城市污水处理脱磷滤料的研究.docx

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1、城市污水处理脱磷滤料的研究简放陵，杨晓松，梁家皆，阮少媚，何俊，黄家雄. 仲恺农业技术学院环境科学与工程系, 广东 广州 ；. 广一环保公司，广东 广州 摘要：生物法除磷投资省、成本低，但稳定性较差，当废水中磷酸盐浓度较高时，出水很难达标排放。化学法除磷工艺简单，运行可靠，能达标排放，但运行费用高，产生大量污泥，导致二次污染。文章进行了第三种除磷方法即滤料除磷的研究，并探讨了污水与水力停留时间对滤料除磷效果的影响。试验结果表明：煤渣和改性煤渣滤料对城市污水总磷的去除率可以达到和，但处理后的出水不能达标排放；碳酸钙滤料对城市污水总磷的去除率可以达到，能达标排放，但处理效果与城市污水值密切相关。城

2、市污水值在的范围，出水不能达标排放；值在的范围，处理后的出水则可以达标排放，而且污水越低，总磷的去除率越高，其最佳水力停留时间为 。该方法具有处理效果好、处理成本低、无污染、投资省、占地面积小的特点。关键词：城市污水；总磷；脱磷滤料；水力停留时间中图分类号： 文献标识码： 文章编号：（）磷是引起水体富营养化的关键因素之一，通常废水、污水中磷的去除方法主要是生物法和化学法 。生物法除磷工艺自世纪年代以来得到快速发展，不需要大量额外的设备投资，充分利用其原有废水生化处理设备，就可以在完成对有机物去除的同时去除磷，而且处理成本低。但生物法除磷工艺运行稳定性较差，运行操作严格，受废水的温度、酸碱度等影

3、响大，而且当废水中磷酸盐浓度大于2 m时，出水很难达到国家排放标准。化学除磷是欧洲较早应用的除磷方法。该方法工艺简单，运行可靠，并且能达到较高的出水标准。在世纪后期，英美等国广泛采用化学沉淀方法处理污水，但不久即被生物处理所取代，其原因是该法的药品消耗量大，往往需要投加的金属离子沉淀剂浓度大于正常溶度积个数量级，运行费用高，产生大量化学污泥，脱水困难，难以处理，产生二次污染由于以上两种方法各有优缺点，所以本文进行了第三种方法的除磷研究滤料除磷。首先进入滤池的废水经过前续生物处理并经过沉淀处理去除大部分的，大大减少了滤池除磷的额外负荷，保证了除磷滤料主要与废水中残余的磷反应，减少了药品的额外消耗

4、，再利用碳酸盐滤料缓慢释放的钙离子，与废水中的磷生成磷酸钙沉淀，再通过过滤和反冲，可将磷从废水中去除。因此，该方法从一定程度上弥补了生物法和化学法除磷的不足。由于原料易得，只经过简单的加工便可用于污水处理，因此，具有处理效果好、成本低、无污染、投资省、占地面积小的特点，由此获得国家发明专利。 试验材料与方法 试验材料1.1.1 除磷滤料煤渣，取2.00 mm的煤渣，用水浸泡备用；改性煤渣，取2.00 mm之间的煤渣，用 的活化备用；碳酸盐滤料，5 mm，用水浸泡备用。1.1.2 试验污水取自广州市仲恺农业技术学院教师生活区生活污水，总磷的浓度在 之间。分析测定重复次。 试验方法1.1 滤料除磷

5、效果研究称取400 g的煤渣、改性煤渣和碳酸盐滤料于 的反应瓶中，加入原废水反复冲洗次，使之饱和，以排除吸附因素的干扰；然后加入城市生活污水，使污水刚好淹没反应材料，放到摇床里摇动，速率为 ，反应 ，然后取上清液测定总磷，比较各滤料的除磷效果。1.2.2 p对除磷滤料的影响研究调节原废水的值，分别为、，然后加到已经装有400 g碳酸盐滤料的四个 的反应瓶，使废水刚好淹没滤料，放到摇床里摇动，调整摇速为 ，使水样和滤料之间保持一种紊流状态，反应 后取上清液进行测定，以便确定除磷滤料反应的最佳。1.2.3 水力停留时间对滤料除磷的影响研究将原废水加到已装有400 g的碳酸盐滤料的五个 的反应瓶，使

