CN104310604B - 一种阻垢分散剂在活性污泥法处理高磷高钙废水中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于活性污泥处理高磷高钙废水中的阻垢分散剂，由下列原料配制而成：丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸、多氨基多醚基甲叉膦酸。将其用于活性污泥处理高磷高钙废水中，有效地抑制了部分钙盐在活性污泥表面的沉积，使得钙盐对活性污泥体积指数的压缩性得到缓解，从而使得活性污泥絮凝体积有所释放，使其保持了较好的生物活性，产泥速率降低，明显减少了污泥中无机灰分的含量，减少了钙泥的产出量，提高了COD的去除率。

Description

一种阻垢分散剂在活性污泥法处理高磷高钙废水中的应用
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别涉及一种用于活性污泥处理高磷高钙废水中的阻垢分散剂。
背景技术
高磷高钙废水是明胶生产过程中经浸酸工序和浸灰工序段排水混合后回收磷酸氢钙而外排的废水，主要含Cl-、Ca2+、PO4 3-等离子和核酸、氨基酸、蛋白质及其它N、P等有机质，COD高达3000mg·L-1以上，Cl-浓度高达3％以上，具有弱酸、高Ca2+、高Cl-、高蛋白质的特性，治理难度大，处理费用高。这些废水排放到环境中造成水质的富营养化，甚至有时使水质发黑变臭，使环境受到污染，对人类的生态环境(特别是水环境)带来相当严重的危害，直接或间接地影响人们的生活质量和生命健康。
目前对于高磷高钙废水的处理有多种方法,如生物法、物理法、化学法等。但生物处理相对于物理、化学等处理方法，具有经济高效的优点，而且废水处理过程可以达到无害化。但是由于明胶废水水质的特殊性，给生物处理带来了一定的困难。在废水生物处理过程中，有机物污染物中碳、氢、氧等元素被生物氧化成CO2气体和水，从而将有机污染物从废水中去除，高磷高钙废水中，不但会产生磷酸钙沉淀，而且它的高钙高有机污染特点，使有机污染物中碳元素生物氧化生成的CO2不能释放到大气中，而是被废水中的钙离子捕获，生成CaCO3沉淀沉积于底泥，随着生物处理系统运行时间的增长，碳酸钙和磷酸钙不断被积累，污泥中沉淀物含量不断上升，微生物含量不断减少，污泥活性不断降低。对生物处理系统的正常运行造成一定影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题：在用活性污泥法处理高磷高钙高浓度有机物废水时大量沉积物积累到活性污泥中从而使其活性不断减弱、产泥速率增大，COD去除率降低。本发明旨在提供一种阻垢分散剂，可以用于活性污泥处理高磷高钙废水的工艺中，抑制部分钙盐在活性污泥表面的沉积，使得钙盐对活性污泥体积指数的压缩性得到缓解，活性污泥絮凝体积有所释放，从而使其保持了较好的生物活性；减少污泥中无机灰分的含量，从而减少了钙泥的产出量；提高COD去除率，整体处理效果明显提高。
本发明公开了一种用于活性污泥处理高磷高钙废水中的阻垢分散剂，由下列重量份数的原料配制而成：
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15～22份
2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸10～15份
多氨基多醚基甲叉膦酸15～20份
本发明通过以上三种原料不同比例的混合，取得良好的协同效应，对无机成垢离子及无机垢具有高效的螯合增溶、晶格畸变和静电分散作用。本发明的使用量一般为每升废水用量0.4mg/L。
制备方法：本发明的阻垢分散剂，各组分按照一定重量比例混合配制成均匀溶液。即可制得阻垢分散剂。
本发明用于活性污泥处理高磷高钙废水中，可有效的抑制碳酸钙和磷酸钙在活性污泥表面上的沉积，对无机盐结晶过程产生一定的影响，使形成的无机垢不易沉积而是分散在水中，从而使活性污泥保持了较好的生物活性，降低高钙对活性污泥处理的影响，提高了废水处理效果。
本发明是一种全有机低磷复合水处理药剂，稳定性好，不易分解，药效持续时间长。
附图说明
图1MLSS对比图。
图2SVI对比图。
图3COD去除率对比图。
具体实施方式：
实施例1
取丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15重量份、2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸15重量份、多氨基多醚基甲叉膦酸15重量份，经混合搅拌制成。
实施例2
取丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物19重量份、2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸12重量份、多氨基多醚基甲叉膦酸20重量份，经混合搅拌制成。
实施例3
取丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物22重量份、2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸10重量份、多氨基多醚基甲叉膦酸15重量份，经混合搅拌制成。
为说明本发明对活性污泥处理高磷高钙废水的阻垢分散效果，下面用上述实施例对其性能来进一步说明。下述实验水质为某明胶公司CaHPO4回收工艺段生产废水经用碱调PH值为中性的进水水样。
实验进水水质条件如下表
项目 COD Ca2+ Cl- NH3-N TP 浊度 pH
单位 (mg/L) g/L g/L mg/L mg/L NTU /
数值 1500～2800 12.0～13.0 2.6～2.8 67.7 24.6 48 7.0～8.0
活性污泥培养驯化后(驯化过程中每周期均加入0.4mg/L相应种类的阻垢分散剂)，处理系统在高磷高钙废水与自来水体积比为2︰1及阻垢分散剂投加量为0.4mg/L的工况条件下进行试验运行。同时进行不加阻垢剂情况下的对比实验。选取连续的六天出水的相关指标进行对比分析。
1、阻垢分散性能的测定
根据进、出水中的钙离子浓度变化来计算阻垢率。阻垢率的计算公式为：
η＝[(C2-C0)/(C1-C0)]×100％
式中:
C0——水样中无阻垢剂时,实验后出水水样中钙离子浓度数值，g/L；
C1——实验前水样即进水水样的钙离子浓度数值，g/L；
C2——水样中加阻垢剂时，实验后即出水水样中钙离子浓度数值，g/L；
η——阻垢率，％。
从实验数据可以看出，本发明阻垢分散剂加入到活性污泥处理高磷高钙废水中表现出了高效的阻垢分散性能。
2、MLSS的测定
MLSS为混合液悬浮固体浓度(重量法)，是指曝气池中混合液的活性污泥浓度，即单位容积混合液内所含有的活性污泥固体的总质量。
从图1中可以看出，加入阻垢分散剂的反应器MLSS值由初始值10480mg/L缓慢上升至第6周期的11470mg/L，污泥浓度增加速率，即产泥速率为6.875mg/L·h，在第5周期MLSS值的突然降低，是因为曝气过程中系统产生大量泡沫，引起污泥流失(磷钙废水生物处理中的泡沫问题较常见，需要进一步研究)。未加阻垢分散剂的反应器MLSS值在初始值15680mg/L基础上整体呈上升趋势，且其值整体明显高于加入阻垢剂的反应器，污泥浓度增加速率，即产泥速率为17.43mg/L·h。两条曲线总体呈上升趋势，这是因为水中钙盐的逐渐沉积，使污泥中无机灰分不断增加，污泥总量增加，从而使得污泥浓度不断上升，但是比较产泥速率，投加阻垢剂可明显降低产泥速率60.56％，使得排泥周期延长，达到污泥减量化的目的。
3、SVI的测定
SVI为污泥体积指数，能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能。
从图2中可以看出，加入阻垢分散剂反应器的SVI值由初始的35.88mL/g缓慢下降到第6周期的24mL/g左右，6个周期运行完毕后SVI的减少量为11.88mL/g，SVI压缩速率(SVI的减少量/(6×24))为0.08mL/g·h；未加阻垢分散剂反应器的SVI值由第1周期的50mL/g急速下降到第3周期的18.44mL/g，随即在第4周期又发生较大向上的波动，至第6周期的下降至13mL/g左右，6个周期运行完毕后SVI的减少量为37mL/g，SVI压缩速率为0.26mL/g·h，从总体趋势上观察，两条曲线的都是下降的，这是由于进水中Ca2+浓度较大，使污泥中无机灰分不断增加，污泥的重量增大，使活性污泥系统具有较高的压缩性，使得污泥体积指数不断减小，但是比较SVI值压缩速率，投加阻垢剂后污泥体积指数压缩速率减少了69％，说明投加阻垢剂可使钙盐对污泥的压缩作用得到缓解，污泥的絮凝体积有所释放，从而使得吸附、传质等生物活性作用增强，同时从曲线形态来看，阻垢剂的使用使SVI的值相对稳定，说明阻垢剂可使污泥耐钙盐冲击作用增强。
4、CODCr的测定
从图3中可以看出，加入阻垢分散剂的反应器COD去除率明显高于未加阻垢分散剂反应器的COD去除率，平均相差16.25个百分点；数值上下波动较小。这是因为阻垢剂抑制了钙盐在活性污泥表面的沉积，使活性污泥得以保持较好的活性，从而体现出较高的COD去除率。

Claims (1)

1.一种阻垢分散剂在活性污泥法处理高磷高钙废水中的应用，其特征在于，该阻垢分散剂由下列重量份数的原料配制而成：
丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物15～22份
2－膦酸基丁烷－1，2，4－三羧酸10～15份
多氨基多醚基甲叉膦酸15～20份，
所述阻垢分散剂的使用量为每升废水用量0.4mg/L；
所述的高磷高钙废水是，明胶生产过程中经浸酸工序和浸灰工序段排水混合后回收磷酸氢钙而外排的废水，水质条件如下COD含量1500～2800mg/L，Ca2+含量12.0～13.0g/L，Cl-含量2.6～2.8g/L，NH3-N含量67.7mg/L，TP含量24.6mg/L，浊度含量48NTU，pH值7.0～8.0。
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