用於去除汙水中特細砂及增強生物脫氮除磷的方法
2023-10-31 05:43:07 2
專利名稱：用於去除汙水中特細砂及增強生物脫氮除磷的方法
技術領域：
本發明屬於環保技術領域，具體涉及一種用於去除汙水中特細砂及增強生物脫氮除磷的方法。
背景技術：
在一些合流制汙水處理廠中，汙水中砂粒粒徑小(〈100 μ m，稱為特細砂)，濃度高。現有的汙水廠對特細砂的去除大多採用旋流沉砂池和初沉池兩道預處理工序，除砂效果差。特細砂進入後續處理系統，造成較大危害，如在後續處理構築物中沉積、堵塞，降低氧傳輸效率，影響淨化功能等。絮凝劑對懸浮物質的去除效果則較為明顯，去除率比較高，一般汙水處理廠常採
用這種方法。一般絮凝劑的混凝過程是為了改變水中粘土和細菌等懸浮固體的存在性質和狀態，以利於後續工序的去除過程。由水和其中的固體膠體所構成的體系，成為膠體溶液，簡稱膠體。按膠體與水的關係，水中膠體可分為親水和憎水的兩類。與水分子有很好的親合力的膠體稱為親水膠體。親水膠體是單向膠體的膠體體系，能自動形成真溶液，在無化學變化和溫度變化的條件下，溶液將永遠是穩定的。憎水膠體則相反，憎水膠體屬於兩相的膠體體系，不發生水合現象，將水和憎水膠體物質放到一起，並不能自發的形成膠體溶液，而已形成的憎水膠體溶液，在靜置足夠長的時間後，膠體卻能從水中自發的分離出來。但在相對不長的一段時間內，憎水膠體仍然能保持在分散狀態，這稱為憎水膠體的動力穩定性。憎水膠體的穩定性可由它的雙電層結構得到解釋。由於固體表面所帶的一層電荷的作用，在表面附近從水中吸引了一層帶電荷量相等但正負號相反的離子，這兩層電荷稱為雙電層，雙電層與膠體顆粒本身構成一個整體的電中性構造。DLVO理論認為由於膠體所帶的電荷，使顆粒間產生電斥力作用，因而保持穩定。與斥力對應的還普遍存在一個範德華型的引力作用。當斥力減小到某一程度，以致範德華引力佔優勢時，膠體就失去了穩定性，稱為脫穩。脫穩的膠體顆粒會在互相碰撞後站在一起，形成大致是永久性的聚集體。形成聚集體的過程稱為絮凝作用或絮凝。隨著這種絮凝過程的進行，水中原來存在的膠體顆粒將逐漸消失，同時出現越來越大的顆粒。當顆粒大到不再具有布朗運動的性能，而失去相互碰撞的推動力時，則可繼續採用適當的攪拌作用，使這些顆粒繼續相碰長大，成為宏觀尺寸的絮體，直到絮體粒度不能承受攪拌所產生的剪力為止。水處理中稱這種絮凝過程為容積絮凝。這種絮凝所產生的絮體，其沉速足以使之在沉澱設備中下沉到底，從而達到將膠體從水中分離出來的目的。但是絮凝劑的使用也會產生不利影響，如初沉汙泥量會大幅提高，不利於汙泥的處理，此外進水的碳源也會降低，不利於後續生物脫氮除磷。碳源是影響生物脫氮除磷效果的一個重要因素，主要表現為其對反硝化速率的影響。許多研究表明，通過外加碳源提高碳氮比能夠有效地提高系統對碳的處理效果。對於反硝化除磷系統，當進水C/N過高時反硝化聚磷菌在厭氧段不能完全吸收和轉化汙水中的C0D，未被轉化的COD進入硝化段後將對自養硝化菌的代謝活動產生影響，硝化段的惡化減少了缺氧段所必需的電子受體，從而影響系統的脫氮除磷效果。聚磷菌能利用的碳源主要是短鏈脂肪酸(SCFA)和其他溶解性COD,乙酸和丙酸是廢水中最主要的SCFA。許多研究者對單一碳源如乙酸、丙酸的脫氮除磷效果進行研究。Chen等的研究結果表明，以丙酸馴化的微生物在短期內對磷的去除效果較乙酸差，但長期馴化後其脫氮除磷效果有明顯的提高。為了降低絮凝劑的投加帶來的不利影響，利用化學汙泥鹼性條件下厭氧發酵產生的發酵液補充碳源，以提高生物脫氮除磷效果。將汙泥進行水解酸化，溶出較多的可供生物釋磷使用的易降解基質，特別是溶出較多的溶解性COD (SCOD)和產生較高的揮發性脂肪酸(VFAs)，可以增強生物脫氮除磷效果，緩解除磷和脫氮對碳源的競爭。
發明內容
本發明的目的在於提出一種用於去除汙水中特細砂及增強生物脫氮除磷的方法。本發明提出的用於去除汙水中特細砂及增強生物脫氮除磷的方法，是利用絮凝劑去除汙水中特細砂，同時利用化學汙泥發酵液補充碳源，提高脫氮除磷效果的方法。首先向 汙水中加入一定量的A12(S04)3*18H20，先快速攪拌再慢速攪拌，最後靜置沉降。同時向含有活性汙泥的SBR反應器中加入含初沉汙泥發酵液的絮凝劑處理過的汙水，在厭氧條件下攪拌，然後在好氧條件下反應，沉澱，使出水中特細砂、總氮(TN)和總磷(TP)的濃度均達到國家一級排放標準；具體步驟如下
