城市污水處理廠的污泥上清液中TP含量較高,回流與進水混合后,不利于出水TP達標。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,為此該廠在進行化學除磷技術研究時開發了海水混凝法強化除磷技術。該技術利用海水中的Ca ²⁺ 、Mg ²⁺等天然(ran)礦物離子作為混(hun)凝劑,與(yu)污水(shui)處理(li)(li)廠(chang)的(de)污泥(ni)上清(qing)液(ye)按照1∶5的(de)比例混(hun)合,使(shi)用(yong)NaOH調節其pH至(zhi)10.5,反應(ying)(ying)時間為20 min,溫(wen)度為20℃的(de)條件下,污泥(ni)上清(qing)液(ye)中(zhong)磷(lin)的(de)去(qu)除率達到92%以上,效果良好[1]。雖然(ran)該技(ji)(ji)術已經極大降低了運(yun)行費用(yong),但(dan)是(shi)其調節pH所(suo)用(yong)的(de)NaOH在(zai)使(shi)用(yong)中(zhong)存(cun)在(zai)安全隱(yin)患并且費用(yong)仍然(ran)偏(pian)高。青島市李村河污水(shui)處理(li)(li)廠(chang)為了進一步降低其運(yun)行費用(yong)并在(zai)生產中(zhong)應(ying)(ying)用(yong)該技(ji)(ji)術,選取了幾種堿性廢(fei)液(ye)進行試驗,最終(zhong)選取了印染廢(fei)水(shui)代替NaOH作為堿液(ye)使(shi)用(yong)。

1·堿液的初步比選

分別考察了李村(cun)河污(wu)水處理廠周邊區域印(yin)染廢水、堿廠廢液、啤(pi)酒廠洗瓶廢液調節pH的效(xiao)果,見表1。

通過比(bi)(bi)較發現印染廢水(shui)用量較小并(bing)且沉降性(xing)能好(hao)。所以(yi)選取印染廢水(shui)進(jin)行試驗并(bing)與NaOH進(jin)行對比(bi)(bi),以(yi)確(que)定(ding)其能否達(da)到(dao)除磷效果(guo)(guo)的要求,結果(guo)(guo)見表2(反(fan)應(ying)溫度=20℃,海水(shui)投(tou)加比(bi)(bi)例為(wei)1/5,反(fan)應(ying)時間20 min)。

通過(guo)表2可(ke)以看出使用印染廢水(shui)調(diao)節(jie)pH,其規律(lv)與(yu)(yu)NaOH堿液(ye)一致(zhi),除(chu)磷(lin)(lin)效(xiao)(xiao)果(guo)與(yu)(yu)使用NaOH相當,但產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)(chen)淀物(wu)比使用NaOH時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)(chen)淀物(wu)多,而且顏色為灰色,同時(shi)沉(chen)(chen)淀物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)(chen)降(jiang)速(su)度(du)更快,一般在10 min就可(ke)沉(chen)(chen)淀完全。還發(fa)現(xian)海(hai)(hai)水(shui)與(yu)(yu)印染廢水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)和(he)可(ke)發(fa)生反應生成沉(chen)(chen)淀,這(zhe)可(ke)能(neng)是(shi)產生上述現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因,由于這(zhe)種現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在沒(mei)有(you)引起除(chu)磷(lin)(lin)效(xiao)(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顯著變化,故在本(ben)(ben)試驗中并沒(mei)有(you)詳細進行反應機理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究。中試重點對(dui)(dui)不(bu)同pH、海(hai)(hai)水(shui)不(bu)同投(tou)加量(確(que)定使用印染廢水(shui)是(shi)否(fou)影響海(hai)(hai)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)投(tou)加量)時(shi)除(chu)磷(lin)(lin)效(xiao)(xiao)果(guo)和(he)沉(chen)(chen)淀物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉(chen)(chen)降(jiang)性(xing)能(neng)、運行成本(ben)(ben)以及對(dui)(dui)生物(wu)處理工藝的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響五(wu)個(ge)方面進行對(dui)(dui)比試驗,以確(que)定印染廢水(shui)能(neng)否(fou)代替(ti)NaOH溶液(ye)。

