生物化學(xué)法除磷

摘 要 研究了UNITANK工藝采用BC法以PAC為絮凝劑的除磷效果，并對(duì)生物相在各個(gè)投加劑量條件下的活性進(jìn)行了觀察。

關(guān)鍵詞 UNITANK 工藝 生物化學(xué)法 生物相

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和工業(yè)化程度的不斷提高，富含氮磷的生活污水以及含有農(nóng)藥化肥殘留農(nóng)業(yè)污水量越來越高，導(dǎo)致含有大量營(yíng)養(yǎng)成分的廢水排入封閉性水域，給受納水體造成危害。目前，我國(guó)水體特別是內(nèi)陸湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。所以，加強(qiáng)污水中磷的處理，嚴(yán)格控制排放出水中磷的含量，就顯得尤為重要。BC法是生物處理和化學(xué)處理相結(jié)合的污水處理工藝。其最顯著的特點(diǎn)是在流程中投加化學(xué)絮凝劑，其余則與普通活性污泥法類似。生產(chǎn)性試驗(yàn)（日產(chǎn)2萬(wàn)噸）表明，生物化學(xué)法具有曝氣時(shí)間短、投藥量少、處理效果好、活性污泥沉降性能好、泥齡短、除磷等特點(diǎn)，特別適用于我國(guó)重度城市污水。

本文研究表明，生物化學(xué)法除磷實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高效的除磷，對(duì)城市污水中其它的污染物也有較高的去除率，并在出水中各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)現(xiàn)磷資源的初步回收利用，因此將具有廣泛的應(yīng)用前景。

一、實(shí)驗(yàn)研究方法

UNITANK系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

UNITANK工藝又稱交替生物池，是史格斯清水公司開發(fā)的專利（SEGHERSENGINEERINGWATERNV）。它是SBR法的變形和發(fā)展，可以像傳統(tǒng)活性污泥法那樣在恒定水位下連續(xù)運(yùn)行，既能進(jìn)行好氧處理，又能進(jìn)行好氧、厭氧交替運(yùn)行，從而達(dá)到脫氮除磷的目的。UNITANK系統(tǒng)的主體是一個(gè)被間隔成3個(gè)單元的矩形反應(yīng)池，如圖1所示，3個(gè)反應(yīng)池水力相連，每池都設(shè)有曝氣系統(tǒng)；外側(cè)的兩池還設(shè)有攪拌裝置、出水堰和剩余污泥排放口。運(yùn)行時(shí)，中間池始終曝氣，兩側(cè)邊池可以間歇曝氣，同時(shí)開動(dòng)攪拌裝置，形成交替的厭氧、缺氧及好氧條件。

圖1 UNITANK系統(tǒng)流程

二、試驗(yàn)水質(zhì)及設(shè)備

1、試驗(yàn)水質(zhì)

以湖南省某知名化學(xué)廠污水為試驗(yàn)水質(zhì)，在4#泵站建立UNITANK裝置。該泵站收集UNITANK工藝生物化學(xué)法除磷試驗(yàn)研究排除的污水是生活污水和工業(yè)污水的混合污水，水質(zhì)成分較復(fù)雜。進(jìn)水CODcr濃度為（140～380）mg/L，NH+4-N濃度為（21～34）mg/L，TP濃度為（3.6～7）mg/L。碳氮比（COD/TN）基本保持在4～8的范圍內(nèi)，平均值是6.0；碳磷比（COD/TP）大多在30～70的范圍內(nèi)波動(dòng)，其中測(cè)得平均值為50。

2、試驗(yàn)設(shè)備

UNITANK試驗(yàn)裝置由碳鋼制作而成，所有表面均進(jìn)行防腐處理。系統(tǒng)由三個(gè)矩形池組成，每池大小均等，平行排列，平面尺寸2.5m€？.2m，本實(shí)驗(yàn)采用的是微孔水下曝氣。

3、試驗(yàn)試劑

絮凝劑選用液態(tài)聚合鋁（PAC），其中Al3+有效含量為30%；COD消解儀由HACH公司生產(chǎn)，硫酸鋁Al2（SO4）3·18H2O，為分析純。

