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鐵碳-砂濾的深度除磷工藝在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用

來源:環(huán)保節(jié)能網(wǎng)
時間:2020-08-29 09:06:53
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鐵碳-砂濾的深度除磷工藝在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用農(nóng)村污水處理 農(nóng)村水污染 除磷技術(shù)水處理網(wǎng)訊:據(jù)統(tǒng)計,2002年—2016年,全國農(nóng)村生活污水日排放量由320.5萬t增長至202

農(nóng)村污水處理 農(nóng)村水污染 除磷技術(shù)

水處理網(wǎng)訊:據(jù)統(tǒng)計,2002年—2016年,全國農(nóng)村生活污水日排放量由320.5萬t增長至202億t,已成為小流域污染的主要來源及影響美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的重要因素。磷作為導(dǎo)致農(nóng)村水污染的重要指標(biāo),開展去除率的研究變得十分重要。由于農(nóng)村污水排放具有污水量小、分布廣泛等特點,且管網(wǎng)建設(shè)落后,導(dǎo)致分散農(nóng)村生活污水難于管理。大部分農(nóng)村生活污水未經(jīng)處理就直接排放到水體中,而污水中氮磷含量一般較高,加之農(nóng)村河網(wǎng)水系連通性差,易造成水體富營養(yǎng)化。

目前,農(nóng)村污水處理設(shè)備除磷采用化學(xué)沉淀法,該方法操作簡單,設(shè)備運(yùn)行處理效果穩(wěn)定。然而,農(nóng)村污水處理設(shè)施一般分布零散且距離維護(hù)點較遠(yuǎn),采用化學(xué)沉淀法除磷需人為定期添加化學(xué)絮凝劑,一般加藥周期<15 d/次。因此,定期加藥維護(hù)人工成本較高,給項目點持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行增加了難度。

國內(nèi)外開展了大量針對城鎮(zhèn)污水處理廠除磷技術(shù)及工藝應(yīng)用研究,但對農(nóng)村分散生活污水的除磷技術(shù)卻關(guān)注較少,需開發(fā)適宜性可持續(xù)除磷技術(shù)解決此問題。微電解法是一項被廣泛研究與應(yīng)用的廢水處理技術(shù),近30年來被泛應(yīng)用于印染、電鍍等行業(yè)進(jìn)行預(yù)處理,在生活污水除磷方面應(yīng)用較少。杜利軍等通過“均質(zhì)化—碳化—成型”工藝制備得新型鐵碳微電解填料用于除磷,處理效率達(dá) 98%,可實現(xiàn)含磷廢水達(dá)標(biāo)排放,證明工藝處理的的高效性,但受限鐵碳板結(jié)鈍化等問題,微電解工藝用于實際工程中仍然較少。

針對傳統(tǒng)化學(xué)除磷技術(shù)藥品更換頻次高,人工運(yùn)維頻繁且成本較高的問題,論文擬開發(fā)鐵碳緩釋除磷技術(shù),更換周期≥12月/次,可大大降低設(shè)備運(yùn)維人工成本,實現(xiàn)可持續(xù)運(yùn)行及穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。研究選擇鐵碳填料作為緩釋除磷開發(fā)主體,鐵碳填料利用鐵和碳之間1.2 V的電勢差形成無數(shù)微小原電池,對污水進(jìn)行氧化和沉淀作用,能有效去除污水中的磷。鐵碳填料具有緩釋特性,使其在運(yùn)行成本及使用周期等方面具有明顯的優(yōu)勢,近年來受到污水處理領(lǐng)域的青睞。在除磷方面,污水經(jīng)鐵碳微電解處理后形成磷酸鐵沉淀,使色度和懸浮物(SS)上升,因此,需匹配后續(xù)處理。

本文將鐵碳微電解技術(shù)與砂濾工藝相結(jié)合,解決傳統(tǒng)微電解技術(shù)在處理生活污水過程中存在的不足,實現(xiàn)高效穩(wěn)定除磷。

研究方法

針對微電解除磷技術(shù)實際運(yùn)行過程中存在的不足,采用理論分析與實踐相結(jié)合的方法。通過實驗室小試試驗,確定鐵碳最佳試驗條件、運(yùn)行方式及補(bǔ)充周期,確保TP能穩(wěn)定達(dá)標(biāo),并成功運(yùn)用于實際工程案例中。具體研究思路如下。

(1)確定以微電解技術(shù)為核心技術(shù)去除TP的方法。

(2)研究現(xiàn)有微電解材質(zhì)特性,通過經(jīng)濟(jì)性成本分析及小試試驗,后置砂濾裝置。開展鐵碳比、鐵碳投加量、水力停留時間、曝氣量4個因素的單因素優(yōu)化試驗,確定鐵碳最佳試驗條件。

(3)將鐵碳-砂濾深度除磷工藝應(yīng)用于工程實踐中,保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

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02 試驗條件分析

鐵碳通過微小原電池反應(yīng)產(chǎn)生的鐵離子與width=29,height=16,dpi=110的化學(xué)沉淀和Fe(OH)2的混凝作用,將磷從液相轉(zhuǎn)移至固相中,實現(xiàn)除磷的效果。試驗通過優(yōu)化運(yùn)行參數(shù),工藝出水磷指標(biāo)穩(wěn)定低于0.5 mg/L,達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,且操作簡單、維護(hù)量小、能耗低。此時,鐵碳微電解除磷的最佳工藝條件:鐵碳比為3∶1,鐵碳投加量為100 g/L,曝氣量為12 m3/(h·m3),水力停留時間為4 h。

