类,油脂类物质。 二、废水的处理方法 1.离子交换法:离子交换法的主要工作状态就是应用离子交换剂与废水中的有害离子进行交换,从而达到消除废水中有害离子的目的。并且其方法应用于重金属废水处理中,还可以回收其中的重金属离子。因此该方法具有治理效果好、可回收有效物质、简单高效的应用优势。但是在实际的废水治理过程中,该方法由于受到交换剂、成本等因素的影响,其废水处理范围极为的有限,而且该方法对废水的预处理要求较高,不适用于大量的废水治理。 2.反渗透和电渗析法:反渗透和电渗析法在所有的物化处理中,其废水处理效果最佳,并且处理后的水可实现循环应用,但是其使用成本较高,无法适应于大批量的废水处理,该方法应用十分的有限。 3.电解还原法:上文中已经明确地指出物化处理工艺的主要功能剥离水中的金属离子,因此这些物化处理方法的功效也是消除废水中的金属离子,其中电解还原法主要是消除废水中的阳离子污染。电解还原法的主要工作方法就是利用铁板电极,在直流电的影响过程中,铁板不断溶解出亚铁离子。而且,废水中的氢离子也在不断地减少,使废水中的 pH 值不断地增大,此时的废水呈高碱性,在这样的环境中重金属离子会与废水中的氢氧根离子结合,产生氢氧化物沉淀,也阻止了废水碱性的持续上升,保证了重金属离子的独立。 并且这些独立的重金属离子会与阳极溶解的 Fe3 +、Fe2 +产生反应形成 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2,并且这些物质对于水中的胶体物质能够产生很强的凝聚 性和吸附性,实现净化水质的目的。 但是采用电解还原法处理水中的废金属离子时,需要大量的电能以及钢材,成本较高。如果在废水中加入适量的食用盐可减少电能的消耗,但也增加了废水中的含盐量,导致处理后的废水不能循环使用。因此电解还原法应用范围十分的有限。 4.铁盐-石灰法:铁盐-石灰法在废水物化处理中应用的最为广泛,其中不仅可有效处理废水中的镉、铬、砷等污染物,还拥有较高的经济效益,处理成本较低、投资小等特点。在铁盐-石灰法中,也会在废水中产生 Fe(OH)3 和 Fe(OH)2,聚集和吸附水中的胶体物质,并且在消除废水中的镉、铬时,铁盐又可以作为共沉剂使用,并且对废水中的 Cr6+离子也具有很好的处理效果。铁盐-石灰法在应用的过程中产生大量的沉渣,但具有较为广泛的应用范围。 三、工业污水和实验室废水的处理工艺 由于废水中含有大量的重金属,如果直接进入焚烧处置,势必会对大气造成污染,因此最终采用了物理化学法来处置该危险废物。物化主要目的是通过物理化学的方法去除废水中 的 色 度、CODcr及 重 金 属,使处理后的水达到GB8978—1996《污水综合排放标准》三级排放标准[9]。通过多次实验比较,其中分别进行了絮凝沉降法、芬顿氧化法、次钠氧化法、亚铁/石灰法絮凝沉降法、脱色剂+絮凝沉降法等各类实验方法。观察出水的情况及数据分析,最终确定采用脱色剂+絮凝沉降+Fenton氧化法。 废水工艺的设计原理:脱色剂采用杭州银湖化工有限公司季铵型阳离子高分子聚合物,利用其极强的吸附能力,易吸附较大分子的染料分子,通过絮凝沉降达到脱色及去除部分CODcr的效果。但脱色剂本身是高分子聚合物,投加过量时会增加废水中CODcr的含量。因此要选择合适的投加量,既能达到脱水效果,又不会增加废水中CODcr的含量。脱色后的废水呈淡红色,而且CODcr在5g/L,不能直接排放,所以必须进行Fenton氧化,去除剩余的色度及CODcr。 重金属废水物化处理应用:根据上述设计原则本文以含有重金属离子的生产废水为例,使用物化和生化组合处理工艺。其中物化系统去除重金属离子,物化后的废水进入生化系统(废水进入生化系统时和厂区生活污水一并处理,从而提高B/C比,有利于生化反应。为提高设备利用率,同时减小设备体积,工艺设计拟采用连续工作方式。并且废水来源决定了其水量、水质波动不大,因此物化处理设施前端设置了一个调节池,随后采用了调节pH值、还原、中和、混凝、浓缩沉降,过滤等措施。 四、结束语 当前,我国的危险废物处置都还处于发展阶段,其中危险废物处置中心的技术水平参差不齐,并且还存在处置设备利用率不高、运行成本较大以及处理不彻底产生再污染等问题。因此,各危险废物处置中心应该提高现有的处理技术,在保证处理质量的同时,还要结合经济效益。本文简单介绍了废水处理系统中物化处理工艺的运用,旨在提高废水处理效果,实现经济的可持续发展。