4、試驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流進(jìn)藥方式加藥，即先將液態(tài)混凝劑稀釋到一定濃度，根據(jù)原水一天的流量，計(jì)量混凝劑流量加入U(xiǎn)NITANK工藝中間池。當(dāng)藥劑消耗完畢后，由人工配制藥品保證每天的藥劑需求。系統(tǒng)穩(wěn)定3d后，測(cè)定進(jìn)出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，如P，N，TP，COD等。

三、試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見表1，圖2—圖5所示。

表1 BC法藥劑投加及投加量試驗(yàn)結(jié)果

圖2 COD去除效果

圖3 硫酸根去除效果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的整體情況分析，我們從圖3和圖5中得到一個(gè)規(guī)律：-P及-N去除率隨著混凝藥劑量的增加而增大。從圖2中得出COD去除率在PAC劑量為100mg/L時(shí)達(dá)最大74.6%，然而當(dāng)劑量再增加時(shí)，去除率卻下降。在PAC劑量60mg/L時(shí)，由于出水SS突出增大，使出水COD去除率稍微有些下降；-P去除率始終隨藥劑量的增加而大幅度增加。從圖3中看出，當(dāng)PAC計(jì)量達(dá)140mg/L時(shí)，去除率達(dá)94.1%；TP去除率幾乎保持一條水平線上，在PAC投加量為20mg/L時(shí)去除率為35.3%，在60、100和140mg/L時(shí)去除率在40%左右上下有稍許波動(dòng)，說明可被混凝劑去除的TP幾乎去除完畢，再增加藥劑量也沒有效果了；-N去除率在60mg/L時(shí)降為負(fù)值，再增加投藥劑量去除率有所回升，說明混凝劑對(duì)硝化菌有一定毒性，但當(dāng)菌群適應(yīng)后去除率又很快上升。由于本試驗(yàn)主要目的為除磷，當(dāng)PAC濃度為140mg/L時(shí)才能滿足除磷要求（出水-P濃度<0.5mg/L），宜選擇140mg/L作為達(dá)到除磷目標(biāo)的濃度。以140mg/LPAF比較其與PAC去除效果差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在滿足-P去除率的同等條件下，PAF作為絮凝劑時(shí)，其COD、-N和TP去除率都大于PAC，尤其是TP去除率達(dá)70.5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PAC的去除率。因此，在經(jīng)濟(jì)核算合理的前提下，采用PAF更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

四、小結(jié)

UNITANK工藝生物化學(xué)法除磷的試驗(yàn)中，在PAC投加量達(dá)最佳條件為140mg/L，-P的出水濃度只有0.17mg/L，去除率為94.1%，COD去除率為63.3%，TP去除率為44.4%，氨氮去除率為27.1%；PAF在投加量達(dá)140mg/L時(shí)，出水PO3-4-P去除率為86.5%，但TP去除率為70.5%，COD去除率為68.2%，氨氮去除率為39.7%。因此在經(jīng)濟(jì)核算情況下選用PAF更具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

電鏡結(jié)果表明：在PAC投加量為140mg/L時(shí)，系統(tǒng)后生動(dòng)物顯著減少，說明系統(tǒng)生物相已受到較大負(fù)面影響。而當(dāng)投加量小于100mg/L，PAC對(duì)生物相影響不大。生物化學(xué)協(xié)同除磷法技術(shù)基于生物除磷系統(tǒng)較難穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且處理效果直接受到進(jìn)水磷酸鹽濃度以及C/P比值影響的現(xiàn)狀，提出在生物處理系統(tǒng)中投加化學(xué)除磷劑以保證污水處理系統(tǒng)的除磷效果。該技術(shù)不僅能很好地除磷，還能有助于有機(jī)物的去除。通過正確地估計(jì)生物除磷的能力可計(jì)算出化學(xué)除磷所需的藥劑量。經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析結(jié)果顯示，在現(xiàn)行價(jià)格體系條件下，生物化學(xué)協(xié)同法具有比普通曝氣法更優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，而且地價(jià)越高，電價(jià)越高，藥價(jià)越低，規(guī)模越大，該法就越經(jīng)濟(jì)。因此，生物化學(xué)協(xié)同除磷技術(shù)在我國(guó)具有很好的應(yīng)用前景。

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（作者單位：江漢大學(xué)文理學(xué)院生物與環(huán)境工程學(xué)部）