首先將汙水加入燒杯中，燒杯置於六聯攪拌器上，加入Al2 (SO4) 3* ISH2O進行絮凝沉澱預處理，得到上清液；再向SBR反應器中加入活性汙泥，向含有活性汙泥的SBR反應器中加入含初沉汙泥發酵液的絮凝劑處理過的上清液，在厭氧條件下攪拌，然後在好氧條件下曝氣反應，沉澱，固液分離，使出水中特細砂、總氮(TN)和總磷(TP)的濃度均達到國家一級排放標準；其中汙泥發酵液與汙水的體積比為l:10(Tl:300，Al2(S04)3·ISH2O的濃度為120 140mg/L。本發明中，絮凝沉澱過程為先快速攪拌lmin，再慢速攪拌15min，最後靜置沉降15min,所得上清液中特細砂濃度低於20mg/L。本發明中，汙泥發酵液為初沉池汙泥在pH=10條件下，發酵8天，經過鳥糞石回收後得到的上清液。本發明中，厭氧反應時間為I. 8-2. 2小時。本發明中，好氧條件下曝氣反應，曝氣時間為2. 5-3. 5小時，控制SBR反應器中溶解氧濃度為O. 5 8mg/L。本發明中，固液分離沉澱時間為O. 8-1. 2小時，其中上清液出水即為達到國家一級A排放標準的經處理後的汙水。本發明的工作原理為在絮凝劑的投加下，高分子化合物(離子)靠化學鍵力或分子間作用力強烈地吸附於特細砂等固體顆粒上，吸附後絮凝劑的極性基指向水相(親水)，或非極性基指向水相(疏水)，然後通過親水力(疏水力)將已吸附絮凝裡的固相小顆粒結合成絮團引起聚沉，從而實現特細砂的沉降。初沉池所得的化學汙泥在鹼性厭氧條件下，溶出較多的可供生物釋磷使用的易降解基質，特別是溶出較多的溶解性COD (SCOD)和產生較高的揮發性脂肪酸(VFAs)，可以增強生物脫氮除磷效果，以減少絮凝劑的投加帶來的負面效應。
本發明的有益成果是
(I)無需增加新的複雜設備或新的構築物，僅投加較少量的絮凝劑即可達到高效的特細砂去除率。(2)對化學汙泥進行鹼性厭氧發酵，發酵液中大量的SCOD作為補充碳源能夠提高脫氮除磷效果。(3)對初沉汙泥有一定的減量化、資源化的作用，實際運用中可以減少汙泥處理費用。
具體實施例方式下面結合實施例作進一步詳細說明，應當理解下面所舉的實例只是為了解釋說明本發明，並不包括本發明的所有內容。 實施例I :
用量筒量取2L現取的汙水廠水樣於燒杯中，向燒杯中加入8ml濃度為20mg. I/1的Al2 (SO4) 3 · 18H20母液，汙水中Al2 (SO4) 3 · 18H20濃度為80mg · L-1。將燒杯放置在磁力攪拌器上進行快速攪拌lmin,再慢速攪拌15min,自然沉降15min。測得液面下IOcm處汙水中特細砂濃度為14mg · L—1，去除率為91. 6%。實施例2:
不加入Al2(SO4)3 · 18H20，Al2 (SO4) 3 · 18H20濃度為Omg. L—1，其餘條件同實施例I。測得液面下IOcm處汙水中特細砂濃度為35mg · L_\去除率為71%。實施例3
改變 Al2 (SO4) 3 ·18Η20 的加入量為 120ml，汙水中 Al2 (SO4) 3 · 18H20 濃度為 1200mg.L_\其餘條件同實施例I。測得液面下IOcm處汙水中特細砂濃度為24mg · L—1，去除率為85. 6%。實施例4:
採用連續運行的SBR反應器，每個反應器的有效容積為4L，活性汙泥體積為2L，進水體積為2L，進水先經80mg · Γ1的Al2 (SO4) 3 · 18H20絮凝沉澱，得到絮凝預處理後的汙水，加入初沉汙泥發酵液進行混合，發酵液與預處理後汙水的體積比為1:300。進水在厭氧前IOmin內完成。反應器操作條件為每晝夜運行3個周期，每個周期8h，其中厭氧2小時(包括進水10分鐘)、好氧3小時、沉澱I小時、排水5分鐘和閒置115分鐘。好氧階段溶解氧為emg·!/1左右。每周期的好氧曝氣階段末期排放汙泥，使汙泥停留時間(SRT)為12天左右。測得出水中COD濃度為47. 40mg · L—1，氨氮濃度為O. 70 mg · L—1，總氮濃度為14. 88mg · L-1，總磷濃度為O. 86 mg · L—1，活性汙泥可揮發性比例從47. 3%提高到56. 3%。實施例5
