強化污水除磷效果的措施探討

朱學紅 馬勤增

(漯河市水務投資有限公司，河南 漯河 462000)

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強化污水除磷效果的措施探討

朱學紅 馬勤增

(漯河市水務投資有限公司，河南 漯河 462000)

結合某城鎮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溶解氧濃度、科學選配除磷劑、提高藥劑混合強度等除磷措施，既達到了污水處理標準，又降低了藥劑費用。

污水處理，生物除磷，化學除磷，除磷藥劑

1 工程概況

某城鎮污水處理廠，2008年開工建設，一期設計處理規模為6.0×104m3/d，采用2000型改良氧化溝工藝，設計進水水質：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，出水標準為GB 81918—2002一級A排放標準。該工程主要設計工藝參數為：污泥負荷0.059 kg BOD5/(kg·MLSS·d)，容積負荷0.295 kg BOD5/(m3·d)，污泥齡18 d，設計水溫最高30 ℃、最低13 ℃，水力停留時間18.4 h。該污水處理廠2009年5月開工建設， 2010年11月建成投運，其工藝流程如圖1所示。

2 運行工況

該污水處理廠2013年即達到滿負荷運行，整個污水處理系統的運行情況較為穩定，各項出水指標除TP時有超標外，其余各項指標均滿足GB 18918—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準一級A標準要求。從2014年2月份開始，該污水處理廠來水量一直保持在6.5×104m3/d以上，最高日進水量達到了8.12×104m3/d，進水水質也發生了一定變化，特別是進水TP一直較高，TP最高瞬時值甚至達到了65 mg/L，其實際進出水數據與設計進水水質對比如表1所示。

通過對表1統計數據對比可知：出水水質指標CODCr，BOD5，SS,NH3-N和TN均能滿足設計要求，只有出水TP有超標現象。為解決出水TP超標的問題，該廠采取了諸多運行措施，以期達到降低出水TP的目標。

表1 進、出水水質 mg/L

3 除磷措施

3.1 提高生物除磷的工藝措施

由生物除磷的機理可知，只有除磷菌在厭氧條件下進行充分釋磷，才能實現除磷菌在好氧條件下大量的吸收磷。相關研究表明[1]，除磷菌在厭氧條件下釋放1 mg的磷可以在好氧區吸收2.54 mg的磷。

1)降低進水跌水曝氣強度，減少進水溶解氧對系統的影響。

該污水處理廠分兩期建設，在進行一期建設時，預處理工段構筑物即按12.0×104m3/d的規模一次建成，在污水提升泵站處設置一期、二期配水井一座，如圖2所示。配水井設置有提升泵出水口、消能槽和配水槽，一、二期的配水量通過配水槽出水閥門進行調節。由圖2a)可看出，經過提升泵提升的廢水經過兩次跌水，一次是出水口到消能槽的跌水，跌水高度約計500 mm；另一次跌水在配水槽處，跌水高度在900 mm左右。

通過調整一、二期的配水閥門開啟度，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。經現場實測，二次跌水后，配水槽進水中的溶解氧濃度可達4.4 mg/L，通過消除二次曝氣，配水槽進水中的溶解氧濃度降低到了0.2 mg/L以下，再經過后面的管道輸送后，基本消除了進水跌水曝氣對厭氧系統溶解氧的影響。

2)延長厭氧區的水力停留時間，強化聚磷菌釋磷。

影響厭氧區、缺氧區溶解氧濃度的主要因素有進水溶解氧濃度、外回流污泥溶解氧濃度、內回流溶解氧濃度等。本文著重探討降低外回流污泥、內回流污泥對厭氧區、缺氧區溶解氧的影響措施。無論是外回流污泥還是內回流污泥，其溶解氧濃度的大小都與氧化溝好氧區的溶解氧濃度及溶解氧的分布梯度有關。所以，在保證整個系統出水穩定達標的前提下，適度調控好氧區的溶解氧濃度及溶解氧的分布可以改善系統的生物除磷效果。

