污水廠化學除磷工藝

　　2007年的太湖藍藻爆發(fā)事件使得水體富營養(yǎng)化成為人們關(guān)注的焦點。污水中的磷更是水體富營養(yǎng)化的主要成因之一，因此除磷研究越來越得到水處理領域的重視。目前，城鎮(zhèn)污水處理廠使用的除磷方法主要包括生物除磷和化學除磷。但生物除磷的穩(wěn)定性較差，且易受到進水水質(zhì)的影響，大部分污水處理廠為滿足一級A或其他地方排放標準，對于TP通常采用生物除磷+化學除磷的方法。為確保出水TP達標，在化學除磷階段，污水處理廠常常投加過量的除磷藥劑。因此，為了更加精確地核算除磷藥劑的藥量，引入了投加系數(shù)β，它表示除磷藥劑與磷的摩爾比。通常，城鎮(zhèn)污水處理廠的β值約為2~3。在化學除磷污泥中，含有1~2倍未充分利用的除磷藥劑。為有效利用這部分未充分利用的藥劑，提高除磷藥劑的利用率，減少除磷藥劑的用量，降低運營成本，蘇州某污水廠計劃對現(xiàn)有工藝進行改造，將化學除磷污泥直接引入到二沉池進水中，降低二沉池出水TP濃度，從而可以實現(xiàn)降低后續(xù)化學除磷的加藥量、減少運營成本的目的。根據(jù)相關(guān)工況核算，化學除磷污泥中含有未充分利用的除磷藥劑PAC約30mg/L。化學除磷污泥排放量約占二沉池總進水量的1%左右。本文主要通過實驗驗證化學除磷污泥的可利用性，并對化學除磷污泥對二沉池出水的TP去除效率進行具體分析。

　　一、實驗內(nèi)容與方法

　　1.1污水處理廠概況

　　本試驗選取蘇州某廠作為研究對象。該廠是一座以A2/O為主體，混凝沉淀為深度處理的，處理生活污水為主的城鎮(zhèn)污水處理廠。處理規(guī)模為15萬m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GN18918-2002)的一級A標準。具體改造工藝流程如圖1所示

　　1.2原水水質(zhì)

　　取二沉池進水作為原水主要水質(zhì)如表1所示。

　　在水樣中含有活性污泥，污泥濃度約為3000~4000mg/L。由于活性污泥中含有釋磷菌，在厭氧條件下會釋放磷，從而影響實驗結(jié)果，因此水樣放置時間不宜過長。

　　1.3儀器、試劑和測定方法

　　實驗試劑：聚合氯化鋁(PAC)，Al2O3的質(zhì)量分數(shù)≥10%，工業(yè)級測定方法見表2。

　　二、實驗分析與結(jié)果

　　2.1投加系數(shù)β與除磷效率的關(guān)系

　　首先根據(jù)化學除磷的燒杯實驗確定投加系數(shù)β與除磷效率的關(guān)系。

　　根據(jù)《德國ATV-A131標準》，除磷效率與除磷藥劑投加量的關(guān)系可表示為：

　　η=k1+k2lgβ

　　式中：

　　η―除磷效率，%

　　k1、k2―經(jīng)驗常數(shù)

　　β―投加系數(shù)，(n(Me))/(n(P))

　　取二沉池進水作為原水水樣，以PAC作為混凝劑進行燒杯實驗。實驗步驟如下：在1L的二沉池進水中，分別加入β值為1~4的PAC，快速攪拌1min后，靜置30min，取上清液測量TP濃度。實驗中測得原水水樣的污泥濃度為3.486g/L，二沉池進水的TP濃度為1.37mg/L。此時，lgβ與除磷關(guān)系的見圖2?？芍?，加入PAC后，lgβ與磷的去除率呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。隨著β值的升高，除磷效率也呈現(xiàn)升高趨勢

　　2.2化學除磷污泥對TP的去除效果

　　為了具體驗證回流污泥的除磷效果，在1L的二沉池進水，加入化學除磷污泥作為混凝劑進行燒杯實驗，連續(xù)測定6天。實驗結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3分析可知，化學除磷污泥對水樣中的TP有一定的去除效率，去除率可達到12%~19%，平均去除率為16%。將其代入之前的數(shù)學模型可知，回流污泥的除磷效率與β值為1.52時相似，此時對應PAC的投加量約為22.75ppm。

　　2.3投加點與除磷效果的關(guān)系

　　當PAC投加量為22.75ppm時，理論可去除2.74mgPO43-，而本試驗的去除量僅有0.081~0.295mg，與理論值差異較大，考慮到二沉池進水中含有活性污泥，可能會影響混凝絮凝反應。因此針對二沉池進水與出水的化學除磷效果進行了對比試驗。實驗結(jié)果如圖4所示。

　　由圖4分析可知，對于二沉池的進水與出水，其除磷效果都隨著PAC投加量的增加而增加，但二者差異較大。當PAC投加量為30ppm時，二沉池進水與出水的TP去除量分別為0.25mg與0.68mg。當投加量增至60ppm時，二者TP去除量分別為0.49mg與0.87mg。因此，在二沉池進水與出水中投加相同ppm的PAC時，后者可去除更多的TP。

　　試驗結(jié)果與白向兵等的實驗結(jié)果相似。原因可能為二沉池進水中含有較多的活性污泥，而活性污泥中較高的SS會消耗一部分PAC，從而影響了PAC對TP的去除效果。

　　2.4化學除磷污泥對其他水質(zhì)指標的影響

　　燒杯實驗同時還考察了化學除磷污泥對其他水質(zhì)指標的影響。在1L的二沉池進水中加入化學除磷污泥，快速1min攪拌后，測其SV30與SVI。靜置30min后，取上清液測其SS，COD。連續(xù)測定六天，六天的實驗結(jié)果如表3所示。

　　從表3可以看出，活性污泥的SV30平均降低了10%，SVI平均減小了7%，結(jié)果說明投加化學除磷污泥可以改善活性污泥的沉降性能，與傅金祥等的試驗結(jié)果一致。對于SS，未投加化學除磷污泥時，水樣中的SS約為7~16mg/L，投加化學除磷污泥后，SS降低至6~12mg/L，平均去除率為11%~25%。這表明化學除磷污泥對SS有一定程度的去除效果。化學除磷污泥對COD也有一定程度的去除效果，去除率在9%~19%之間。

　　分析原因可能為化學除磷污泥中為充分利用的PAC中含有的Al3+中和了污泥上的負電荷，改善了污泥粒徑大小，有利于絮凝沉淀。同時，由于形成的Al(OH)3具有吸附作用，可以吸附一部分SS，從而去除SS，降低COD。

　　三、結(jié)論

　　(1)在二沉池進水投加化學除磷污泥可有效去除TP，去除率均值為16%。其作用相當于在二沉池進水投加22.75ppm的PAC。

　　(2)在二沉池進水投加化學除磷污泥可提高污泥的沉降性能，平均污泥SVI可降低7%。并且可有效去除COD、SS，去除率均值分別為10%，18%。

　　(3)若采用該技改，通過測算，全廠可以減少運行成本約17萬元/年。（來源：光大水務(蘇州)有限公司）