城市污水处理厂污水磷的化学沉淀特性及影响因素研究

【摘要】：随着城市污水处理厂污染物排放标准日趋严格,大多数污水处理厂存在出水总磷难以达标的问题,因而通常需要在一些处理工段上辅以化学除磷。但是化学除磷效果往往受实际废水水质以及不同工段工况等多种因素影响。水质等对化学沉淀除磷影响的国内外研究报道不多。本研究对西安市某污水处理厂的几种工段水质(进厂原水、污泥浓缩上清液、污泥脱出水,厌氧池澄清液、二沉池出水)进行批次化学除磷实验。目的是探明不同化学除磷药剂、水中溶解性有机物(如VFA、腐殖酸等)对化学除磷的影响以及相互之间的作用机理与沉淀产物组成,揭示城市污水处理厂不同工段水质磷的化学沉淀特征,为指导污水处理厂化学除磷奠定基础。论文得到了以下主要成果:(1)通过六种沉淀剂硫酸亚铁,氯化钙,氧化钙,硫酸铝,三氯化铁,聚合氯化铝(PAC)对几个工段水样的批次实验,得出:采用钙盐为沉淀剂的磷去除率总体上较低,而铁盐和铝盐相对效果比较好。其中,二沉池出水采用PAC和三氯化铁可以使磷去除率达70%以上;进厂原水采用铝系盐磷去除率较高,采用铁盐的磷去除率较低;厌氧池澄清液以PAC为沉淀剂可以使磷去除率达75%以上;污泥脱出水采用三氯化铁和PAC可以去除72%以上的磷酸盐;污泥浓缩水用三价铁盐,PAC去除效果较好,磷的去除率约75%。(2)快速搅拌200r/min 1min慢速搅拌50 r/min 10min,沉淀时间为30min为批次实验最佳反应条件。(3)在pH=6.5,随着VFA浓度的增加,磷去除率逐渐下降,VFA在高于60mg/L时对磷去除率影响较大,在10mg/L~50mg/L范围内影响较小;腐殖酸的加入对磷去除率影响较小,在含量为40mg/L下,磷去除率基本没有变化;超过60mg/L之后,磷去除率缓慢降低。(4)以铁盐、铝盐为沉淀剂形成的化学沉淀物主要为铁盐、铝盐自身水解产物和与磷酸盐结合的沉淀产物。总体上PAC的沉淀物种类比较复杂,沉淀物主要有AlPO4、Al2 O3、Al6P6 O24·4H2O、Al(H2 PO4)3、Al8 H12(P2O7)9、Al2P6 O18,AlH6(PO4)3·2H2O等,铁盐沉淀磷的主要产物主要有Fe(OH)3、Fe2P、Fe4(PO4)3(OH)3、Fe3 PO7等。(5)在pH=4左右,模拟计算出:磷酸铁生成速率最大。铁盐化学除磷在pH=4.5下效果好,论文分析原因有:一是此p H下铁盐的水解作用比较强,水解产生的水解产物对磷有很强的吸附作用,二是有一部分的铁盐与磷酸根直接结合。污水pH为7左右,用铁盐进行化学除磷需提前调pH。铝盐在“沉淀模式”条件下溶液偏碱性,产生的Al(OH)3(am)和Al(OH)3(s)能吸附磷酸根离子,因此磷的去除率较高。 【关键词】：城市污水 化学除磷 三氯化铁 PAC 影响因素
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1. 绪论10-26
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 废水中磷的处理方法及研究现状10-23
• 1.2.1 磷的来源10-11
• 1.2.2 废水除磷方法与工艺11-15
• 1.2.2.1 生物除磷基本原理11-12
• 1.2.2.2 生物除磷工艺12-13
• 1.2.2.3 生物脱氮除磷系统存在的矛盾及化学辅助除磷工艺13-15
• 1.2.3 化学除磷基本原理及其药剂15-20
• 1.2.3.1 化学沉淀除磷原理15-18
• 1.2.3.2 化学沉淀剂18-20
• 1.2.4 磷的化学去除影响因素20-22
• 1.2.4.1 污水水质的影响20-21
• 1.2.4.2 化学沉淀剂的影响21-22
• 1.2.5 目前研究存在的问题22-23
• 1.3 研究目标及研究内容23-26
• 1.3.1 研究目标23
• 1.3.2 研究内容23-25
• 1.3.3 技术路线25-26
• 2. 实验药品与方法26-28
• 2.1 实验药品26
• 2.2 试验水质及仪器26-27
• 2.3 分析方法27-28
• 2.3.1 常规水质指标27
• 2.3.2 乙酸的测定27
• 2.3.3 沉淀粉末的测定27-28
• 3. 沉淀剂的影响研究28-33
• 3.1 不同沉淀剂的除磷效果28-32
• 3.1.1 二沉池出水不同药剂去除效果对比28-29
• 3.1.2 进厂原水不同药剂去除效果29-30
• 3.1.3 厌氧池澄清液不同药剂去除效果30-31
• 3.1.4 污泥脱出水不同药剂去除效果31-32
• 3.2 小结32-33
• 4.不同水质及环境条件对化学除磷的影响33-50
• 4.1 不同水质去除率分析33-34
• 4.2 环境条件对化学磷去除的影响34-37
• 4.2.1 pH及药剂投加量对磷去除的影响34-35
• 4.2.3 沉淀时间对磷去除的影响35-36
• 4.2.4 搅拌条件对化学除磷的影响36-37
• 4.3 污水中初始磷浓度对化学除磷的影响37-39
• 4.4 有机物对化学除磷的影响39-44
• 4.4.1 VFA、腐殖酸对化学除磷的影响42-44
• 4.5 不同水质下的化学沉淀产物分析44-48
• 4.5.1 进水原水的化学沉淀产物XRD和扫描电镜对比图44-45
• 4.5.2 厌氧澄清液的化学沉淀产物XRD和扫描电镜对比图45-46
• 4.5.3 污泥脱出水的化学沉淀产物XRD和扫描电镜对比图46-47
• 4.5.4 污泥浓缩上清液的化学沉淀产物XRD和扫描电镜对比图47-48
• 4.6 小结48-50
• 5. 反应动力学分析50-62
• 5.1 铁盐除磷机理探究50-59
• 5.1.1 理论基础50
• 5.1.2 理论计算过程50-51
• 5.1.3 实验操作方法51-52
• 5.1.4 实验结果52-56
• 5.1.5 铁盐水解产物吸附磷酸根动力学研究以及铁盐与磷酸根沉淀模式研究56
• 5.1.6 铁盐水解产物吸附磷酸根动力学研究56-58
• 5.1.7 铁盐与磷酸根沉淀模式研究58-59
• 5.2 PAC除磷机理研究59-61
• 5.4 小结61-62
• 6.结论62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 建议63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 附录 攻读硕士学位期间的研究成果69

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