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02 试验条件分析
铁碳通过微小原电池反应产生的铁离子与width=29,height=16,dpi=110的化学沉淀和Fe(OH)2的混凝作用,将磷从液相转移至固相中,实现除磷的效果。试验通过优化运行参数,工艺出水磷指标稳定低于0.5 mg/L,达到一级A排放标准,系统运行稳定,且操作简单、维护量小、能耗低。此时,铁碳微电解除磷的最佳工艺条件:铁碳比为3∶1,铁碳投加量为100 g/L,曝气量为12 m3/(h·m3),水力停留时间为4 h。
03 实际数据应用
1 工程项目应用
采用铁碳-砂滤组合进行强化除磷,相比化学法,操作简单,维护量小,从而为铁碳-砂滤的深度除磷工艺在农村生活污水中的应用,一级脱氮除磷强化提供解决思路。为分析铁碳-砂滤除磷工艺实际工程中的除磷效果,将该工艺应用于苏州市金庭镇某一农村生活污水处理项目。该项目污水处理系统采用固定床生物膜工艺,为防止铁碳板结钝化,装置通过特殊结构设计,通过机械方法使铁碳运动,互相摩擦去除氧化膜,避免长时间电解过程中阳极钝化及铁碳板结问题。项目区生活污水水质情况如表1所示。
项目设计进水水量为30 t/d,根据小试试验确定,铁碳反应池设计停留时间为4 h,反应池容积为6 m3,设定曝气量为12 m3/(h·m3),铁碳比为3∶1,铁碳投加量为100 g/L,石英砂级配为0.5~1.0、1~2、2~4 mm,滤层厚度为45 cm。为保证过滤澄清度,砂滤过滤滤速控制为1.5 m/h,石英砂过滤器反洗频次1~2次/d,每次反洗时间为15~30 min,保证过滤器持续稳定运行。
2 出水水质情况
项目稳定运行一年以上,运行期间内进水水温为11.2~27.3 ℃。项目点实际出水数据表明,系统出水各项指标均较稳定,CODCr、BOD5、NH3-N、TP、TN、SS浓度基本可达到一级A标准,其中TP浓度可稳定达标于一级B标准,说明铁碳+砂滤深度除磷工艺具有出色的稳定性。
微电解除磷去除效果如下图所示, 进水 TP 浓度为3.5~7 mg/L,平均浓度为5.64 mg/L。当进水TP浓度为3.5~5 mg/L时,出水TP浓度稳定于0.5 mg/L以下,达到一级A标准;当进水TP浓度在5~7 mg/L时,出水TP浓度稳定小于1 mg/L,达一级B标准;平均去除率为91.84%~95%。项目试验结果表明,微电解除磷-砂滤技术可有稳定高效的除磷效果,出水TP稳定达标。
系统连续稳定运行一年,按月测量铁碳质量的下降情况。铁碳质量百分比随时间的变化。持续稳定运行一年,电解材质持续释放,总质量比下降至20%,TP去除率未受影响。当运行至13个月时,TP去除率逐渐下降,表明系统铁碳添加周期可维持在12~13个月,相比传统化学加药方法,维护频次大大减少,节省大量的运维成本。
3 经济性分析
目前,大部分农村污水处理均采用化学加药辅助运行去除TP,投加PAC频率高,加大了运行维护难度及成本。铁碳-砂滤工艺初次添加铁碳满足一年以上的使用周期,减少运行维护频次,节省大量人工成本。对两种处理方式进行经济性对比分析,分析以独立项目点,除磷单独维护工作量计算,其经济性对比如下表所示。
04 结论
通过铁碳微电解将TP从液相转移至固相,再经砂滤除去,在小试和实际应用中都表现出卓越的除磷能力。在小试阶段,确定了铁碳+砂滤的最佳运行参数,铁碳反应池曝气量为12 m3/(h·m3),铁碳比为3∶1,投加量为100 g/L,水力停留时间为4 h,砂滤以0.5~1.0 mm石英砂为滤料,过滤高度为40 cm,使TP为5 mg/L的原水降至0.02 mg/L,去除率达到99.6%。在实际应用阶段,将该工艺用于苏州市金庭镇某一农村生活污水处理系统中,控制砂滤滤速为1.5 m/h,出水TP稳定于0.5 mg/L左右,达到《城镇污水厂污染物排放标准》一级B标准,证明该技术的稳定可靠性。填料更换周期可达1年,可节省大量的人工运维成本,普遍适用于分散式生活污水的处理,具有较大的推广使用价值。
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