FeSO4應(yīng)用于SBBF強(qiáng)化除磷

季斌，朱雷，陳威，王健，楊開

(1.武漢科技大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，武漢 430065；2.武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，武漢430072)

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FeSO4應(yīng)用于SBBF強(qiáng)化除磷

季斌1，朱雷1，陳威1，王健1，楊開2

(1.武漢科技大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院，武漢 430065；2.武漢大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，武漢430072)

摘要：序批式生物膜濾池(SBBF)是基于序批式生物膜法的改進(jìn)污水處理新型工藝，針對(duì)SBBF處理城市污水的除磷的效果較差的弊端，通過(guò)直接投加FeSO47H2O到反應(yīng)體系實(shí)現(xiàn)協(xié)同除磷，使得該工藝能夠較好地應(yīng)用于污水脫氮除磷。Fe(Ⅱ)的投加量從0.03～0.3mM進(jìn)行協(xié)同除磷試驗(yàn)，結(jié)果表明0.2mM的Fe(Ⅱ)投加可為有效投加量。進(jìn)一步將0.2mM的Fe(Ⅱ)在進(jìn)水階段后投加到反應(yīng)體系，穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，發(fā)現(xiàn)出水的TP穩(wěn)定保持在0.5mg/L以下，而COD和氮的去除基本不受影響。-N、TN和TP的平均去除率分別為84.9%、83.2%、46.3%和88.2%。反應(yīng)器出水的各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：序批式生物膜濾池；協(xié)同除磷；混凝劑；城市污水

序批式生物膜濾池(sequencingbatchbiofilmfilter)是序批式生物膜法和生物濾池的有效結(jié)合，通過(guò)接觸氧化和過(guò)濾作用從而達(dá)到去除污染物的目的[1-2]。之前的研究表明[3]，序批式生物膜濾池通過(guò)同步硝化反硝化作用脫氮的效果較好, 由于大量的異養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)代謝可獲得較高的有機(jī)物的去除率。但是SBBF通過(guò)反硝化除磷作用和反沖洗過(guò)程排泥而達(dá)到除磷的效果，出水的TP的濃度基本上達(dá)不到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求[1-2, 4]。膜法除磷主要是依靠生物膜的脫落，然后排放到反應(yīng)系統(tǒng)外來(lái)達(dá)到除磷目的[5]，較長(zhǎng)的SRT也不利于生物除磷。

化學(xué)除磷是利用化學(xué)藥劑將水中溶解性的磷變?yōu)榉侨芙庑缘牧?，而化學(xué)協(xié)同除磷是將化學(xué)混凝劑直接投加在生物反應(yīng)池中[6]，使溶解性有機(jī)磷由水中析出而沉淀或過(guò)濾分離[7]，是一種簡(jiǎn)單有效的強(qiáng)化除磷的方法。這就需要采用化學(xué)協(xié)同除磷的方法來(lái)進(jìn)一步提高SBBF對(duì)磷的去除作用。鐵鹽和鋁鹽被廣泛運(yùn)用于強(qiáng)化反應(yīng)器磷的去除[8-11],由于鐵鹽比鋁鹽對(duì)微生物毒性更小，且硫酸亞鐵價(jià)格相對(duì)低廉,本研究采用FeSO47H2O對(duì)SBBF進(jìn)行強(qiáng)化協(xié)同除磷，旨在探索其投加方式，投加量及對(duì)污染物去除效果的研究。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)裝置

SBBF裝置見圖1所示。反應(yīng)器采用有機(jī)玻璃制造，有效高度3.5m，內(nèi)徑0.235m。底部為0.5m集水區(qū)，在集水區(qū)上面是具有曝氣盤和長(zhǎng)柄濾頭，其中,曝氣盤上開有數(shù)十個(gè)0.9mm直徑的曝氣孔，曝氣盤上面依次是1.1m的無(wú)煙煤濾料(直徑1～2mm，真實(shí)密度1 500kg/m3)和1.7m的高分子復(fù)合物生物帶填料(4mm厚，40mm寬，真實(shí)密度800kg/m3，30 000m2/m3的比表面積)，進(jìn)水口在填料的上部，每周期處理的水量通過(guò)浮球閥進(jìn)行自動(dòng)控制(H1-H2)。

圖1　SBBF實(shí)驗(yàn)裝置圖Fig.

