海水混凝法强化除磷技术在沿海城市污水处理厂的应用研究

论文摘要

水体富营养化一直是困扰人类的重大环境问题,引起富营养化的主要原因之一是人们向环境中排放大量含磷废水;随着国家对水环境的要求愈加严格,对排入受纳水体的总磷（TP）标准不断提高,大量已建成的污水处理厂的工艺无法保证出水TP达标,需要增加化学除磷技术辅助原有工艺以便达标排水。因此污水处理厂中经济有效的化学除磷技术的研究和应用成为迫切而且重要的课题。通过对青岛市李村河污水处理厂（青岛首创瑞海水务有限公司）工艺研究发现,采取回流的污泥浓缩池、消化池、脱水机三处产生的上清液含有大量的磷酸盐(PO43--P),是导致该厂最终出水中的PO43--P经常超标的主要原因。该厂决定寻找一种经济有效的化学方法来处理这些富磷上清液,以实现出水TP的达标排放。根据前期试验研究,发现传统的铝盐、铁盐、石灰等化学除磷技术不适用于现阶段青岛市污水处理厂的除磷工艺,而海水中的Ca2+、Mg2+等天然矿物离子,在一定反应条件下可以与废水中的磷酸盐快速发生化学反应,凝聚形成稳态的磷酸盐沉淀物,从而达到去除TP的目的,所以我们可以利用海水与富磷上清液混凝去除其中的磷酸盐。本论文以李村河污水处理厂产生的富磷上清液为研究对象,对海水混凝法强化除磷技术进行了系统优化研究,并研究该技术在沿海城市污水处理厂应用中存在的问题和解决方案,以便为该技术在沿海城市污水处理厂的应用推广提供可靠的技术参数。富磷上清液经过海水混凝强化除磷技术处理后的出水TP＜5mg/l,处理单位富磷上清液成本＜0.45元/m3,污水处理厂出水TP＜1mg/l。试验过程中,对富磷上清液进行实验室小试,采用NaOH调节pH值,通过正交试验确定了该方法的最佳工艺条件为:水温为20℃,废水与海水混合比例为5:1,反应过程pH值为10.5,反应时间为20min。在该工艺条件下,废水中pO43--P和NH4+-N的平均去除率分别可达95%和34%。将该优化工艺条件应用到污水处理厂进行现场中试,结果表明,无论是静态处理还是动态处理都可以取得良好的效果,废水中PO43--P的去除率稳定在95%左右,并且试验过程中得到的沉淀物可以回收利用。经处理成本核算,使用NaOH调节pH值时,处理1m3富磷上清液的成本为0.46元,需要寻找更廉价的辅助药剂来代替NaOH,以降低运行成本。由于印染废水是一种PH值可以达到13左右的废水,所以可以采用印染废水调节pH值,以降低运行成本。试验表明在PO43--P的去除率方面印染废水可以起到与NaOH相同的效果,且可缩短反应时间,但是沉淀物产量增加,而且出水中COD因为印染废水而增加。中试试验结果表明,在使用印染废水调节pH值的条件下,海水混凝法对生物处理系统没有明显影响,不会对COD、BOD5、NH4+-N的去除产生影响,而会极大的降低进水中的TP,保证出水TP达标。利用海水中的阳离子作为混凝剂处理富磷上清液,不仅除磷效果好,而且处理成本低廉;在使用印染废水调节pH值后,运行成本可以大幅度降低。该方法在国内属于首创,特别适用于沿海地区污水处理厂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 富磷上清夜的来源及磷的总量分析
• 1.1.2 研究目的
• 1.2 国内外含磷废水化学处理技术研究进展
• 1.3 方法的选择和理论依据
• 1.4 本研究的主要内容和意义
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 研究意义
• 参考文献
• 第二章 海水混凝法强化除磷技术的初步研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 海水混凝法强化除磷技术研究中的部分结果
• 2.2.2 富磷上清液脱磷工艺条件优化
• 2.2.3 富磷上清液的静态处理效果
• 2.2.4 富磷上清液的动态处理效果
• 2.2.5 沉淀物成分分析
• 2.3 结论
• 参考文献
• 第三章 海水混凝法强化除磷技术中试研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验装置
• 3.1.2 试验材料
• 3.1.3 NaOH调节体系pH值中试
• 3.1.4 印染废水调节体系pH值中试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 NaOH调节体系pH值结果与讨论
• 3.2.1.1 NaOH调节体系pH值最优条件中试除磷效果
• 3.2.1.2 NaOH调节体系pH值海水投加量和PH值的优化
• 3.2.1.3 NaOH调节体系pH值海水投加量和PH值的协同调节参数
• 3.2.1.4 沉淀物沉降性能分析
• 3.2.1.5 效果评价和对生物处理工艺的影响研究
• 3.2.2 印染废水调节体系PH值结果与讨论
• 3.2.2.1 实验室印染废水和NaOH对比试验结果
• 3.2.2.2 印染废水调节体系pH值最优条件中试除磷效果
• 3.2.2.3 印染废水调节体系pH值单因素优化及协同调节结果
• 3.2.2.4 印染废水调节体系pH值时沉淀物沉降性能分析
• 3.2.2.5 除磷效果评价和对生物处理工艺的影响
• 3.3 中试处理成本分析
• 3.3.1 NaOH调节pH值时成本分析
• 3.3.2 印染废水调节pH值时成本分析
• 3.3.3 其它方法成本
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 海水混凝法强化除磷技术的基本工艺设计——以青岛李村河污水处理厂为例
• 4.1 辅助药剂的选择
• 4.2 药剂投加方式的确定
• 4.3 海水混凝法强化除磷工艺运行参数
• 4.4 海水混凝法强化除磷工艺流程和主要构筑物建筑参数的确定
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 5.3 存在的问题与建议
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文