根據2000型改良氧化溝工藝的結構特點，一方面通過增加開啟氧化溝好氧區前部區域轉碟曝氣機的臺數及增加單臺轉碟曝氣機的碟片數量，來提高前區的溶解氧濃度；另一方面是通過減少開啟氧化溝好氧區后部區域轉碟曝氣機的臺數及拆除部分轉碟曝氣機的碟片數量，來降低后區的溶解氧濃度。這樣既可以在氧化溝好氧區形成一個低—高—低的溶解氧梯度分布區域，同時又可使整個好氧區溶解氧濃度在2.5 mg/L左右，保證了微生物硝化和吸磷的環境。

同時，將氧化溝好氧區至缺氧區的內回流量調至100%左右，外回流污泥在30%和60%兩個梯度，間歇調整運行。

通過上述調整，氧化溝內厭氧區水力停留時間由1.5 h延長至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)穩定連續排除剩余污泥。

活性污泥系統生物除磷的除磷途徑主要是通過排除剩余污泥來實現的。剩余污泥的排放有間歇排放和連續排放兩種方式，雖然這兩種排泥方式都能排除剩余污泥，但從工藝運行的穩定調控來講，連續排泥能夠降低磷在系統的停留時間，更能達到生物除磷的目的。

3.2 強化化學除磷

由于我國城市污水中BOD/TP 較低，采用單一的生物除磷技術很難穩定的達到GB 18918—2002城鎮污水處理廠污染物排放標準一級A標準，往往需要輔助化學除磷措施來滿足要求[2]。通過對表1數據的分析，本廠進水BOD/TP在9～24之間，其比值確實較低，實際的運行結果也表明，單靠生物除磷不能實現污水處理系統的穩定達標。

通過化學除磷的機理可知，在污水中投加藥劑后，金屬離子與磷酸鹽快速結合會形成低溶解度、極細小晶狀體的磷酸鹽化合物；然后，在流速梯度或混合擴散過程作用下互相接觸生成大顆粒絮凝體;最后，絮凝體通過沉淀分離或過濾分離等方法與水體分開，從而達到化學除磷的目的。由此可見，化學除磷的本質就是磷酸鹽從液相轉移到固相的過程[3]。

污水處理的化學除磷主要涉及兩個方面：一個是除磷藥劑的選擇，另一個是化學除磷工藝的設計。

1)除磷藥劑的篩選。

目前，用于污水化學輔助除磷的藥劑主要可分為鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、改性硅藻土及復合絮凝劑等。在選擇藥劑的過程中，上述污水處理廠分別針對5個廠家的干式聚合氯化鋁及2個廠家的聚合硫酸鐵原液和1個廠家的干粉聚合硫酸鋁鐵共計8種除磷劑，進行了比對小試和生產性試驗。試驗考核指標主要包括藥劑的溶解時間、投加劑量、礬花大小、礬花的沉淀性能、TP去除率、出水色度、工作勞動強度、運營成本8個項目，以TP去除率、運營成本為除磷藥劑主要篩選指標，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，通過除磷藥劑的比選試驗發現，傳統自來水凈化應用性能較好的鋁鹽、鐵鹽，在污水化學除磷方面使用效果并不突出，這主要與產品的鹽基度有關。在污水化學除磷過程中，發生的主要是化學沉析反應，化學絮凝反應是副反應。

2)化學除磷工藝的設計。

化學除磷工藝是按照除磷藥劑的投加位置來區分的。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除磷工藝采用后置加藥方式，在進行生產性試驗時，雖然采用了多種藥劑做對比，但出水總磷都很難穩定在0.5 mg/L以下。通過工藝改造，將加藥位置設置在了混合強度較大的氧化溝出水堰跌水曝氣處。改造后的運行結果表明：出水總磷TP≤0.25 mg/L，實現了穩定達標，且藥劑費用降低到了0.04元/t污水以下。

4 結語

生產性試驗表明：降低厭氧區進水溶解氧濃度，控制內、外污泥回流比，適度調整好氧區溶解氧分布梯度，可以延長厭氧區的水力停留時間，釋磷菌能夠在厭氧區充分釋磷；連續排除剩余污泥可以減少磷在系統的積累。再者，選擇液體聚合硫酸鐵，投加在氧化溝出水口跌水處，能夠提高化學除磷的效率，降低藥劑費用。

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

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

[3] 徐曉軍.化學絮凝劑的作用原理[M].北京:科學出版社，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

朱學紅(1969- )，男，高級工程師

X703

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