通過(guò)控制柜來(lái)自動(dòng)控制裝置運(yùn)行，反應(yīng)器裝置的運(yùn)行方式為間歇進(jìn)水，間歇出水。原水通過(guò)管道進(jìn)水泵到反應(yīng)器，混合靜置30min，曝氣70min沉淀10min，靜置過(guò)濾出水從而進(jìn)入下一個(gè)周期。出水的初始濾速控制在5m/h左右，控制氣閥使得水中DO保持在2～3mg/L，通過(guò)控制每周期的水量使得HRT為10h，通過(guò)反沖洗排泥使SRT控制在60d左右。

1.2投藥方案

在最佳工藝參數(shù)條件下，SBBF對(duì)有機(jī)物和氮素的去除效果很高，但對(duì)磷的去除效果的欠缺，將FeSO47H2O用10mL純水溶解后，在進(jìn)水階段結(jié)束后的3min內(nèi)，直接投加到反應(yīng)器，在得出最佳投藥量之后，試驗(yàn)一個(gè)月。選擇每日正午的進(jìn)水和出水來(lái)測(cè)定氮磷和COD等指標(biāo)。由于混凝劑的投加使得反應(yīng)器的產(chǎn)泥量增多，SBBF的反沖洗周期從5d左右減少到3d左右。

1.3試驗(yàn)水質(zhì)及方法

表1　SBBF進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

2結(jié)果與討論

FeSO47H2O的投加量從0.03～0.3mM，取樣并測(cè)定各項(xiàng)水常規(guī)指標(biāo)。FeSO47H2O投加量如表2所示，圖2為不同濃度FeSO47H2O投加量下進(jìn)水和出水的總磷濃度。由圖2可知，當(dāng)FeSO47H2O達(dá)到0.2mM及以上的時(shí)候，出水總磷均在0.5mg/L以下，綜合考慮污染物去除效果和經(jīng)濟(jì)因素，F(xiàn)eSO47H2O的投加量確定為0.2mM。

表2　不同濃度FeSO47H2O投加量方案

圖2　不同濃度FeSO47H2O投加對(duì)TP去除效果的影響Fig.2　Impact of varied concentrations of FeSO47H2O on TP removal

對(duì)其效果進(jìn)一步評(píng)價(jià)，將FeSO47H2O投加量穩(wěn)定在0.2mM一個(gè)月時(shí)間，每隔一天取樣測(cè)定各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)。進(jìn)出水總磷、總氮、氨氮和生化需氧量的結(jié)果分別如圖3～6所示。

圖3　FeSO47H2O投加對(duì)COD的去除效果的影響Fig.3　effect of FeSO47H2O addition on COD removal

圖4　FeSO47H2O投加對(duì)的去除效果的影響Fig.4　effect of FeSO47H2O addition on

圖5　FeSO47H2O投加對(duì)TN的去除效果的影響Fig.5　effect of FeSO47H2O addition on TN removal

圖6　FeSO47H2O投加對(duì)TP的去除效果的影響Fig.6　effect of FeSO47H2O addition on TP removal

3結(jié)論

1)針對(duì)SBBF除磷效果差的特點(diǎn)，成功運(yùn)用硫酸亞鐵直接投加到反應(yīng)體系進(jìn)行強(qiáng)化脫氮除磷。

2)硫酸亞鐵的用量為0.2mM,可使得SBBF出水的TP在0.5mg/L以下，而有機(jī)物和氮的去除基本不受影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊開, 楊小俊, 李振華,等. 接觸氧化過(guò)濾一體化生物反應(yīng)器處理城市污水[J].環(huán)境科學(xué), 2009, 30(12):3596-3601.

YANGK,YANGXJ,LIZH,etal.Municipalwastewatertreatmentbyintegratedbioreactorofcontactoxidationandfiltrationseperation[J].EnvironmentalScience, 2009, 30(12):3596-3601.(inChinese)

[2]JIB,WEIL,CHEND,etal.Domesticwastewatertreatmentinanovelsequencingbatchbiofilmfilter[J].ApplMicrobiolBiotechnol， 2015, 99(13): 5731-5738.

[3]CHOIH,LEES,CHOIC,etal.Influenceofthewastewatercompositionondenitrificationandbiologicalp-removalintheS-DN-P-process:Effectofacetate[J].JournalofHazardousMaterials， 2008, 158(1): 151-156.

[4] 郝學(xué)凱，楊墨，周航，等. 基于優(yōu)勢(shì)工程菌構(gòu)建的組合填料SBBR法研究[J]. 中國(guó)給水排水， 2014, 30(7): 18-20.

HAOXK,YANGM,ZHOUH,etal,Build-upofSBBRpackedwithcombinedmediabasedondominantengineeringbacteria[J].ChinaWaterandWastewater,2014, 30(7): 18-20. (inChinese)

[5]YANGX,SONGH,CHENM,etal.CharacterizingmembranefoulantsinMBRwithadditionofpolyferricchloridetoenhancephosphorusremoval[J].BioresourceTechnology, 2011, 102(20): 9490-9496.

[6]LIUY,SHIH,LIW,etal.Inhibitionofchemicaldoseinbiologicalphosphorusandnitrogenremovalinsimultaneouschemicalprecipitationforphosphorusremoval[J].BioresourceTechnology, 2011, 102(5): 4008-4012.

[7] 劉真，周長(zhǎng)波，莫文婷，等. 化學(xué)輔助除磷機(jī)理研究[J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 43(1): 91-95.

LIUZ,ZHOUCB,MOWT,etal.Mechanismresearchofauxiliarychemicalphosphorusremoval[J].JournalHuazhongUniversityofScience&Technology(NaturalScienceEdition). 2015, 43(1): 91-95.(inChinese)

[8]GREGORIOCD,CARAVELLIAH,ZARITZKYNE.Performanceandbiologicalindicatorsofalaboratory-scaleactivatedsludgereactorwithphosphatesimultaneousprecipitationasaffectedbyferricchlorideaddition[J].ChemicalEngineeringJournal, 2010, 165(2): 607-616.

