強(qiáng)化污水除磷效果的措施探討

朱學(xué)紅 馬勤增

(漯河市水務(wù)投資有限公司，河南 漯河 462000)

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強(qiáng)化污水除磷效果的措施探討

朱學(xué)紅 馬勤增

(漯河市水務(wù)投資有限公司，河南 漯河 462000)

結(jié)合某城鎮(zhèn)污水處理廠的工程概況，介紹了其污水處理工藝流程，并提出了改善氧化溝內(nèi)溶解氧濃度、科學(xué)選配除磷劑、提高藥劑混合強(qiáng)度等除磷措施，既達(dá)到了污水處理標(biāo)準(zhǔn)，又降低了藥劑費(fèi)用。

污水處理，生物除磷，化學(xué)除磷，除磷藥劑

1 工程概況

某城鎮(zhèn)污水處理廠，2008年開(kāi)工建設(shè)，一期設(shè)計(jì)處理規(guī)模為6.0×104m3/d，采用2000型改良氧化溝工藝，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：CODCr≤350 mg/L，BOD5≤150 mg/L，SS≤200 mg/L,NH3-N≤30 mg/L,TN≤40 mg/L，TP≤5 mg/L，出水標(biāo)準(zhǔn)為GB 81918—2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。該工程主要設(shè)計(jì)工藝參數(shù)為：污泥負(fù)荷0.059 kg BOD5/(kg·MLSS·d)，容積負(fù)荷0.295 kg BOD5/(m3·d)，污泥齡18 d，設(shè)計(jì)水溫最高30 ℃、最低13 ℃，水力停留時(shí)間18.4 h。該污水處理廠2009年5月開(kāi)工建設(shè)， 2010年11月建成投運(yùn)，其工藝流程如圖1所示。

2 運(yùn)行工況

該污水處理廠2013年即達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，整個(gè)污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行情況較為穩(wěn)定，各項(xiàng)出水指標(biāo)除TP時(shí)有超標(biāo)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均滿足GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。從2014年2月份開(kāi)始，該污水處理廠來(lái)水量一直保持在6.5×104m3/d以上，最高日進(jìn)水量達(dá)到了8.12×104m3/d，進(jìn)水水質(zhì)也發(fā)生了一定變化，特別是進(jìn)水TP一直較高，TP最高瞬時(shí)值甚至達(dá)到了65 mg/L，其實(shí)際進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)與設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)對(duì)比如表1所示。

通過(guò)對(duì)表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比可知：出水水質(zhì)指標(biāo)CODCr，BOD5，SS,NH3-N和TN均能滿足設(shè)計(jì)要求，只有出水TP有超標(biāo)現(xiàn)象。為解決出水TP超標(biāo)的問(wèn)題，該廠采取了諸多運(yùn)行措施，以期達(dá)到降低出水TP的目標(biāo)。

表1 進(jìn)、出水水質(zhì) mg/L

3 除磷措施

3.1 提高生物除磷的工藝措施

由生物除磷的機(jī)理可知，只有除磷菌在厭氧條件下進(jìn)行充分釋磷，才能實(shí)現(xiàn)除磷菌在好氧條件下大量的吸收磷。相關(guān)研究表明[1]，除磷菌在厭氧條件下釋放1 mg的磷可以在好氧區(qū)吸收2.54 mg的磷。

1)降低進(jìn)水跌水曝氣強(qiáng)度，減少進(jìn)水溶解氧對(duì)系統(tǒng)的影響。

該污水處理廠分兩期建設(shè)，在進(jìn)行一期建設(shè)時(shí)，預(yù)處理工段構(gòu)筑物即按12.0×104m3/d的規(guī)模一次建成，在污水提升泵站處設(shè)置一期、二期配水井一座，如圖2所示。配水井設(shè)置有提升泵出水口、消能槽和配水槽，一、二期的配水量通過(guò)配水槽出水閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。由圖2a)可看出，經(jīng)過(guò)提升泵提升的廢水經(jīng)過(guò)兩次跌水，一次是出水口到消能槽的跌水，跌水高度約計(jì)500 mm；另一次跌水在配水槽處，跌水高度在900 mm左右。

