CN1138011A

CN1138011A - 改进的废水脱磷方法

Info

Publication number: CN1138011A
Application number: CN96104354A
Authority: CN
Inventors: J·F·布塞利; M·德纳特; P·艾马里希
Original assignee: Elf Atochem SA
Current assignee: Arkema France SA
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1996-01-20
Publication date: 1996-12-18
Also published as: FI960279A; FI960279A0; FR2729653B1; NO960219D0; NO960219L; US5759401A; EP0722906A1; FR2729653A1; KR960029243A; JPH08229574A; CA2167649A1

Abstract

本发明涉及一种改进的废水脱磷方法。

这个方法在于：在需氧介质中生物氧化步骤的上游和下游同时加入凝结剂。

Description

改进的废水脱磷方法

本发明涉及一种从废水中除去磷的方法。

在阴沟水和其它废水中存在大量的磷化合物，尤其是正磷酸盐成为称之水体加富过程(富养化)现象的一部分原因。

过量富含磷造成湖泊和河流中生长的藻类和/或植物不可抑制的发育，因此大大改变了这些水的生物和物理-化学的特性，使水的可饮性的处理变得更困难。

为了达到磷的含量符合目前标准，注入到所述介质中的各种城市废水和工业废水应成为通常称之脱磷(dephosphatation)的专门处理课课。

往往采用生物处理、或物理-化学处理或这两种处理方法的组合方法除去所述废水中的磷。

生物脱磷是基于需氧/厌氧顺序交替改变，以便通过微生物改变调节合成多磷酸盐的酶平衡。这样，在固体物质中积累了磷。

为了是在有利的生物脱磷条件下进行脱磷，必需提供大量的可生物降解的有机物料。

DCO(化学需氧量)对NTK(总的有机含铵氮)是特别重要的参数。

若人们希望完全脱氮而不影响脱磷，则DCO/NTK的比应至少等于7.5。DCO/P的比越高，除去越多。

这种方法具有很多优点。具体地，该方法不需要添加补充化学试剂。造成增加的污泥不多，还导致部分除去氮。

然而，该方法具有的缺陷是，除去磷的效率取决于外部温度、DCO量和流量的规律性。在大部分情况下，其效率不超过60％。

物理-化学脱磷在于用诸如铁或铝之类的金属离子除去磷。

这种处理构成了在通常完整的生物站方法之外完成生物脱磷。

在通常的城市废水处理的情况下，一种设备可以包括根据待处理水的组成和法律所规定的目标证明是可行的各种处理。

一般可能碰到诸如除金属网、除沙和除油之类的机械处理；第一次倾析步骤；生物脱磷步骤；在池中所述的“活性污泥”通气步骤和第二次倾析步骤。

“活性污泥”一般是由在需氧介质中破坏含碳污染物的微生物和细菌组成。

这些设备的性能因采用诸如过滤和/或消毒之类的第三种处理而可能得到改善。

没有凝结剂时，第一次倾析能除去5-15％磷。这主要涉及在这个步骤自然沉淀的粒子(构成的)磷。这种粒子构成的磷的存在取决于诸如石灰的硬度(磷酸钙的沉淀Ca₃(PO₄)₂)、pH、温度、浓度、磷的性质···

当除去有机物料时，构成活性污泥的细菌生物体发育需要有必不可少的矿物元素，如氮(7-10％)和磷(2-3％)。一般地，每100克除去的DBO5(5天培养后生化需氧量)消耗1克磷。

在一定的时间内不给活性污泥通气时，产生生物脱磷作用。随后观察到在厌氧期间液相中磷的盐析现象，然后当重新对其通气时所述的污泥“过吸附”。所述的污泥中磷含量以干物质计可以达到6.5％，甚至7％。生物脱磷需要不可忽略不计的碳源，正是这种原因，从废水中除去总磷的效率是40-70％。

这种效率是很不够的，这种操作方式因此不能达到各种法律约束所规定的目标，这些法律约束提倡排放的磷含量越来低。具体地，1991年5月21日的CEE91/271指示和1994年6月3日的法国法令提倡除去磷的效率达到80％以上，残留磷的含量低于1mg/l。

为了非常好地生物除去废水中的磷，还补充使用一般定义为凝结剂的凝结反应物，这种凝结剂是以铁和/或铝金属盐或碱土金属盐为主要成分组成的。

对于所述的生物站，物理-化学脱磷的性能直接与选择的所述凝结剂的加入点有关。

这样，在第一倾析器(预沉淀)中加入凝结剂能够除去约80％的磷，另外还减轻了生物处理。然而，很难控制反应物的浓度，在很好的情况下都需要过量，其缺点是增加了污泥的体积，并可能影响生物处理。

在澄清(后沉淀或第三次处理)后加入凝结剂能够节省反应物的量。在这种情况下，必需采用第三次澄清除去沉淀的磷酸盐。这种操作方式对于发展大容量设备来说造成很大的、可成为严重困难的投资。