[9]VALVEM,RANTANENP,KALLIOJ.Enhancingbiologicalphosphorusremovalfrommunicipalwastewaterwithpartialsimultaneousprecipitation[J].WaterScienceandTechnology, 2002, 46(4/5): 249-255.

[10]WANGXJ,XIASQ,CHENL,etal.Nutrientsremovalfrommunicipalwastewaterbychemicalprecipitationinamovingbedbiofilmreactor[J].ProcessBiochemistry, 2006, 41(4): 824-828.

[11]ZAHIDWM,El-SHAFAISA.Impactsofalumadditiononthetreatmentefficiencyofcloth-mediaMBR[J].Desalination, 2012, 301: 53-58.

[12]BANUJR,DOK,YEOMI.Effectofferroussulphateonnitrificationduringsimultaneousphosphorusremovalfromdomesticwastewaterusingalaboratoryscaleanoxic/oxicreactor[J].WorldJournalofMicrobiologyandBiotechnology, 2008, 24(12): 2981-2986.

[13]OIKONOMIDISI,BURROWSLJ,CARLIELL-MARQUETCM.Modeofactionofferricandferrousironsaltsinactivatedsludge[J].JournalofChemicalTechnologyandBiotechnology, 2010, 85(8): 1067-1076.

[14]SONDHIA,GUHAS,HARENDRANATHCS,etal.Effectofaluminum(Al3+)ongranulationinupflowanaerobicsludgeblanketreactortreatinglow-strengthsyntheticwastewater[J].WaterEnvironmentResearch. 2010, 82(8): 715-724.

[15] 樊杰，萬(wàn)徐，張瓔. 磷酸鐵沉淀對(duì)生物除磷所需鉀離子的吸附競(jìng)爭(zhēng)[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2014, 37(4): 57-61.

FANJ,WANX,ZHANGY.Competitivepotassiumadsorptionsofferricphosphateprecipitationinactivatedsludge[J].EnvironmentalScience&Technology. 2014, 37(4): 57-61. (inChinese)

[16]JIB,YANGK,WANGH.Impactsofpoly-aluminumchlorideadditiononactivatedsludgeandthetreatmentefficiencyofSBR[J].DesalinationandWaterTreatment, 2015, 54(9): 2376-2381.

(編輯胡玲)

EnhancedphosphorusremovalinaSBBFbyusingferroussulfate

JiBin1,ZhuLei1,ChenWei1,WangJian1,YangKai2

(1.SchoolofUrbanConstruction,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430065,P.R.China；2.SchoolofCivilEngineering,WuhanUniversity,Wuhan430072,P.R.China)

Abstract:AsequencingbatchbiofilmfilterwasanoveltechnologybasedonSBBR.Asthesequencingbatchbiofilmfilterwasnotefficientforphosphorusremovalinthetreatmentofdomesticsewage,FeSO47H2OwasaddedtotheSBBFinordertoachievechemicalaidedbiologicalphosphorusremoval,whichwasmeaningfulfornitrogenandphosphorusremovalinwastewatertreatment.WhenconcentrationsofFe(Ⅱ)variedfrom0.03to0.3mM,itindicatedthat0.2mMFe(Ⅱ)mightbeaproperdosage.When0.2mMFe(Ⅱ)wasaddedtothebioreactorattheendofinfluentphaseforonemonth,theeffluentTPremainedstableatbelow0.5mg/L,andtheremovalofCODandnitrogenwerenotaffected.Theaverageremovalefficienciesof-N、TNandTPwere84.9%、83.2%、46.3%and88.2%，respectively.TheparametersofreactoreffluentwerestabletoachievetheAstandard“dischargestandardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplant(GB18918—2002)”.

Keywords:sequencingbatchbiofilmfilter;chemicalaidedbiologicalphosphorusremoval;coagulant;domesticsewage

doi:10.11835/j.issn.1674-4764.2016.03.008

收稿日期：2016-01-12

基金項(xiàng)目：湖北省教育廳中青年人才項(xiàng)目(Q20161116);國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2014BAL04B04)；武漢科技大學(xué)青年科技骨干培育計(jì)劃(2016XZ033)

作者簡(jiǎn)介：季斌(1987-)，男，主要從事污水處理工藝及環(huán)境微生物學(xué)研究，(E-mail)binji@wust.edu.cn。

Foundationitem：YouthFoundationbyHubeiMinistryofEducation(No.Q20161116);NationalScienceandTechnologyPillarProgram(No. 2014BAL04B04)；ThePlanforOutstandingYoungTeachersofWUST(No. 2016XZ033)

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-4764(2016)03-0053-05

Received:2016-01-12

Authorbrief：JiBin(1987-),maininterests:wastewatertreatmentprocessandenvironmentalmicrobiology,(E-mail)binji@wust.edu.cn.