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新型高效除磷剂在城市污水化学除磷的应用研究

2017-09-29信息来源 : 中国给水排水
  今天的课题分四部分:提标改造、益维磷、案例分析、普泰环保简介。今天会议主题内容是提标改造,下面我先简单说一下提标改造。我相信在座有很多污水厂朋友们,我们现在所说提标改造,对于大部分污水厂是指一级A标准,即GB18918-2002。2015年国家对此标准发布了征求意见稿,其中征求意见稿对各个排放指标都有相应提高。
 

 
  现在很多的还没有提标改造的污水厂,大多执行的标准是二级标准或者一级B标准,需要提到一级A或者更高的标准。很多敏感区域的污水处理厂,执行的排放标准已达到地表水四类或者五类的标准。国家还有很多一些大型的城市,像北京和天津,已经执行了地方标准。这些标准都是高于国家的一级A标准的。也就是说我们提标改造的目的,并不是仅仅是一级A。
 
  提标改造对于污水厂来说需要做很多的工作。今天早上前面汇报几位同仁讲过MBBR工艺,这也是部分污水厂提标改造需要做的。我之前了解全国很多污水处理厂都在使用MBBR,效果确实非常好,增加了水厂的生物脱氮除磷的效率。
 
  但对于提标改造来讲除磷一直是污水厂的共认难题,除了生物除磷外仍需要增加化学除磷。化学除磷有没有一个专业的除磷剂,可以满足水厂不同的水质,不同的工艺需求呢?答案是“益维磷”。益维磷是发明专利产品,也是可以将发明专利转化到污水处理过程当中一个产品。益维磷分为不同的型号,根据水厂的水质、工艺等条件,结合污水厂遇到的实际问题,通过实验室实验来确定水厂适合哪个型号。
 
  另外讲一下除磷原理。目前很多污水处理厂使用的化学除磷剂都是传统的铝盐和铁盐,也就是混凝剂。混凝剂的除磷原理是混凝沉淀,混凝剂加入至水体中首先发生水解反应,与水体里面的胶体及沉浮物发生混凝反应,生成矾花后沉淀。
 
  但我们知道水体里面除了胶体和悬浮物中含有总磷之外,大量的总磷是以溶解状态存在的。益维磷的除磷原理是:益维磷加入水中,可以和水体里可溶性总磷发生反应,生成不溶性的磷酸盐颗粒,再通过污泥沉降作用,使不溶性磷酸盐颗粒随污泥沉降自然沉降,从而达到总磷去除效果。
 
  我们通过大量的实验室实验及生产实验表明:益维磷最高除磷率可以达到100%,也就是总磷完全被去除。聚合氯化铝及三氯化铁的除磷率受水质和投加量的影响,除磷率有相应的区间。对于一个比较好的除磷产品,污水厂关心的不仅仅是除磷率,还有投加量、对微生物的影响程度、对污泥的指标的影响等。
 
  因为污水厂不仅除磷需要钱,处理其他指标也需要钱。如果投加一款除磷剂产品后,虽然总磷达标,但氨氮、COD、BOD等指标都超标,水厂仍需要处理这些污染物,也是需要额外花费成本的。对于益维磷来讲,特点是除磷率高,投加量少,对微生物是没有影响,污泥增量也比较少。益维磷的污泥增量主要为磷酸盐不溶性颗粒的增量,这部分污泥增加量对污水处理厂来说基本可以忽略不计。
 
  益维磷只对铁质溶剂有微弱腐蚀,益维磷液体可以直接投加。其他的原液是需要稀释之后进行投加。益维磷是复合制剂,而不是单一组份。益维磷中各个有效成分可以协同作用,增加除磷效果,除磷效率高,处理后水质可以达到国家一级A标准。另外益维磷投加量小、污泥增加量少、综合成本低、投加便捷、不改变水厂原有工艺的特点,直接在污水厂原有工艺进行投加就可以。最后一个是安全,对微生物群没有影响。
 


 
  上图是污水厂正常工艺流程图。目前国内大多数污水处理厂在做提标改造时都会增加两个工艺:混凝沉淀池及滤池。对于化学除磷来讲一般有三个投加点:第一为前置投加,即在生物池之前进行投加;第二为同步投加,即在生物池内投加;第三位后置投加,即二沉池出水之后投加。
 
  铁盐和铝盐类混凝性除磷剂一般都是后置投加,结合益维磷前面讲的除磷原理,益维磷投加点为前置或者同步投加,对于污水厂提标改造中所增加的混凝沉淀池,作用意义不大。所以现在使用益维磷的很多污水厂,提标改造之后没有增加混凝沉淀池,而是只增加滤池,出水就可以达到一级A标准。
 

 
  对前置,同步、后置投加除磷区别在上表有详细描述。对于前置投加除磷来讲,一般建议为偷排污染比较严重的污水处理厂,先进行前置除磷,可以把总磷降低到微生物适宜处理范围。同步除磷是益维磷的主要投加点,现在益维磷所运用的大部分水厂都使用同步除磷,在生物池就进行投加。同步除磷分为生物池进水投加和生物池出水投加。
 