在通气的池中加凝结剂(共沉淀)，尽管构成投资-凝结剂消耗的最佳折中方案，但不能遵守1991年5月21日CEE91/271指示和1994年6月3日法国法令的值。

现在发现一种废水脱磷的方法，该方法包括机械予处理(1)、需氧介质(2)中生物氧化和澄清(3)的相继步骤，其特征在于在需氧介质(2)中生物氧化步骤上游和下游同时加入至少一种凝结剂。

本发明方法还可以包括如第一个倾析步骤(4)和在厌氧介质(5)中生物脱磷步骤之类的补充步骤。

第一个倾析步骤一般位于在机械予处理步骤(1)之后和生物脱磷步骤(5)之前。其生物脱磷步骤位于生物氧化步骤(2)之前。

在这些配置中，上游加凝结剂位于第一澄清步骤(4)和/或生物脱磷步骤(5)之后。

附图1列出的图(I)-(IV)表示本发明方法的可能的、非限制性的配置。

在附图1中，(1)代表机械予处理步骤，(2)代表在需氧介质中生物氧化步骤，(3)为澄清步骤，(4)为第一次倾析步骤，(5)是在需氧介质中生物脱磷步骤，箭头→表示凝结剂加入点，字母(U)代表在(2)的上游加入，字母(D)代表在(2)的下游加入，字母(E)代表待处理公用水进口而字母(S)代表已处理的水的出口。

根据本发明，机械予处理(1)可以包括诸如除金属网、除沙、除油···之类的各种操作。

本发明可使用的凝结剂选自于铁和/或铝的金属盐或碱土金属盐。

作为说明，这种盐可列举氯化铁FeCl₃；硫酸铁；硫酸铝Al₂(SO₄)₃·xH₂O；氯化铝AlCl₃；通式如下的聚氯化铝：Al_n(OH)_mCl_3n-m，式中n是任意的数，3n-m是正数，m和n是正整数，所述的聚氯化铝还可能含有多价阴离子Y，其阴离子选自于硫酸、磷酸、多磷酸、硅酸、羧酸阴离子，Y/Al摩尔比优选是0.015-0.4；聚氯化铁；铁和铝的混合聚氯化物；氯磺酸铁和氯化钙。

根据本发明，可以使用由至少二种上述金属盐组成的混合物。

若在上述金属盐中加入如聚丙烯酰胺之类的有机聚合物，也不超出本发明的范围。

本发明尤其适合使用氯化铝AlCl₃。

根据本发明，凝结剂一般以水溶液的形式加入。

在生物氧化步骤(2)的上游和下游分别和同时加入凝结剂的重量百分数，以待加入的总量计为90％至10％，优选为80％至20％，对于下游加入，以待加入的总量计为10-90％，优选为20-80％。

(Me/待除去的磷)的摩尔比(以下称之Me/P)，其中Me代表作为凝结剂使用的一种或多种盐中的一种或多种金属，可能随公用水的磷比率而变化，或者当加入凝结剂受磷的比率控制时则保持不变。一般地所述比例为0.1-1.5，优选为0.2-0.8。这个比例值低说明凝结剂消耗少。

本发明的方法具体地能达到已处理水中的磷含量低于1毫克/升。

还看到了随着时间的推移在站出口的水中磷含量的规律性。事实上，人们观察到很少“点”高于1毫克/升。这样对废水脱磷设备的可靠性提供了帮助。

另外，对于同样的摩尔比Me/P，人们观察到：本发明的方法，即可指定作为双加入法的方法，可以达到高除磷的百分数，超过所述的任何单加入法的百分数。

其除磷百分数达到90％，甚至95％或更高。

其优点是能降低使用凝结剂的量，因此，导致泥浆体积减小。

下面的实施例对本发明作了说明。

实施例

在具有处理容量为100000eq/habitant并具有附图1内图(III)布局的生物站中进行下面的试验。

在这个站，废水经过机械予处理步骤(1)(除沙、除金属网、除油)，然后送到所谓的厌氧池，在池中进行生物脱磷步骤(5)。厌氧消化是以在没有氧的情况下和温度约25℃时特定细菌活性发展变化所表征的。

然后将废水加入所谓的“需氧”池中，在池中进行生物氧化步骤(2)。

这个池是所谓的“活性污泥”池。

再将废水液流送到澄清器以便在其中进行澄清步骤(3)。

在这些澄清器中，将所述的液流与这些悬浮污泥分离。

上清液构成了站(S)的出口水。已倾析的污泥被收集并送到浓密机(在附图1中图(III)上未给出)，在浓密机中提取大量的可循环的水。将已浓密的污泥脱水，然后使其增值，在农业上尤其如此。