2·印染廢水與NaOH的動態中試對比試驗

2·1試驗(yan)材料(liao)

(1)印染廢水。取自青島市鳳凰美昊,pH12.93,電導率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場,不經沉淀直接用于中試。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,電導率14.25 mS/cm,Mg ²⁺1 280 mg/L,Ca ²⁺400 mg/L,PO ₄^3--P0.19 mg/L。

2.2試驗裝置

利(li)用有機玻璃制造初沉池(chi)(chi)(chi)、反應池(chi)(chi)(chi)以及二沉池(chi)(chi)(chi)等主體構件,各(ge)部(bu)分(fen)形狀(zhuang)、基本流程如圖1所示,其容積分(fen)別為(wei):20 L、25 L、25 L。

2.3對比試驗

2.3.1NaOH和印染廢(fei)水(shui)在不同(tong)pH和不同(tong)海水(shui)投加(jia)比(bi)(bi)例時除磷(lin)效果對比(bi)(bi)

在(zai)溫度20℃,海水投加比(bi)例(li)為(wei)1∶5,反(fan)(fan)應(ying)時(shi)(shi)間20 min,體系pH為(wei)9~10.5時(shi)(shi),以0.5個(ge)單位(wei)為(wei)間隔(ge)設置4個(ge)不同(tong)的梯度,分別使用NaOH和(he)印(yin)染(ran)廢水調節體系pH時(shi)(shi)除磷效果對比(bi)(見表4)。在(zai)溫度20℃體系,pH為(wei)10.5,反(fan)(fan)應(ying)時(shi)(shi)間20 min,海水投加比(bi)例(li)為(wei)1∶2、1∶5、1∶10、1∶20,考察(cha)不同(tong)的海水投加量時(shi)(shi)NaOH和(he)印(yin)染(ran)廢水除磷效果的影(ying)響對比(bi)(見表5)。

由表(biao)4可以看出,印染廢水(shui)調(diao)節pH除磷(lin)效果均(jun)略(lve)有降低,但仍(reng)然可以滿足(zu)要(yao)求(qiu)。由表(biao)5可知(zhi),使(shi)用(yong)(yong)印染廢水(shui)無需改變(bian)海水(shui)投加比例(li),其除磷(lin)效果與使(shi)用(yong)(yong)NaOH時相當。因為海水(shui)的(de)(de)加入量使(shi)得體系中的(de)(de)Ca2+、Mg2+相對(dui)于(yu)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)都為過量,可以保證污泥上清液(ye)中的(de)(de)磷(lin)酸(suan)鹽(yan)最大程度地形成沉淀而被(bei)去除[2]。

2.3.2沉(chen)(chen)淀物的(de)沉(chen)(chen)降(jiang)性能(neng)比(bi)較(jiao)(jiao) 取中試(shi)裝置反應(ying)池(chi)出(chu)水(shui)(shui)進行(xing)沉(chen)(chen)降(jiang)試(shi)驗:將(jiang)反應(ying)池(chi)出(chu)水(shui)(shui)攪勻后(hou)(hou)(hou)置于100 mL量筒中,分別得到的(de)沉(chen)(chen)降(jiang)比(bi)趨勢(shi)如圖2、圖3。由于使(shi)(shi)用(yong)印染(ran)廢水(shui)(shui)時(shi),沉(chen)(chen)淀物的(de)沉(chen)(chen)降(jiang)比(bi)較(jiao)(jiao)快(kuai),故將(jiang)其記錄間隔以2 min為(wei)主(zhu)。通過(guo)比(bi)較(jiao)(jiao)可以看(kan)出(chu)使(shi)(shi)用(yong)印染(ran)廢水(shui)(shui)在10 min后(hou)(hou)(hou)SV變化十(shi)分緩(huan)慢,使(shi)(shi)用(yong)NaOH時(shi)要在20 min后(hou)(hou)(hou)變緩(huan),從沉(chen)(chen)降(jiang)性能(neng)上比(bi)較(jiao)(jiao)使(shi)(shi)用(yong)印染(ran)廢水(shui)(shui)更好(hao),有利于生產實踐時(shi)減(jian)小構筑(zhu)物的(de)體積(ji),減(jian)少占地面積(ji);但是使(shi)(shi)用(yong)印染(ran)廢水(shui)(shui)產生的(de)沉(chen)(chen)淀物更多(duo),約是使(shi)(shi)用(yong)NaOH時(shi)的(de)3倍,會(hui)增(zeng)加沉(chen)(chen)淀物的(de)處理費(fei)用(yong),成本比(bi)較(jiao)(jiao)詳見2.1節。