  生物池进水投加适用于没有二沉池的工艺。有二沉池的工艺一般建议在生物池出水投加。前置和同步除磷不会过多的增加水厂成本,也就是说水厂不用新建混凝沉淀式或高密沉淀池就可以达到除磷要求。目前很多的污水厂化学除磷的投加点都是二沉池之后,在混凝沉淀池发生混凝反应达到除磷目的。后置除磷会增加水厂的占地面积,投资成本,还有维护保养和运营成本。
 
  刚刚彭院士讲到,脱氮对于污水厂来讲,目前的处理方法只有生物脱氮,生物脱氮是市政污水处理厂除氮的唯一途径。而对污水处理厂来讲脱氮除磷是两个相矛盾过程。包括碳源竞争,泥龄竞争还有硝酸盐和溶解氧参数不同,都会导致脱氮除磷效率不一样。我们一般建议污水厂把这些竞争性的优势全部偏向于脱氮。也就是讲,把脱氮全部交给生物处理,除磷进行化学除磷。以上我说的内容概括出来有四个字,就叫做“保氮弃磷”。把总磷交给益维磷来处理就可以。
 
  下面有一些案例是益维磷实际使用中比较典型的案例,给大家做一个分享。通过应用益维磷的百余家水厂反馈和上万组数据分析表明:益维磷生产除磷率达标率可以达到100%,现在使用益维磷的水厂都可以持续稳定达到一级A或更高标准,投加益维磷后对水质和其他指标没有影响。
 
  这是益维磷在水厂使用的一些图片:
 

 
  第一个案例是西安某污水处理厂。该污水厂出水总磷不稳定,进水水质对出水总磷影响比较大。实验室实验是取氧化沟出水进行除磷实验,通过数据我们可以看到益维磷投加量40mg/L,总磷可以达到0.5以下。然后我们结合实验室的实验结果,随后在这个水厂进行了生产性实验,初始投加量50mg/L,益维磷的投加点在好氧池出水口。
 
  为了让二沉池原有水体达到比较快的置换时间,益维磷生产投加量是稍高与实验室投加量的。投加益维磷一天半左右,出水总磷已经可以稳定达到一级A标。随后将投加量从50mg/L降到35mg/L,出水总磷依然持续稳定达标,而且0.2mg/L到0.3mg/L之间。
 
  随后投加量继续降低至20mg/L,虽然出水总磷有上涨趋势,但依然可以满足水厂一级A需求。在停止加药后,出水总磷有明显上升,但由于污泥内回流,生物池中有益维磷的存在,这一部分益维磷可以对原水中总磷进行抵抗,但短期内总磷依然会持续达标。
 
  我们除了做出水总磷实验,也对进水总磷以及其他参数和出水总磷进行相应对比。我们可以看到进水总磷波动在2.5mg/L至10mg/L,此时总磷持续稳定达标,也就是说进水水质在一个相对合理的范围内波动的情况下,出水总磷是可以保证稳定达标的。另外还有出水总磷和进水水量变化趋势,污水处理厂的水量都是有波动的,我们一般计算益维磷投加量是按照水厂的平均水量为基准。
 
  那么,水厂在水量峰值和低谷是否对除磷有影响?目前看投加益维磷后并没有影响。还有出水总磷与进水COD的变化趋势,这个厂进水COD最低时曾经到达120mg/L,微生物的碳源严重不足,在生物除磷不理想情况下借助益维磷的化学除磷可以让出水总磷达标,而且后期在进水COD升高至近700mg/L时,总磷依然稳定。
 
  第二个案例是陕西省另外一个污水处理厂。AAO工艺,出水总磷2mg/L至3mg/L。实验采用水厂之前使用的除磷产品作对比,同时取耗氧段出水做实验。通过这个实验可以看到益维磷的除磷效率明显高于其他两个竞品。在益维磷生产实验过程中,投加量稳定到120mg/L可以使除磷稳定达标。对比2013年下半年使用益维磷及2012年下半年使用聚合硫酸铁的数据发现,使用聚合硫酸铁出水总磷比较高,平均在0.9mg/L到1mg/L左右,但是投加益维磷之后出水总磷在0.3mg/L到0.4mg/L。
 
  四川地区CASS工艺污水厂。我们分别取进水中磷浓度和进水高磷浓度进行益维磷实验。可以看到投加益维磷后的效果,益维磷投加后第三天水质就稳定达标。
 
  还有在《给水排水》今年第五期发表文章,是新疆一个污水厂的除磷案例。进水总磷更高,在2mg/L到26mg/L。在总磷高浓度和总磷低浓度下的除磷效果可以看到,益维磷都是比较明显的。益维磷初始投加量是100mg/L,最后逐渐降至30mg/L,出水总磷依然稳定在0.34mg/L左右,出水稳定达标。
 
     结论:益维磷是行业内除磷的最佳选择,而且益维磷适合污水全部处理工艺。排放标准高于一级A标准时,出水同样可以稳定达标。投加益维磷后,在水质、气候、工艺等发生变化时,抗冲击能力比较强。更多环保技术,请关注第一环保网(www.d1ep.com)。