城镇污水处理厂化学除磷的试验研究

林珲

摘要：随着国家环保部对城镇污水处理设施排放要求的提高，城镇污水处理厂面临着提标改造，强化除磷是关键。为此进行了化学除磷的试验研究，为污水处理厂升级改造提升除磷效率提供理论依据和数据支持。

关键词：污水处理厂、生物反应池、除磷药剂、投加

为切实加大水污染防治力度，保障国家水安全，以改善水环境质量为核心，国家环保部发布了《水污染防治行动计划》，其中对敏感区域（重点湖泊、重点水库、近岸海域汇水区域）城镇污水处理设施要求应全面达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准。目前我国大多数城镇污水处理厂由于以前设计上的局限性，采用单纯的生物除磷，难以为满足新排放标准的要求。南方沿海某城镇生活污水处理厂凭借专业资质，积极探索，利用该厂A²/O生物脱氮除磷工艺开展实验研究工作，论证化学辅助生物除磷以降低出水TP浓度，确保出水总磷能稳定低于0.5mg/L。

1. 项目概况

该项目建成处理规模为26万吨/日，一期工程处理能力18万吨/日，二期工程处理能力8万吨/日，均采用具有脱氮除磷的A²/O生化池处理工艺，净化后的尾水各项水质指标优于设计的二级排放标准(《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）)，部分出水水质达到了一级A排放标准。

工艺流程图如下：

A²/O生物脱氮除磷工艺具有有机物去除、脱氮、除磷三种功能的综合，因而其工艺参数应同时满足各种功能的要求。除磷和脱氮往往是相互矛盾的，在运行良好时，可以实现脱氮与除磷同时达到60%，但要维持高效脱氮的同时，又满足高效除磷是不可能的。

2. 化学除磷试验方案

1. 目的

该项目原有设计工艺在兼顾脱氮除磷的情况下，TP的去除率只能达到50~60%，出水TP无法稳定保持在0.5mg/L以下。为有效降低出水TP指标浓度，同步观察投加除磷药剂对生化系统污泥及其他出水指标的影响，特开展除磷药剂小试、药剂筛选和现场生产试验等试验工作。

2. 方案

1. 烧杯小试

首先开展除磷药剂烧杯小试和药剂筛选工作。小试阶段通过取现场生化池末端出水混合液，分别投加聚合氯化铝、复合除磷剂、硫酸铝、聚合氯化铝铁和硫酸铁除磷剂等多厂家、多型号药剂，搅拌混凝沉淀后取上清液检测总磷指标。在相同的实验条件下，筛选出除磷效果最佳、价格适中的除磷药剂。

2. 生产试验

1. 实验对象：项目二期生化池

2. 水质条件：进水TP浓度2.5~3.8mg/L ，日处理水量为8万吨。

3. 生产试验目标：二沉池出水TP＜0.5mg/L ，SS＜10mg/L，同时检测去除情况及生化池微生物的生长变化情况。

4. 生产试验时间：4月1日~4月23日。

5. 生产试验准备：

   1. 投药设施：20吨储药罐2只、加药泵2台、液位计2台等，现场安装一用一备投药设施。

   2. 投加点：在生化池末端出水口两端布设两个投加点，提升药剂与出水混合效果。

   3. 生产试验药剂：某品牌液体复合除磷剂90吨

6. 投加控制：依据小试数据并按近一周进水TP数据，先按投加量80mg/L进行投药,在二沉池出水TP连续两天监测数据＜0.5mg/L的情况下，逐步按60mg/L、50mg/L、40mg/L……递减投加量。若二沉池出水TP≥0.5mg/L，则需回调投加量。

7. 水样采集：每两小时取进水格栅后及二沉池出水水样各一瓶。

8. 化验分析：分析水样TP、SS、微生物镜检。

3. 实验实施情况

1. 1. 1. 生产试验期间药剂投加量的确定

图1：除磷剂投加量调整曲线图

本次生产试验实验依据小试数据并按近一周进、出水总磷数据，投加量由高到低以阶梯式逐步减少，初步投药量按80mg/L，若反应后二沉池出水达标，逐步降低药剂投加量。从上图中可以看出，自4月3日完成设备调试，系统稳定之后，二沉池出水稳定达标，运行人员不断下调投加量，虽然期间进水TP水质波动较大，瞬时最高值为3.87mg/L,但出水均能稳定降至0.5mg/L以下，达到新排放标准要求。生产试验结果表明，通过投加药剂在系统内进行沉析反应1~2天后出水总磷能稳定降至0.5mg/L以下。

1. 1. 2. 生产试验期间与去年同期出水TP浓度值的对比

图2： 药剂投加前后处理效果曲线图

从图2可以很明显的看出，生产试验期间日均进水TP浓度在2.22~3.66mg/L之间，均值2.78mg/L,略高于去年同期1.51~3.22mg/L，均值2.49mg/L。去年同期出水TP浓度相对较高，最高值达到2.04mg/L，且波动大，处理效果不稳定。在投加除磷剂生产试验实验期间，对二沉池出水进行了跟踪，加药1~2后二沉池出水TP日均值能稳定在0.5mg/L以下，水质稳定达标，除磷效果明显。

1. 1. 3. 生产试验期间与去年同期TP去除率对比

图3： 生产试验期间与去年同期TP去除率的对比

由图3可以看出，去年同期TP去除率在23~80%，均值46%，去除率低，且波动比较大。而本次生产试验期间，TP去除率在70~97%。自4月3日稳定投加后，TP去除率能保持90%以上，日均去除率93%，去除率较高。

1. 1. 4. 生产试验期间与去年同期出水SS浓度值的对比

图4：生产试验期间与去年同期进出水SS对比

从图4可以很明显的看出，生产试验期间进水SS日均值在64~86mg/L之间，均值77.7mg/L,与去年同期70~89mg/L之间，均值79.5mg/L相近。但去年同期出水的SS浓度相对较高，在10~12mg/L之间，去除率86.7%。在投加除磷剂试验期间，对二沉池出水进行了跟踪，二沉池出水（加药后）SS在1~8mg/L之间，去除率94.7%，除磷剂与活性污泥反应形成的矾花絮体具有助沉作用。

1. 1. 5. 生产试验期间生物相镜检情况

生产试验期间通过对生化池中活性污泥的镜检观察，菌胶团边缘清晰，结构紧密，微生物的种类、大小、数量及活性较加药前没有明显的变化，出水色度较加药前也没有明显的变化，工艺系统未见异常现象。

4. 生产试验结论

（1）根据现场试验结果表明，除磷剂除磷效果明显，投加药剂后的1~2天后出水TP即可稳定达到要求。另外，药液在强化除磷效果的同时，在系统内进行的不仅仅是沉析反应，还进行化学絮凝反应，絮凝有利于改善二沉池的沉淀效果，提高SS去除率。

（2）根据现场完成调试后稳定运行二十天的生产试验结论，运行人员在运行控制过程可根据进水TP浓度来初步判断除磷剂的投加量，当进水总磷低于3mg/L，投药量可控制在30~40mg/L左右，当进水总磷3~4mg/L，投加量提升至50mg/L左右，进水SS浓度在64~86mg/L之间，出水SS稳定在10mg/L以下,可满足新排放标准要求。

（3）本次实验投加点选择在生化池末端出水口，并且两端分设投加点，提升药液与出水混合效果，药液与出水的充分混合，是除磷效率的关键。

参考文献：

[1]王洪臣.城市污水处理厂运行控制与维护管理[M].北京：科学出版社，1997

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