污水廠化學(xué)除磷工藝

　　2007年的太湖藍(lán)藻爆發(fā)事件使得水體富營(yíng)養(yǎng)化成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。污水中的磷更是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要成因之一，因此除磷研究越來(lái)越得到水處理領(lǐng)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(xué)除磷。但生物除磷的穩(wěn)定性較差，且易受到進(jìn)水水質(zhì)的影響，大部分污水處理廠為滿足一級(jí)A或其他地方排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于TP通常采用生物除磷+化學(xué)除磷的方法。為確保出水TP達(dá)標(biāo)，在化學(xué)除磷階段，污水處理廠常常投加過(guò)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(xué)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(yùn)營(yíng)成本，蘇州某污水廠計(jì)劃對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改造，將化學(xué)除磷污泥直接引入到二沉池進(jìn)水中，降低二沉池出水TP濃度，從而可以實(shí)現(xiàn)降低后續(xù)化學(xué)除磷的加藥量、減少運(yùn)營(yíng)成本的目的。根據(jù)相關(guān)工況核算，化學(xué)除磷污泥中含有未充分利用的除磷藥劑PAC約30mg/L?；瘜W(xué)除磷污泥排放量約占二沉池總進(jìn)水量的1%左右。本文主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證化學(xué)除磷污泥的可利用性，并對(duì)化學(xué)除磷污泥對(duì)二沉池出水的TP去除效率進(jìn)行具體分析。

　　一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法

　　1.1污水處理廠概況

　　本試驗(yàn)選取蘇州某廠作為研究對(duì)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(wàn)m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GN18918-2002)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)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(huì)釋放磷，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此水樣放置時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

　　1.3儀器、試劑和測(cè)定方法

　　實(shí)驗(yàn)試劑：聚合氯化鋁(PAC)，Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥10%，工業(yè)級(jí)測(cè)定方法見(jiàn)表2。

　　二、實(shí)驗(yàn)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(xué)除磷的燒杯實(shí)驗(yàn)確定投加系數(shù)β與除磷效率的關(guān)系。

　　根據(jù)《德國(guó)ATV-A131標(biāo)準(zhǔn)》，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(yàn)常數(shù)

　　β―投加系數(shù)，(n(Me))/(n(P))

　　取二沉池進(jìn)水作為原水水樣，以PAC作為混凝劑進(jìn)行燒杯實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：在1L的二沉池進(jìn)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(cè)量TP濃度。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得原水水樣的污泥濃度為3.486g/L，二沉池進(jìn)水的TP濃度為1.37mg/L。此時(shí)，lgβ與除磷關(guān)系的見(jiàn)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(shì)

　　2.2化學(xué)除磷污泥對(duì)TP的去除效果

　　為了具體驗(yàn)證回流污泥的除磷效果，在1L的二沉池進(jìn)水，加入化學(xué)除磷污泥作為混凝劑進(jìn)行燒杯實(shí)驗(yàn)，連續(xù)測(cè)定6天。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3分析可知，化學(xué)除磷污泥對(duì)水樣中的TP有一定的去除效率，去除率可達(dá)到12%~19%，平均去除率為16%。將其代入之前的數(shù)學(xué)模型可知，回流污泥的除磷效率與β值為1.52時(shí)相似，此時(shí)對(duì)應(yīng)PAC的投加量約為22.75ppm。

　　2.3投加點(diǎn)與除磷效果的關(guān)系

　　當(dāng)PAC投加量為22.75ppm時(shí)，理論可去除2.74mgPO43-，而本試驗(yàn)的去除量?jī)H有0.081~0.295mg，與理論值差異較大，考慮到二沉池進(jìn)水中含有活性污泥，可能會(huì)影響混凝絮凝反應(yīng)。因此針對(duì)二沉池進(jìn)水與出水的化學(xué)除磷效果進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

　　由圖4分析可知，對(duì)于二沉池的進(jìn)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(dāng)PAC投加量為30ppm時(shí)，二沉池進(jìn)水與出水的TP去除量分別為0.25mg與0.68mg。當(dāng)投加量增至60ppm時(shí)，二者TP去除量分別為0.49mg與0.87mg。因此，在二沉池進(jìn)水與出水中投加相同ppm的PAC時(shí)，后者可去除更多的TP。

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

　　2.4化學(xué)除磷污泥對(duì)其他水質(zhì)指標(biāo)的影響

　　燒杯實(shí)驗(yàn)同時(shí)還考察了化學(xué)除磷污泥對(duì)其他水質(zhì)指標(biāo)的影響。在1L的二沉池進(jìn)水中加入化學(xué)除磷污泥，快速1min攪拌后，測(cè)其SV30與SVI。靜置30min后，取上清液測(cè)其SS，COD。連續(xù)測(cè)定六天，六天的實(shí)驗(yàn)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(shuō)明投加化學(xué)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(yàn)結(jié)果一致。對(duì)于SS，未投加化學(xué)除磷污泥時(shí)，水樣中的SS約為7~16mg/L，投加化學(xué)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(xué)除磷污泥對(duì)SS有一定程度的去除效果?；瘜W(xué)除磷污泥對(duì)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(xué)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(fù)電荷，改善了污泥粒徑大小，有利于絮凝沉淀。同時(shí)，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(jìn)水投加化學(xué)除磷污泥可有效去除TP，去除率均值為16%。其作用相當(dāng)于在二沉池進(jìn)水投加22.75ppm的PAC。

　　(2)在二沉池進(jìn)水投加化學(xué)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(guò)測(cè)算，全廠可以減少運(yùn)行成本約17萬(wàn)元/年。（來(lái)源：光大水務(wù)(蘇州)有限公司）