某污水處理廠基于藥劑投加的總磷深度提標措施研究

文_鄧佳鳳 艾方燚 姚勇 重慶市渝西水務有限公司

1 污水廠概況

重慶某污水處理廠設計處理能力4.5萬m3/d（其中一期3.0萬m3/d、二期1.5萬m3/d），2018年投運，主體工藝采用改良型A2/O+濾布濾池，設計化學除磷藥劑選擇為鐵鹽（聚合硫酸鐵），出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）的一級A標準，最終排入瀨溪河。工藝流程詳見圖1。

圖1 污水處理廠工藝流程圖

2 現狀分析

2.1 進水水質

該污水處理廠進水主要為城區市政管網污水，詳見表1。

表1 污水廠實際進水水質（mg/L）

就該廠全年每天的水質而言，各指標波動大，進水有機物濃度總體較低。進水C/N值偏低，平均約3.14，需采取向生物池中外加碳源的方式提高活性污泥處理系統脫氮效率。進水C/P值基本滿足生物除磷對碳源的要求，但由于生物除磷和脫氮過程存在碳源競爭和交互影響，強化生物除磷的空間較小，所以仍然以化學投加藥劑降低出水中磷濃度為主要途徑。

2.2 運行參數

工藝運行參數包括：水力停留時間HRT、污泥指標（濃度指標、沉降性能指標和污泥齡SRT）、回流比（內、外回流比），詳見表2。

表2 主要運行參數情況

該廠處理負荷偏高，導致總體水力停留時間平均15.5h，較設計值18.5h偏低。MLSS平均為3055mg/L， MLVSS平均為1694mg/L，MLVSS/MLSS平均為0.55，SVI平均為114mL/g，SV30平均為37%，污泥指標基本穩定在正常范圍內。外回流比平均為83%、內回流比平均為222%，厭氧池-缺氧池-好氧池的溶解氧基本維持“0.15-0.35-2.0”的水平，在活性污泥法較優的范圍內。

2.3 處理效果

該污水處理廠正常運行條件下，出水COD、BOD、SS、氨氮能穩定達到一級A標準；再通過外加碳源、除磷劑的投加，出水TN、TP能穩定達到一級A標準。

該污水處理廠設計化學除磷工藝為同步除磷，在生物池出水井內連續投加除磷劑，選用除磷劑為聚合硫酸鐵，設計投加系數β=2。

結合理論分析和實際運行調控優化，實現了出水TP能穩定達到一級A標準，出水TP變化范圍為0.21～0.42mg/L，平均為0.33mg/L。除磷劑投加量變化范圍為25～65mg/L，平均為50mg/L，投加系數平均為2.03。

3 總磷深度提標探索

該污水處理廠出水排入水體的水質斷面控制要求為《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）III類標準，TP限值為0.05mg/L（水庫），因此要求該污水處理廠加強運行控制使出水TP穩定達到0.3mg/L以內。

考慮出水TP濃度控制要求，該污水處理廠采用鐵鹽和鋁鹽作除磷劑分別進行一個月的生產試驗，選取日均水量相近、生物池出口加藥前TP相近數據進行對比，詳見表3。

表3 鐵鹽、鋁鹽除磷效果比較

鋁鹽或鐵鹽在污水中與磷酸鹽反應的同時，還會與水中碳酸氫鹽反應，消耗污水堿度，實際污水處理廠在計算除磷劑的投加量時，因此需要大于除磷的理論需要量。

3.1 鐵鹽投加效果分析

選擇聚合硫酸鐵同步除磷，鐵有效含量11%。試驗期間，投加量變化范圍為52.6～77.9mg/L，平均為68.1mg/L，投加系數平均為2.37；出水TP變化范圍為0.25～0.3mg/L，平均為0.28mg/L，詳見圖2。但大量的聚合硫酸鐵投加，雖然能降低出水TP濃度，卻極易造成出水顏色發黃，不利于出水色度達標。

圖2 鐵鹽處理效果

3.2 鋁鹽投加效果分析

選擇聚合氯化鋁同步除磷，Al2O3有效含量10%。試驗期間，投加量變化范圍為64.4～83.0mg/L，平均為77.2mg/L，投加系數平均為2.64；出水TP變化范圍為0.22～0.3mg/L，平均為0.27mg/L，詳見圖3。

圖3 鋁鹽處理效果

綜上所述，加大鐵鹽或鋁鹽投加量，均能實現出水TP濃度穩定達0.3mg/L以內，從保障污水處理廠出水水質考慮，鋁鹽除磷效果優于鐵鹽。需要注意的是，污水中與鋁離子或鐵離子產生沉淀的是溶解性正磷酸鹽，顆粒磷酸鹽不會發生化學沉淀反應，出水SS中含磷率約2%，若要進一步降低污水處理廠出水TP濃度，則需考慮工程措施，如高效沉淀池、氣浮池等。

4 結語

該污水處理廠通過投加除磷劑強化除磷，結合理論分析和實際運行調控優化，實現了出水TP濃度穩定達《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）中的類IV類標準（即TP≤0.3mg/L），鋁鹽優于鐵鹽。

在實際生產運行過程中，單純依靠藥劑大量投加很難實現污水廠運行的良性循環，尤其是在進一步提高污水處理廠排放標準的要求下。提標改造設計時應盡可能考慮生物系統的深入挖潛，再輔以增設深度處理等工程措施建設，減少藥劑用量，降低藥劑使用帶來的安全和環境風險，同時降低生產成本。