03 實際數(shù)據(jù)應(yīng)用

1 工程項目應(yīng)用

采用鐵碳-砂濾組合進(jìn)行強(qiáng)化除磷,相比化學(xué)法,操作簡單,維護(hù)量小,從而為鐵碳-砂濾的深度除磷工藝在農(nóng)村生活污水中的應(yīng)用,一級脫氮除磷強(qiáng)化提供解決思路。為分析鐵碳-砂濾除磷工藝實際工程中的除磷效果,將該工藝應(yīng)用于蘇州市金庭鎮(zhèn)某一農(nóng)村生活污水處理項目。該項目污水處理系統(tǒng)采用固定床生物膜工藝,為防止鐵碳板結(jié)鈍化,裝置通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過機(jī)械方法使鐵碳運(yùn)動,互相摩擦去除氧化膜,避免長時間電解過程中陽極鈍化及鐵碳板結(jié)問題。項目區(qū)生活污水水質(zhì)情況如表1所示。

項目設(shè)計進(jìn)水水量為30 t/d,根據(jù)小試試驗確定,鐵碳反應(yīng)池設(shè)計停留時間為4 h,反應(yīng)池容積為6 m3,設(shè)定曝氣量為12 m3/(h·m3),鐵碳比為3∶1,鐵碳投加量為100 g/L,石英砂級配為0.5~1.0、1~2、2~4 mm,濾層厚度為45 cm。為保證過濾澄清度,砂濾過濾濾速控制為1.5 m/h,石英砂過濾器反洗頻次1~2次/d,每次反洗時間為15~30 min,保證過濾器持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

2 出水水質(zhì)情況

項目穩(wěn)定運(yùn)行一年以上,運(yùn)行期間內(nèi)進(jìn)水水溫為11.2~27.3 ℃。項目點實際出水?dāng)?shù)據(jù)表明,系統(tǒng)出水各項指標(biāo)均較穩(wěn)定,CODCr、BOD5、NH3-N、TP、TN、SS濃度基本可達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn),其中TP濃度可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)于一級B標(biāo)準(zhǔn),說明鐵碳+砂濾深度除磷工藝具有出色的穩(wěn)定性。

微電解除磷去除效果如下圖所示, 進(jìn)水 TP 濃度為3.5~7 mg/L,平均濃度為5.64 mg/L。當(dāng)進(jìn)水TP濃度為3.5~5 mg/L時,出水TP濃度穩(wěn)定于0.5 mg/L以下,達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)進(jìn)水TP濃度在5~7 mg/L時,出水TP濃度穩(wěn)定小于1 mg/L,達(dá)一級B標(biāo)準(zhǔn);平均去除率為91.84%~95%。項目試驗結(jié)果表明,微電解除磷-砂濾技術(shù)可有穩(wěn)定高效的除磷效果,出水TP穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一年,按月測量鐵碳質(zhì)量的下降情況。鐵碳質(zhì)量百分比隨時間的變化。持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行一年,電解材質(zhì)持續(xù)釋放,總質(zhì)量比下降至20%,TP去除率未受影響。當(dāng)運(yùn)行至13個月時,TP去除率逐漸下降,表明系統(tǒng)鐵碳添加周期可維持在12~13個月,相比傳統(tǒng)化學(xué)加藥方法,維護(hù)頻次大大減少,節(jié)省大量的運(yùn)維成本。

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3 經(jīng)濟(jì)性分析

目前,大部分農(nóng)村污水處理均采用化學(xué)加藥輔助運(yùn)行去除TP,投加PAC頻率高,加大了運(yùn)行維護(hù)難度及成本。鐵碳-砂濾工藝初次添加鐵碳滿足一年以上的使用周期,減少運(yùn)行維護(hù)頻次,節(jié)省大量人工成本。對兩種處理方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比分析,分析以獨立項目點,除磷單獨維護(hù)工作量計算,其經(jīng)濟(jì)性對比如下表所示。

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04 結(jié)論

通過鐵碳微電解將TP從液相轉(zhuǎn)移至固相,再經(jīng)砂濾除去,在小試和實際應(yīng)用中都表現(xiàn)出卓越的除磷能力。在小試階段,確定了鐵碳+砂濾的最佳運(yùn)行參數(shù),鐵碳反應(yīng)池曝氣量為12 m3/(h·m3),鐵碳比為3∶1,投加量為100 g/L,水力停留時間為4 h,砂濾以0.5~1.0 mm石英砂為濾料,過濾高度為40 cm,使TP為5 mg/L的原水降至0.02 mg/L,去除率達(dá)到99.6%。在實際應(yīng)用階段,將該工藝用于蘇州市金庭鎮(zhèn)某一農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)中,控制砂濾濾速為1.5 m/h,出水TP穩(wěn)定于0.5 mg/L左右,達(dá)到《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級B標(biāo)準(zhǔn),證明該技術(shù)的穩(wěn)定可靠性。填料更換周期可達(dá)1年,可節(jié)省大量的人工運(yùn)維成本,普遍適用于分散式生活污水的處理,具有較大的推廣使用價值。

原標(biāo)題:凈水技術(shù) | 鐵碳-砂濾的深度除磷工藝在農(nóng)村生活污水處理中的應(yīng)用

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