通過(guò)調(diào)整一、二期的配水閥門開(kāi)啟度，提高配水槽的水位，可降低二次跌水高度甚至消除二次跌水，減少跌水曝氣充氧。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，二次跌水后，配水槽進(jìn)水中的溶解氧濃度可達(dá)4.4 mg/L，通過(guò)消除二次曝氣，配水槽進(jìn)水中的溶解氧濃度降低到了0.2 mg/L以下，再經(jīng)過(guò)后面的管道輸送后，基本消除了進(jìn)水跌水曝氣對(duì)厭氧系統(tǒng)溶解氧的影響。

2)延長(zhǎng)厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間，強(qiáng)化聚磷菌釋磷。

影響厭氧區(qū)、缺氧區(qū)溶解氧濃度的主要因素有進(jìn)水溶解氧濃度、外回流污泥溶解氧濃度、內(nèi)回流溶解氧濃度等。本文著重探討降低外回流污泥、內(nèi)回流污泥對(duì)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)溶解氧的影響措施。無(wú)論是外回流污泥還是內(nèi)回流污泥，其溶解氧濃度的大小都與氧化溝好氧區(qū)的溶解氧濃度及溶解氧的分布梯度有關(guān)。所以，在保證整個(gè)系統(tǒng)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下，適度調(diào)控好氧區(qū)的溶解氧濃度及溶解氧的分布可以改善系統(tǒng)的生物除磷效果。

根據(jù)2000型改良氧化溝工藝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一方面通過(guò)增加開(kāi)啟氧化溝好氧區(qū)前部區(qū)域轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的臺(tái)數(shù)及增加單臺(tái)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的碟片數(shù)量，來(lái)提高前區(qū)的溶解氧濃度；另一方面是通過(guò)減少開(kāi)啟氧化溝好氧區(qū)后部區(qū)域轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的臺(tái)數(shù)及拆除部分轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的碟片數(shù)量，來(lái)降低后區(qū)的溶解氧濃度。這樣既可以在氧化溝好氧區(qū)形成一個(gè)低—高—低的溶解氧梯度分布區(qū)域，同時(shí)又可使整個(gè)好氧區(qū)溶解氧濃度在2.5 mg/L左右，保證了微生物硝化和吸磷的環(huán)境。

同時(shí)，將氧化溝好氧區(qū)至缺氧區(qū)的內(nèi)回流量調(diào)至100%左右，外回流污泥在30%和60%兩個(gè)梯度，間歇調(diào)整運(yùn)行。

通過(guò)上述調(diào)整，氧化溝內(nèi)厭氧區(qū)水力停留時(shí)間由1.5 h延長(zhǎng)至2.5 h以上，聚磷菌的釋磷效率和反硝化菌的反硝化效率都得到了提高。

3)穩(wěn)定連續(xù)排除剩余污泥。

活性污泥系統(tǒng)生物除磷的除磷途徑主要是通過(guò)排除剩余污泥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。剩余污泥的排放有間歇排放和連續(xù)排放兩種方式，雖然這兩種排泥方式都能排除剩余污泥，但從工藝運(yùn)行的穩(wěn)定調(diào)控來(lái)講，連續(xù)排泥能夠降低磷在系統(tǒng)的停留時(shí)間，更能達(dá)到生物除磷的目的。

3.2 強(qiáng)化化學(xué)除磷

由于我國(guó)城市污水中BOD/TP 較低，采用單一的生物除磷技術(shù)很難穩(wěn)定的達(dá)到GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，往往需要輔助化學(xué)除磷措施來(lái)滿足要求[2]。通過(guò)對(duì)表1數(shù)據(jù)的分析，本廠進(jìn)水BOD/TP在9～24之間，其比值確實(shí)較低，實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果也表明，單靠生物除磷不能實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

通過(guò)化學(xué)除磷的機(jī)理可知，在污水中投加藥劑后，金屬離子與磷酸鹽快速結(jié)合會(huì)形成低溶解度、極細(xì)小晶狀體的磷酸鹽化合物；然后，在流速梯度或混合擴(kuò)散過(guò)程作用下互相接觸生成大顆粒絮凝體;最后，絮凝體通過(guò)沉淀分離或過(guò)濾分離等方法與水體分開(kāi)，從而達(dá)到化學(xué)除磷的目的。由此可見(jiàn)，化學(xué)除磷的本質(zhì)就是磷酸鹽從液相轉(zhuǎn)移到固相的過(guò)程[3]。

