污水厂化学除磷工艺

　　2007年的太湖蓝藻爆发事件使得水体富营养化成为人们关注的焦点。污水中的磷更是水体富营养化的主要成因之一，因此除磷研究越来越得到水处理领域的重视。目前，城镇污水处理厂使用的除磷方法主要包括生物除磷和化学除磷。但生物除磷的稳定性较差，且易受到进水水质的影响，大部分污水处理厂为满足一级A或其他地方排放标准，对于TP通常采用生物除磷+化学除磷的方法。为确保出水TP达标，在化学除磷阶段，污水处理厂常常投加过量的除磷药剂。因此，为了更加精确地核算除磷药剂的药量，引入了投加系数β，它表示除磷药剂与磷的摩尔比。通常，城镇污水处理厂的β值约为2~3。在化学除磷污泥中，含有1~2倍未充分利用的除磷药剂。为有效利用这部分未充分利用的药剂，提高除磷药剂的利用率，减少除磷药剂的用量，降低运营成本，苏州某污水厂计划对现有工艺进行改造，将化学除磷污泥直接引入到二沉池进水中，降低二沉池出水TP浓度，从而可以实现降低后续化学除磷的加药量、减少运营成本的目的。根据相关工况核算，化学除磷污泥中含有未充分利用的除磷药剂PAC约30mg/L。化学除磷污泥排放量约占二沉池总进水量的1%左右。本文主要通过实验验证化学除磷污泥的可利用性，并对化学除磷污泥对二沉池出水的TP去除效率进行具体分析。

　　一、实验内容与方法

　　1.1污水处理厂概况

　　本试验选取苏州某厂作为研究对象。该厂是一座以A2/O为主体，混凝沉淀为深度处理的，处理生活污水为主的城镇污水处理厂。处理规模为15万m3/d，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GN18918-2002)的一级A标准。具体改造工艺流程如图1所示

　　1.2原水水质

　　取二沉池进水作为原水主要水质如表1所示。

　　在水样中含有活性污泥，污泥浓度约为3000~4000mg/L。由于活性污泥中含有释磷菌，在厌氧条件下会释放磷，从而影响实验结果，因此水样放置时间不宜过长。

　　1.3仪器、试剂和测定方法

　　实验试剂：聚合氯化铝(PAC)，Al2O3的质量分数≥10%，工业级测定方法见表2。

　　二、实验分析与结果

　　2.1投加系数β与除磷效率的关系

　　首先根据化学除磷的烧杯实验确定投加系数β与除磷效率的关系。

　　根据《德国ATV-A131标准》，除磷效率与除磷药剂投加量的关系可表示为：

　　η=k1+k2lgβ

　　式中：

　　η―除磷效率，%

　　k1、k2―经验常数

　　β―投加系数，(n(Me))/(n(P))

　　取二沉池进水作为原水水样，以PAC作为混凝剂进行烧杯实验。实验步骤如下：在1L的二沉池进水中，分别加入β值为1~4的PAC，快速搅拌1min后，静置30min，取上清液测量TP浓度。实验中测得原水水样的污泥浓度为3.486g/L，二沉池进水的TP浓度为1.37mg/L。此时，lgβ与除磷关系的见图2。可知，加入PAC后，lgβ与磷的去除率呈现良好的线性关系。随着β值的升高，除磷效率也呈现升高趋势

　　2.2化学除磷污泥对TP的去除效果

　　为了具体验证回流污泥的除磷效果，在1L的二沉池进水，加入化学除磷污泥作为混凝剂进行烧杯实验，连续测定6天。实验结果如图3所示。

　　由图3分析可知，化学除磷污泥对水样中的TP有一定的去除效率，去除率可达到12%~19%，平均去除率为16%。将其代入之前的数学模型可知，回流污泥的除磷效率与β值为1.52时相似，此时对应PAC的投加量约为22.75ppm。

　　2.3投加点与除磷效果的关系

　　当PAC投加量为22.75ppm时，理论可去除2.74mgPO43-，而本试验的去除量仅有0.081~0.295mg，与理论值差异较大，考虑到二沉池进水中含有活性污泥，可能会影响混凝絮凝反应。因此针对二沉池进水与出水的化学除磷效果进行了对比试验。实验结果如图4所示。

　　由图4分析可知，对于二沉池的进水与出水，其除磷效果都随着PAC投加量的增加而增加，但二者差异较大。当PAC投加量为30ppm时，二沉池进水与出水的TP去除量分别为0.25mg与0.68mg。当投加量增至60ppm时，二者TP去除量分别为0.49mg与0.87mg。因此，在二沉池进水与出水中投加相同ppm的PAC时，后者可去除更多的TP。

　　试验结果与白向兵等的实验结果相似。原因可能为二沉池进水中含有较多的活性污泥，而活性污泥中较高的SS会消耗一部分PAC，从而影响了PAC对TP的去除效果。

　　2.4化学除磷污泥对其他水质指标的影响

　　烧杯实验同时还考察了化学除磷污泥对其他水质指标的影响。在1L的二沉池进水中加入化学除磷污泥，快速1min搅拌后，测其SV30与SVI。静置30min后，取上清液测其SS，COD。连续测定六天，六天的实验结果如表3所示。

　　从表3可以看出，活性污泥的SV30平均降低了10%，SVI平均减小了7%，结果说明投加化学除磷污泥可以改善活性污泥的沉降性能，与傅金祥等的试验结果一致。对于SS，未投加化学除磷污泥时，水样中的SS约为7~16mg/L，投加化学除磷污泥后，SS降低至6~12mg/L，平均去除率为11%~25%。这表明化学除磷污泥对SS有一定程度的去除效果。化学除磷污泥对COD也有一定程度的去除效果，去除率在9%~19%之间。

　　分析原因可能为化学除磷污泥中为充分利用的PAC中含有的Al3+中和了污泥上的负电荷，改善了污泥粒径大小，有利于絮凝沉淀。同时，由于形成的Al(OH)3具有吸附作用，可以吸附一部分SS，从而去除SS，降低COD。

　　三、结论

　　(1)在二沉池进水投加化学除磷污泥可有效去除TP，去除率均值为16%。其作用相当于在二沉池进水投加22.75ppm的PAC。

　　(2)在二沉池进水投加化学除磷污泥可提高污泥的沉降性能，平均污泥SVI可降低7%。并且可有效去除COD、SS，去除率均值分别为10%，18%。

　　(3)若采用该技改，通过测算，全厂可以减少运行成本约17万元/年。（来源：光大水务(苏州)有限公司）