2.4處理成本(ben)比較

以(yi)中試數(shu)據為基礎,對(dui)比了投加不同混凝劑除磷的(de)成(cheng)本,結果(guo)見表6。

通過(guo)表6可(ke)以看出海(hai)水(shui)+印染廢水(shui)強化除磷費用更低,適合在(zai)沿海(hai)城市污(wu)水(shui)處理(li)廠應用。

2.5使用印染廢水(shui)調節(jie)pH對生化處理段水(shui)質(zhi)的(de)影響(xiang)

將(jiang)最優條件下(xia)的中試出(chu)水(shui)(shui)與(yu)污水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)進水(shui)(shui)按照1∶18混合(該廠(chang)設計進水(shui)(shui)9萬m3/d,污泥上清液約3 500 m3/d,則海水(shui)(shui)使用(yong)量(liang)為700 m3/d,印染廢水(shui)(shui)投(tou)加量(liang)為800 m3/d),與(yu)原污水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)污泥上清液回流之后的取樣點水(shui)(shui)樣進行比較,考察主要參數的變化情況和對生(sheng)物處理(li)工藝的影(ying)響(見表7)。

由表7可以看(kan)出(chu),采用印染廢(fei)水(shui)(shui)(shui)調節pH的(de)海水(shui)(shui)(shui)混凝法強化(hua)除磷(lin)技術可有效降(jiang)低TP含量,有利(li)于(yu)污水(shui)(shui)(shui)處理廠出(chu)水(shui)(shui)(shui)TP的(de)達標,而其他幾項數值變化(hua)不(bu)大,不(bu)會對污水(shui)(shui)(shui)處理廠的(de)生物處理工藝(yi)產生負(fu)面影響。

3·小結

(1)沿(yan)海城(cheng)市污水處理廠(chang)應用海水混凝(ning)法強(qiang)化除磷技(ji)術時可以使用印染廢水代替NaOH,既(ji)能降低運行成本,又(you)能減(jian)少占地面積。

(2)使用印染廢水調節體(ti)系pH,pH控制在(zai)10~10.5,海水投加比例控制在(zai)1∶10~1∶5,效果較(jiao)佳。

(3)印(yin)染廢水調節pH產(chan)生的沉(chen)淀物應進行(xing)成(cheng)(cheng)分(fen)分(fen)析看其有(you)無回收利用的價值(zhi),以便(bian)進一步降低運行(xing)成(cheng)(cheng)本(ben)。今后應研究兩者的反應機理(li),是否可因此找(zhao)到一種有(you)效處理(li)印(yin)染廢水的新(xin)方法(fa)。

參考文獻

1·劉浩,杜(du)海(hai)波,牟潤芝(zhi),等(deng).海(hai)水混(hun)凝(ning)法強化除(chu)磷的(de)試(shi)驗研究(jiu).中國給水排(pai)水,2008,19(10):25~27

2·于宗赫,孟凡平,劉浩,等.投加(jia)海水化學(xue)沉(chen)淀法去除污泥脫水液中(zhong)的磷酸鹽(yan).中(zhong)國海洋(yang)大學(xue)學(xue)報,2006,(1):156~160

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