污水處理的化學(xué)除磷主要涉及兩個(gè)方面：一個(gè)是除磷藥劑的選擇，另一個(gè)是化學(xué)除磷工藝的設(shè)計(jì)。

1)除磷藥劑的篩選。

目前，用于污水化學(xué)輔助除磷的藥劑主要可分為鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、改性硅藻土及復(fù)合絮凝劑等。在選擇藥劑的過(guò)程中，上述污水處理廠分別針對(duì)5個(gè)廠家的干式聚合氯化鋁及2個(gè)廠家的聚合硫酸鐵原液和1個(gè)廠家的干粉聚合硫酸鋁鐵共計(jì)8種除磷劑，進(jìn)行了比對(duì)小試和生產(chǎn)性試驗(yàn)。試驗(yàn)考核指標(biāo)主要包括藥劑的溶解時(shí)間、投加劑量、礬花大小、礬花的沉淀性能、TP去除率、出水色度、工作勞動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)營(yíng)成本8個(gè)項(xiàng)目，以TP去除率、運(yùn)營(yíng)成本為除磷藥劑主要篩選指標(biāo)，最終確定選用含鐵量不小于11.0%的聚合硫酸鐵原液作為該廠除磷藥劑。

不過(guò)，通過(guò)除磷藥劑的比選試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)自來(lái)水凈化應(yīng)用性能較好的鋁鹽、鐵鹽，在污水化學(xué)除磷方面使用效果并不突出，這主要與產(chǎn)品的鹽基度有關(guān)。在污水化學(xué)除磷過(guò)程中，發(fā)生的主要是化學(xué)沉析反應(yīng)，化學(xué)絮凝反應(yīng)是副反應(yīng)。

2)化學(xué)除磷工藝的設(shè)計(jì)。

化學(xué)除磷工藝是按照除磷藥劑的投加位置來(lái)區(qū)分的。藥劑投加方式一般可分為前置投加(沉砂池出水)、同步投加(生物曝氣池)、后置投加(二沉池出水)三種方式。上述污水處理廠最初的化學(xué)除磷工藝采用后置加藥方式，在進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)時(shí)，雖然采用了多種藥劑做對(duì)比，但出水總磷都很難穩(wěn)定在0.5 mg/L以下。通過(guò)工藝改造，將加藥位置設(shè)置在了混合強(qiáng)度較大的氧化溝出水堰跌水曝氣處。改造后的運(yùn)行結(jié)果表明：出水總磷TP≤0.25 mg/L，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且藥劑費(fèi)用降低到了0.04元/t污水以下。

4 結(jié)語(yǔ)

生產(chǎn)性試驗(yàn)表明：降低厭氧區(qū)進(jìn)水溶解氧濃度，控制內(nèi)、外污泥回流比，適度調(diào)整好氧區(qū)溶解氧分布梯度，可以延長(zhǎng)厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間，釋磷菌能夠在厭氧區(qū)充分釋磷；連續(xù)排除剩余污泥可以減少磷在系統(tǒng)的積累。再者，選擇液體聚合硫酸鐵，投加在氧化溝出水口跌水處，能夠提高化學(xué)除磷的效率，降低藥劑費(fèi)用。

[1] 彭藝藝，孟憲翚，劉廣釗，等.影響生物除磷效果的幾點(diǎn)因素探討[J].中國(guó)給水排水，2013,29(1)：84-87.

[2] 鄭興燦，張 悅.化學(xué)—生物聯(lián)合絮凝的污水強(qiáng)化一級(jí)處理工藝[J].中國(guó)給水排水，2000，16(7)：29-32.

[3] 徐曉軍.化學(xué)絮凝劑的作用原理[M].北京:科學(xué)出版社，2005.

Discussion on measures for improving phosphorus removal efficiency of sewage treatment

Zhu Xuehong Ma Qinzeng

(LuoheWaterInvestmentCo.,Ltd,Luohe462000,China)

Combining with the engineering general situation of a town sewage treatment plant, this paper introduced its sewage treatment process, and put forward the improvement of oxidation ditch inner dissolved oxygen concentration, scientific selection of phosphorus removal agent, improvement the drug combination strength and other phosphorus removal measures, so as to achieve the sewage treatment standards, also reduced the cost of chemicals.

sewage treatment, biological phosphorus removal, chemical phosphorus removal, phosphorus removal agent

1009-6825(2016)30-0122-02

2016-08-16

朱學(xué)紅(1969- )，男，高級(jí)工程師

X703

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