城市污水處理廠強化除磷工藝研究

魏淑珍　張慧　陳云臻

摘 要：結合城市污水處理廠升級改造除磷工程實例，探討強化除磷工藝，即CASS工藝。經過實證研究發現，合理選擇藥劑劑投加位置，可使污水廠出水TP穩定達到0.30mg/L以下。這符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》表1一級A標準限值，達到預期設計效果。

關鍵詞：CASS污水處理工藝；化學除磷；除磷強化措施

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2017）06-0157-02

Phosphorus Removal Process Research of Municipal

Wastewater Treatment Plant

Wei Shuzhen1 Zhang Hui1 Chen yunzhen2

（1. Environmental Monitoring Station of Wuyang Environmental Protection Bureau，Luohe Henan 462000；

2 .Luohe Environmental Monitoring Center Station，Luohe Henan 462000）

Abstract： Combined with the example of the phosphorus removal project in the upgrading of urban sewage treatment plant， this paper probed into the measures for strengthening the phosphorus removal process of CASS. Through the empirical research， it was found that the reasonable selection of the dosing position of the reagent could make the effluent TP of the sewage treatment plant be stable below 0.30mg/L. This conforms to the "discharge standar of pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant（GB18918-2002）"Table 1， the first class A standard limit， and achieve the desired design results.

Keywords： CASS wastewater treatment process；chemical phosphorus removal；phosphorus removal measures

磷是一種刺激和加劇藻類等可進行光合作用微生物生長的重要營養元素[1]。水中的磷含量過高則容易引起水體的富營養化。一般認為，天然水體中總磷含量大于0.02mg/L就認定該水質處于富營養狀態[2]。近年來，隨著我國工業、農業的高速發展和人民生活水平的提高，大量的污水排放造成水體富營養化。因此，控制水體的富營養化即對磷進行強化去除，已成為水污染控制的一件大事。

1 水體富營養化問題的危害及城市污水處理廠排放要求

1.1 水體富營養化問題的危害

總體來說，我國水體中的磷主要來自農業污染源、生活污染源及工業污染源。水體富營養化問題的危害[3]很大，影響深遠。水體富營養化的危害主要有：①富營養化的直接后果是水藻類植物暴長，水體含氧量急劇下降，導致魚類貝、類等水族動物因缺氧死亡，同時扼制了這些生物的繁殖；②影響水源水質，加大水處理的難度，增加處理成本；③降低水體的透明度，使水體變得腥臭難聞，水體感觀性狀惡化，降低水體美學價值；④富營養化水體底層堆積的有機物質在厭氧條件下分解產生有害氣體，如生成難以降解的腐殖酸，導致水資源不能使用。

1.2 國家標準對城市污水處理廠的排水要求

城市污水處理系統主要是通過微生物的作用去除水中的污染物。但在生物處理過程中，脫氮和除磷往往相互抑制，生物法同時脫氮除磷較難達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》[4]的要求，因此現在城市污水廠多采用化學藥劑輔助除磷方法。

2005年以前，污水處理廠設計按照《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》一級B標準要求設計，出水水質總磷（以P計）為1.5mg/L。目前，按照《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》一級A標準要求，出水水質總磷（以P計）為1mg/L。

2 廢水除磷技術概述

污水除磷的方法可以分為物理化學處理法、生物處理法和人工濕地技術三類[5]。其中，物理化學法主要包括化學凝聚沉淀法、吸附法、結晶法、離子交換法以及化學輔助除磷，凝聚沉淀法是最常用的化學除磷技術；生物法包括活性污泥法和生物膜法；生物法與生態法相結合的有人工濕地除磷處理技術，這些方法多用于污水的二級處理或者飲用水的含磷處理。

化學除磷的基本原理是通過向污水中投加金屬化學藥劑，使之與磷反應生成不溶性磷酸鹽，再通過固液分離將磷從污水中除去。用于化學除磷的金屬鹽主要有三種：鈣鹽、鐵鹽和鋁鹽。

3 CASS工藝污水處理站處理工藝

漯河市某城市污水處理廠設計處理規模5萬m3/d，采用CASS處理工藝。由于建設時間較早，設計采用的出水標準偏低，設計出水執行《污水綜合排放標準（GB 8978-1996）》中表4“城鎮二級污水處理廠”二級出水標準要求（其中，COD≤70mg/L，氨氮≤15mg/L，總磷≤1.5mg/L）。

實際運行過程中，部分進水水質指標與設計值偏差較大，污水處理工藝未考慮除磷功能，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。

根據《漯河市環境保護“十二五”規劃》，“十二五”期間，推進全市現有城鎮污水處理廠升級改造，提高污水處理設施脫氮除磷能力，達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》一級A排放標準。

升級改造工程設計思想保持現有的CASS二級生物處理工藝及處理規模不變，適當延長CASS池運行周期，在現有生物除磷工藝的基礎上增加化學除磷工藝，并在其后端新增后置反硝化深床濾池、纖維轉盤濾池。CASS二級生物處理工藝改造前后對比如圖1所示。

4 除磷工藝選擇

通過對污水廠進出水水質及各工藝去除效果進行分析，認為主要問題是生物處理系統污泥濃度低，污泥流失嚴重。

由于產業結構調整，關停了一批污染大戶，污水廠進水有機物濃度降低，加之實際進水量也遠小于設計值，造成生物處理階段有機容積負荷遠低于設計值，整個生物處理系統難以維持有效的生物量，致使出水TP及SS等不穩定，甚至不能達標。生物后混凝工藝可以改善污泥流失問題，提高磷的去除率，但仍不能保證廢水達標排放。因此，保持現有的CASS二級生物處理工藝，在現有生物除磷工藝的基礎上增加化學除磷工藝，以確保出水的磷濃度在排放標準內。

化學除磷主要是向污水中投加藥劑，使藥劑與水中溶解性磷酸鹽形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過固液分離將磷從污水中去除。

按工藝流程中化學藥劑投加點的不同，化學沉淀除磷工藝可分為前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三種類型[3]。

經過比較三種投加類型的優缺點，考慮工藝的運行靈活性，本次設計設置同步、后置兩個投加點。藥劑投加量的多少可以根據污水廠實際運行情況來確定。

聚合氯化鋁（PAC）在有效性和低溫混凝性能等方面具有優勢，本工程混凝劑經過試驗和比選，考慮采用聚合氯化鋁（PAC）。

5 效果

經權威檢測機構檢測，污水凈化中心升級改造工程完成后污水處理系統外排廢水總磷日均濃度值范圍為0.288～0.300mg/L，符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》表1一級A標準限值，總磷去除效率為79.1%，達到預期設計效果。

參考文獻：

[1]Mainstone CP，Parr W.Phosphorus in rivers--ecology and management[J].Sci Total Environ，2002（2）：25-47.

[2]何強.環境學導論[M].北京：清華大學出版社，1994.

[3]王寶貞.水污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，1999.

[4]國家環境保護總局，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB18918-2002.城鎮污水處理廠污染物排放標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[5]王文超.低碳源城市污水化學輔助除磷試驗研究[D].濟南：山東建筑大學，2008.