6、废水刚好淹没滤料，然后放到摇床里摇动，调整摇速为 ，使水样和滤料之间保持一种絮流状态。水力停留时间 、 、 、 、 ，然后取上清液测定总磷，确定除磷滤料的最佳水力停留时间。 分析方法总磷的分析采用过硫酸氨消解钼酸铵分光光度法测定。 结果与讨论 不同滤料除磷效果研究取值为的含磷城市污水，加到反应瓶中，然后放入振荡床振动 ，取上清液测定总磷，其测定结果见表。从表可以看出，处理材料不同，磷的去除率也不同。改性煤渣比没有改性的煤渣处理效果好，磷的去除率高，因为改性煤渣活化了其表面的活性基团，增强了铁、铝的活性，提高了与水中磷酸根反应生成磷酸盐沉淀的可能性，但城市污水经过煤渣和改性煤渣处理后，总磷的浓度

7、均大于 ，高于国家污水综合排放一级标准，不能达标排放；碳酸盐滤料比煤渣、改性煤渣去除磷的效果好，高出；城市污水经过碳酸盐滤料处理后，总磷的浓度小于 ，低于国家污水综合排放一级标准，可以达标排放，因此，可以确定碳酸盐滤料为较适宜的脱磷滤料。碳酸盐滤料在水中可以释放出钙离子，可与废水中的磷生成磷酸钙沉淀，因此可将磷从废水中去除。煤渣和改性煤渣虽然含有大量的铝、铁、钙，但可溶性较低，经过改性后尽管增加了其活性，但由于铝、铁特别是铝，主要是玻璃体存在，故这种活化是有限的，其铝离子、铁离子和钙离子的总浓度仍然低于碳酸盐滤料所释放出钙离子浓度，所以，煤渣和改性煤渣总磷的去除不能达标排放而碳酸盐滤料总磷的去

8、除可以达标排放。在水溶液中，碳酸钙溶解达到平衡时，浓度为 ，相当于 。由此可见，达到平衡时，磷酸盐的浓度为 ，即 ，远低于国家的一级排放标准,所以，用碳酸钙滤料处理城市生活污水，根据理论计算，是可以达标排放的,试验结果也证明了这一点。 值对碳酸盐滤料除磷的影响表 不同滤料除磷效果处理方法处理前()处理后()去除量()去除率煤渣改性煤渣碳酸钙滤料污水的值是影响碳酸盐滤料脱磷效果的重要因素。因为它直接决定了碳酸盐滤料的溶解度,也影响到磷在水的形态和价态。本试验反应时间为 ，值为，其试验结果见表。 表 不同废水对除磷的影响处理前处理后 去除量 去除率 从表可以看出，值在的范围内，城市污水经过碳酸盐滤

9、料处理后，出水总磷为 ，高于国家一级排放标准，不能达标排放；值在的范围内，城市污水经过碳酸盐滤料处理后，出水总磷均低于国家一级排放标准，能达标排放，而且 越低，总磷的去除率越最高。 因此，一般情况下，当 在的范围内时，除磷时不必调节废水；在要求严格的地方，可以采取低除磷，但废水的不要低于为宜。碳酸盐滤料在高反应条件下除磷不能达标排放的原因主要是因为高影响了碳酸盐滤料在水中的溶解度, 降低了钙离子的浓度, 从而降低了废水中总磷的去除率; 碳酸盐滤料在低反应条件下则增强了碳酸盐滤料在水中的溶解度,增加了水中钙离子的浓度, 从而增加了总磷的去除率, 可以达标排放。在的水溶液中，表 水力停留时间对除磷

10、的影响水力停留时间处理前()处理后()去除量()去除率由此可见，在的水溶液中，（以磷计）的浓度为 ，所以，在的水溶液中，用碳酸钙滤料处理城市生活污水，是可以达标排放的。同理，可以计算出在的水溶液中，的浓度为 ，所以，在的水溶液中，用碳酸钙滤料处理城市生活污水是可以达标排放的。但在的水溶液中，的浓度为 ，远高于国家 的一级排放标准,所以，在的水溶液中，用碳酸钙滤料处理城市生活污水不能达标排放,这与试验结果是一致的，至于数据上的差别，可能与水体中影响、（）溶解的因子比较复杂，只是其中主要因子之一，而且水体中也存在、等离子，对、（）溶解也有影响。同理,可以求出用碳酸钙滤料处理城市生活污水能达标排放的

