实验二 投加铁盐的化学除磷实验报告

高碑店污水处理厂化学除磷小试总结

北京工业大学

北京城市排水集团高碑店污水处理厂

一、研究背景

根据废水碳源在满足生物反硝化需求后是否有VFA余量，本课题组将市政污水分为碳源不受限型和碳源受限型两类。高碑店污水处理厂污水为碳源受限型市政污水。针对碳源受限型废水（C/N较低），在现场进行的缺氧-厌氧-好氧连续流小试试验确认:碳源是限制该工艺脱氮除磷效率的关键因素，在非曝气区的缺氧段、厌氧段分点进水方式并不能改善系统生物脱氮除磷效果。将乙酸分别投加至非曝气区始端和非曝气区中部，连续流试验结果表明：聚磷菌只能利用挥发性脂肪酸，而反硝化菌可利用的碳源类型较多，当多种有机基质存在时，两者都优先利用短链脂肪酸有机物。投加较少数量的乙酸进入非曝气区中部就能达到同等程度的生物过量除磷。非曝气区内缺氧和厌氧环境的分隔是“自然”形成的。缺氧-厌氧运行模式下，只有在反硝化菌利用废水中的碳源完成反硝化后,非曝气区的反应容积才可能转变为深度厌氧环境，而污泥混合液中是否有VFA存在以及数量将决定微生物环境转变为深度厌氧环境所需要的时间，并进一步决定系统是否能诱导并维持稳定的生物过量除磷功能。

前期试验表明:碳源尤其是VFA是影响碳源受限型废水脱氮除磷效果的最主要因素；碳源（VFA）可以由初沉污泥水解酸化后产生。因此，有必要针对高碑店污水处理厂水质（碳源受限型）和二期A/O工艺，进行初沉污泥水解酸化后初沉出水A/O工艺脱氮除磷模拟试验研究。同时，为了提高脱氮效率、强化生物脱氮功能，因此建议进行分段进水多级A/O工艺强化生物脱氮试验；此外，由于A/O工艺不具备生物除磷功能，因而需进行辅助化学除磷试验研究，从而为高碑店污水处理厂的改造及优化运行提供技术支持。

二、进水水质、试验方法及运行参数：

2.1 进水水质

本试验进水采用初沉池出水，进水水质指标见表1-1。

表1-1 进水水质单位mg/l

2.2 试验方法

本试验测定指标如表1-1种所述，其中COD采用标准重铬酸钾法； NH4+-N

采用纳氏试剂分光光度法； NO3--N采用紫外分光光度法； TN采用过硫酸钾氧化—紫外分光光度法； TP采用过硫酸钾消解—钼锑抗分光光度法；pH采用玻璃电极法。

2.3 运行参数

小试模拟一分厂Ⅱ系列的运行工况，具体运行参数见表1-2。试验所用接种污泥取自二沉池的回流污泥。采用间歇培养法进行培养,在培养过程中进行观察,观察到污泥絮体很大,沉降性能良好, 出水没有悬浮物,污泥浓度(MLSS) 在3000mg/L左右时，开始试验。在曝气池末端投加FeSO

4

,由于小试的进水量和Ⅱ

系列进水相差很大，有必要将FeSO

4进行稀释，由于FeSO

4

浓度为0.2t/m3，将

其稀释100倍，稀释后浓度为2kg/m3。本次试验投加量分别为20mg/L和30mg/L。

表1-2 Ⅱ系列与小试运行参数对照表

三、试验结果数据分析

3.1 运行工况1：进水量352ml/min,回流比90% ，HRT为8.512h。

为了使试验前后形成良好的对照，在未投加FeSO

4

之前，对小试主要水质指标进行了沿程分析，沿程变化趋势见图1-1。

图1-1 试验工况1 水质指标沿程变化图

实验数据表明系统有良好的COD去除效果，出水TN能够达标排放，出水TP 为3.314mg/l,不能达标排放。因此有必要进行辅助化学除磷研究。

投加量3.2 运行工况2：进水量352ml/min,回流比90% ，HRT为8.512h，FeSO

4 为20mg/L。

20mg/l时，出水TP降低待工况运行正常，连续试验数据表明：投加FeSO

4

到 1.347mg/l左右，但是仍然不能达标排放。进一步加大FeSO4 投加量，为30mg/l。

图1-2 试验工况2水质指标沿程变化图

3.3 运行工况3：进水量352ml/min,回流比90% ，HRT为8.512h，FeSO

投加量

4 为30mg/L。

图1-3 试验工况3水质指标沿程变化图

在该运行工况下，出水TP为0.702mg/l，COD和TN都能达标排放。

为了进一步表述FeSO

4

投加量对出水TP的影响，综合以上3个运行工况，得到图1-4中TP在各个工况中沿程变化曲线，比较它们TP的去除效果。

四、总结

通过最近一段时间的小试研究，小试运行良好，没有出现跑、漏、堵等事故，为小试的顺利开展奠定了良好的基础。现对小试的运行和调试总结如下。

4.1 关于亚铁盐和铁盐：

FeSO4的除磷效果优于FeCl

3

,其原因在于化学除磷是由化学沉析和絮凝作用共同完成的。沉析是水中溶解状态的物质转变成非溶解状、颗粒状的过程,絮凝

图1-4 不同FeSO4 投加量下的TP沿程变化曲线图

则是细小的非溶解状的物质粘结成较大形状的过程。二者的作用都是非常重要的。由于活性污泥有良好的絮凝性,发挥絮凝作用的主要是活性污泥而不是氢氧化铁。所以絮凝作用不再是二价铁和三价铁除磷效果好坏的决定因素。而在磷沉析方面, Fe3+和Fe2+二种粒子都是有效的。它们的反应方程式分别是:

Fe3++PO

43- = FePO

4

反应平衡常数pK1>23(25℃)

3Fe2++2PO

43- = Fe

3

(PO

4

)

2

反应平衡常数pK2>30 (25 ℃)

由于pK2>pK1 ,所以Fe

3(PO

4

)

2

比FePO4稳定,更容易沉淀下来。因此采用亚

铁盐辅助化学除磷会获得更高的除磷效率。值得提出的是，由于提供的FeSO

4

浓

度过高，我们采用自来水直接稀释的办法，结果使得亚铁离子大部分转化为了铁

离子。因此认为，在相同投加量下，若采用无氧水稀释FeSO

4

溶液，会取得更好