后面定义：

◆-厌氧加入：在进行生物氧化步骤(2)的“需氧”池上游加入(U)凝结剂，

◆-需氧加入：在进行生物氧化步骤(2)的“需氧”池下游加入(D)凝结剂，

◆-双加入，在进入生物氧化步骤(2)的所述“需氧”池上游(U)和下游(D)同时加入凝结剂。

试验条件

使用AlCl₃重量含量是26％的氯化铝AlCl₃水溶液作为凝结剂。

后面以每立方米待处理水的26％氯化铝AlCl₃水溶液克数表示加入的凝结剂的量。

除去磷的试验按下述的三个相继阶段进行：

◆在试验的第一阶段(A)30天，在厌氧池出口，于(2)的上游，进行一次加入AlCl₃水溶液，即所述的“厌氧加入”加入。

◆在试验的第二阶段(B)23天，进行两处同时加入水溶液AlCl₃，以加入的总量计上游加入(U)为80％(重量)，下游加入(D)为20％(重量)，这些加入称之“双加入”。

◆在试验的第三阶段(C)38天，在需氧池出口，也就是说在(2)的下游，进行一次加入水溶液AlCl₃，所述的“需氧加入”加入。

在这三个阶段(A)、(B)、(C)中，加入的AlCl₃水溶液量如下：

◆对于阶段(A)：63克/立方米，

◆对于阶段(B)：63克/立方米分配如下：

*厌氧加入(U)为49克/立方米，即80％总量，

*需氧加入(D)为14克/立方米，即20％总量，

◆对于阶段(C)：52克/立方米。

分析

对公用水(E)和该站出口水(S)进行磷的分析。除了总的测定磷外，还控制下述参数：

◆pH，

◆悬浮物质(MeS)，

◆化学需氧量(DCO)。

对每天的平均样品进行分析。

进入附图1内图(III)上站(E)中的待处理公用水的特性列于表1。

表1

人们可以看到，总磷含量的最大值与最小值之差是很大的。然而，涉及DCO和MeS三个阶段的平均值是非常接近的。相反地，如果对每个阶段的平均值相互进行比较，其差是小的。关于pH，人们观察到阶段之间的差异不大。相反地，每个阶段的最小值与最大值之间的差是相当大的。

在表2中，我们列出了进入该站的待处理公用水中的磷含量，以及根据本发明双加入方法和根据厌氧单加入方法和需氧单加入方法在该站出口(S)已处理水中的磷含量。

表2

人们观察到：双加入，即在(2)的上游和下游同时加入凝结剂，能达到残余的磷含量比1毫克/升低得多。

此外，这些结果是非常有规律的，而且这些“点”残留的磷是低得多的。由附图2唯一的图可以看到这一点，该图表示站出口每天的磷含量。

在这个图上，P代表站出口的磷含量，毫克/升：J代表每个阶段的天数：---×---代表厌氧加入(阶段A)，---·---代表双加入(阶段B)，和---◇---代表需氧加入(阶段C)。

在表3中，我们列出了单加入方法(厌氧加入)和本发明方法(双加入)的Al/P摩尔比及脱磷的效率。

表3

人们看到，对于相同的Al/P摩尔比，其摩尔比是0.36，用本发明的双-加入方法得到高除磷的效率。这个效率是93％，比用厌氧单加入方法得到的效率87％高得多。

在表4和5中，我们分别列举了进入该站的待处理公用水的化学需氧量(DCO)和悬浮物质含量(MeS)，并列举出根据本发明双加入方法和根据厌氧单加入方法及需氧单加入方法在该站出口(S)已处理水的化学需氧量(DCO)和悬浮物质含量(MeS)。

表4

人们未看到需氧加入与双加入之间的DCO(表4)减弱。相反地，观察到在厌氧加入的情况下结果不太好。

表5

双加入能达到很低的MeS含量(表5)

Claims

1.一种废水脱磷的方法，该方法包括机械预处理(1)、需氧介质中生物氧化(2)和澄清(3)等相继步骤，其特征在于：在需氧介质中生物氧化步骤(2)上游或下游同时加入至少一种凝结剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：它还包括位于在需氧介质中生物氧化步骤(2)之前的厌氧介质中生物脱磷步骤(5)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：它还包括位于机械予处理步骤(1)之后和厌氧介质中生物脱磷步骤(5)之前的第一次倾析步骤(4)。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其特征在于：上游的凝结剂加入位于第一次倾析步骤(4)和/或厌氧介质中生物脱磷步骤(5)之后。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，凝结剂选自于铁和/或铝金属盐或碱土金属盐。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于凝结剂是氯化铁FeCl₃；硫酸铁；氯化铝AlCl₃硫酸铝；聚氯化铝，铁和铝的混合聚氯化物，聚氯化铁和氯化钙。

7.根据权利要求5或6中任一权利要求所述的方法，其特征在于凝结剂是氯化铝AlCl₃。

8.根据权利要求5-7中任一权利要求所述的方法，其特征在于凝结剂是呈水溶液形式。

9.根据权利要求l-8中任一权利要求所述的方法，其特征在于：在生物氧化步骤(2)的上游和下游分别和同时加入凝结剂的重量百分数，上游加入以待加入的总量计为90％至10％，优选为80％至20％，下游加入以待加入的总量计为10-90％，优选为20-80％。

10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的方法，其特征在于Me/P摩尔比(其中Me代表金属盐中的金属而P代表待除去的磷)为0.1-1.5，优选为0.2-0.8。