11、临界。达到国家 的一级排放标准, 的浓度为 ，由此可见，计算结果与试验结果比较接近，至于数据上的差别，可能与水体中也存在、等离子，影响了和（）的溶解。 水力停留时间对碳酸盐滤料去除总磷的影响水力停留时间是影响废水处理效果的一个重要因素。因为水力停留时间不仅影响到碳酸盐滤料除磷的效果,还直接关系到水处理的费用。试验研究采用的生活污水磷浓度为 ，值为之间, 水力停留时间试验结果见表。从表可以看出，随着水力停留时间的增加，总磷的去除率越来越高，当处理时间为 时，总磷的去除率最高，总磷的出水浓度低于国家的一级排放标准，如再继续增加处理时间，总磷的去除率则有所降低，这可能与碳酸盐滤料化学吸附去磷的解吸有

12、关。因此，在本试验条件下，以停留时间 为最佳的停留时间。根据一级反应动力学方程()，采用直线回归的方法，求得方程为：式中：为进水的总磷浓度，为处理后出水的总磷浓度，为一级反应动力学常数，为水力停留时间。，查相关系数表得：*，*, 达到极显著水平。这表明碳酸盐滤料去除总磷的速率与废水中总磷浓度的一次方成正比，反应速度是按照一级反应动力学方程进行的。根据此方程，由测定的城市污水进水浓度和排放标准，可以计算出城市污水中的总磷经过碳酸盐滤料处理后达到国家规定的排放标准所需要的最佳水力停留时间。 结论）煤渣和改性煤渣作为滤料对城市污水总磷的去除效果较差，处理后的水达不到国家污水综合排放一级标准；碳酸盐滤

13、料作为滤料对城市污水总磷的去除效果好，处理后的水可达到国家污水综合排放一级标准。）城市污水值在的范围，经过碳酸盐滤料处理后，出水不能达标排放；城市污水值在的范围，经过碳酸盐滤料处理后，出水可以达标排放，而且在为的范围内污水 越低，总磷的去除率越高。）城市污水采用碳酸盐滤料除磷，最佳水力停留时间为 ，其去除总磷的速率与废水中总磷浓度的一次方成正比，其反应机理符合一级反应动力学方程。参考文献： 曹海艳, 孙云丽, 刘必成, 等. 废水生物除磷技术综述. 水科学与工程技术，（）：.Cao yan, , , . . ，（）：. 熊国祥, 罗建中, 冯爱坤, 等. 废水除磷技术与研究动态. 工业安全与环

14、保，（）：. 夏宏生, 向欣. 废水除磷技术与进展分析. 环境科学与管理，（）：. 张国昌,赵丙辰,祝征圣,等.城市污水处理厂增加脱氮除磷功能的改造实践.青岛理工大学学报，（）：. , , , . Qingdao . ，（）：. 董滨, 梁娅, 周增炎, 等. 活性污泥生物膜法系统的脱氮除磷效果研究. 同济大学学报：自然科学版，（）：. 陈旭鹏. 城市污水除磷与其控制要点. 广东化工, , ( ): , . . . Guangdong , , (): , . 王芳, 娄金生, 韩庆昌, 等. 污水吸附法除磷技术研究现状. 中国科技信息，（）：. 杜晓丽, 徐祖信, 陈文兵, 等. 化学强化工艺生物脱氮除磷试验研究. 四川环境, , ( ):：. 陈运进, 衣春敏. 猎德污水处理厂化学除磷设施的改造. 中国给水排水，（）：. 侯红娟, 王洪洋, 周琪. 低碳、高氮磷城市污水的化学辅助除磷研究. 中国给水排水，（）：. 严子春,龙腾锐,何强,等. 城市污水曝气过滤式化学除磷试验研究. 中国给水排水， （）：. 简放陵. 一种高效低成本无污染的污水处理脱磷技术. . , Guangzhou , China