改變初沉汙泥發酵液與預處理後汙水的體積比為1:200，其餘條件同實施例4，測得出水中COD濃度為46. 57 mg · I71,氨氮濃度O. 63mg · I71,總氮濃度13. 23mg · I71,總磷濃度O. 77 mg · L—1，活性汙泥可揮發性比例從47. 2%提高到56. 8%。實施例6
改變初沉汙泥發酵液與預處理汙水的體積比為1:100，其餘條件同實施例4，測得出水中COD濃度為47. 40 mg Γ1,氨氮濃度O. 89 mg .171,總氮濃度11. 9Img .L4,總磷濃度O. 52mg · L_\活性汙泥可揮發性比例從47. 3%提高到56. 8%。出水水質達到一級A排放標準。實施例7
建立8m3/d中試裝置，採 用倒置A2/0工藝，各反應池停留時間為初沉池I. 5h，缺氧池2h，厭氧池I. 5h，好氧池6h，二沉池2h。初沉池前端投加絮凝劑Al2 (S04) 3 · 18H20,發酵液按1:100流量投加到缺氧池前端，整個裝置穩定運行2個月。測定進出水各化學指標和汙泥的可揮發性比例，出水COD為40. 98 mg · Λ氨氮O. 86mg · Λ總氮13. 4Img · Λ總磷O. 63 mg -L-1,活性汙泥可揮發性比例從47. 5%提高到59. 4%。出水水質除總磷稍高外均已達到一級A排放標準。上述對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對於本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於去除汙水中特細砂及增強生物脫氮除磷的方法，其特徵在於具體步驟如下 首先將汙水加入燒杯中，燒杯置於六聯攪拌器上，加入Al2 (SO4) 3* ISH2O進行絮凝沉澱預處理，得到上清液；再向SBR反應器中加入活性汙泥，向含有活性汙泥的SBR反應器中加入含初沉汙泥發酵液的絮凝劑處理過的上清液，在厭氧條件下攪拌，然後在好氧條件下曝氣反應，沉澱，固液分離，使出水中特細砂、總氮和總磷的濃度均達到國家一級排放標準；其中汙泥發酵液與汙水的體積比為1:100 1:300，A12(S04)3*18H20的濃度為12(Tl40mg/L。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於絮凝沉澱過程為先快速攪拌lmin，再慢速攪拌15min，最後靜置沉降15min，所得上清液中特細砂濃度低於20mg/L。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於汙泥發酵液為初沉池汙泥在PH=IO條件下，發酵8天，經過鳥糞石回收後得到的上清液。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於厭氧反應時間為I.8-2. 2小時。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於好氧條件下曝氣反應，曝氣時間為2.5-3. 5小時，控制SBR反應器中溶解氧濃度為O. 5 8mg/L。
全文摘要
本發明屬環保技術領域，具體涉及一種用於去除汙水中特細砂及增強生物脫氮除磷的方法。首先將汙水加入2L燒杯中，燒杯置於六聯攪拌器上；再向燒杯中加入80mg/L的絮凝劑(Al2(SO4)3 18H2O)，先快速攪拌1min，再慢速攪拌15min，最後靜置沉降15min。其中的上清液特細砂濃度達到國家一級排放標準。經處理的汙水中特細砂濃度大大降低，減小了特細砂對汙水處理廠後續工藝的有害影響。同時，將初沉汙泥鹼性發酵獲得的發酵上清液，加入經Al2(SO4)3 18H2O絮凝預處理後的進水中，混合均勻，加入含有活性汙泥的厭氧/好氧序批式反應器(SBR)中，在厭氧條件下攪拌2小時，然後在好氧條件下曝氣反應3小時，最後沉澱1小時，最終出水達到國家一級A排放標準。
文檔編號C02F9/14GK102815837SQ20121028553
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者陳銀廣, 葉正祥, 冉飛亞, 王冬波 申請人:同濟大學