城鎮(zhèn)污水處理廠化學(xué)除磷方式對比試驗

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摘要：通過同步和后置化學(xué)除磷方式的對比試驗，分析了兩種投藥方式下除磷的去除效果，結(jié)果顯示在反應(yīng)充分的情況下，同步和后置兩種投藥方式的除磷效果相差不大。在實際生產(chǎn)中，兩種方式各有利弊，應(yīng)綜合考慮廠區(qū)實際情況，選擇適合的化學(xué)除磷方式。

關(guān)鍵詞：污水處理；A2O；同步化學(xué)除磷；后置化學(xué)除磷

在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，單純的生物除磷很難保證出水總磷的穩(wěn)定達標(biāo)，因此城鎮(zhèn)污水處理廠通常采用生物+化學(xué)除磷相結(jié)合的方式，確保出水總磷的達標(biāo)排放?；瘜W(xué)除磷按藥劑投加位置的不同可分為前置化學(xué)除磷、中置（同步）化學(xué)除磷和后置化學(xué)除磷。國內(nèi)多采用同步化學(xué)除磷，隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，后置除磷方式也越來越多地應(yīng)用到實際生產(chǎn)中。

1化學(xué)除磷的原理

污水廠化學(xué)除磷通常使用鋁鹽或鐵鹽等金屬鹽作混凝劑，進行混凝除磷，混凝的過程也是吸附絮凝沉淀的過程。鋁鹽和鐵鹽除磷反應(yīng)包括兩個過程：①金屬離子與水中的PO43-反應(yīng)生成磷酸鋁和磷酸鐵沉淀。②鋁鹽和鐵鹽在水中發(fā)生水解反應(yīng)，生成單核和多核羥基絡(luò)合物，由于羥基絡(luò)合物的比表面積較大，并且?guī)д姾?，能夠與水中的負電荷物質(zhì)相互吸附，從而降低膠體的ζ電位，加快膠體脫穩(wěn)，與水中的溶解性磷酸鹽進行反應(yīng)轉(zhuǎn)換成非溶解性磷酸鹽沉淀，最后通過絮凝沉淀過程將水和泥分離，達到化學(xué)除磷的目的。

2試驗部分

2.1試驗水樣

本次試驗水樣采自太湖流域某城鎮(zhèn)污水處理廠倒置A2O處理工藝的生物池好氧段末端出水。由于活性污泥中的釋磷菌在厭氧環(huán)境下會釋放出磷，影響試驗結(jié)果，因此所有水樣均為試驗當(dāng)天采集。

2.2儀器和試劑

儀器：紫外分光光度計、磁力攪拌器。試劑：混凝劑采用聚合鋁鐵（PAFC），其中Al2O3含量為8%～10%，全鐵含量為2%～2.5%；正磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液、抗壞血酸、鉬酸銨溶液。

2.3試驗方法

為避免試驗樣品來源差異，均采用同一點位的生物池好氧段出水水樣，其中生物池混合液代表同步除磷，生物池混合液經(jīng)靜置沉淀2h后的上清液代表后置除磷，采用燒杯試驗，投入一定量混凝劑，用磁力攪拌機攪拌10min后，取上清液測定磷濃度。經(jīng)測定該生物池好氧段末端水樣基本為正磷酸鹽，因此本文磷濃度均以溶解性正磷酸鹽測定濃度表示。

3結(jié)果與討論

3.1試驗中除磷效果的比較

試驗采用初始磷濃度分別為0.5mg/L、1.0mg/L的兩組水樣，分別投加含量為37.5mg/L和62.5mg/L的混凝劑，進行除磷效率的比較。試驗結(jié)果顯示混合液實驗組磷的去除率均高于上清液實驗組。由此可見，在低濃度和高濃度的初始正磷酸鹽下，混合液中的除磷效率均高于上清液，原因可能有兩個，一是混合液中存在生物除磷的作用，二是從側(cè)面驗證了化學(xué)除磷的機理，顆粒物的存在有利于金屬離子水解產(chǎn)生的絡(luò)合物對磷的吸附。

3.2不同加藥方式下除磷效果的比較

模擬實際生產(chǎn)同步化學(xué)除磷和后置化學(xué)除磷兩種方式，以混合液直接投加混凝劑試驗表示同步化學(xué)除磷，混合液先反應(yīng)一段時間后再取上清液投加混凝劑試驗表示后置化學(xué)除磷，并選取初始磷濃度分別為0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L的3組水樣，投加等量的混凝劑（37.5mg/L）進行比較試驗。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同步和后置加藥方式的除磷效果相差不大，投加等量的混凝劑時，初始濃度為0.5mg/L和1.0mg/L的兩組水樣的正磷酸鹽濃度均能降至0.1mg/L左右，由此可見，混凝劑的除磷效率毋庸置疑，但如何充分利用混凝劑進行混凝除磷反應(yīng)，提高藥劑的利用率是化學(xué)除磷的主要關(guān)注點。

3.3實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的比較

由于該廠一、二期工程采用相同的一二級處理工藝和兩種不同的深度處理工藝，一期為后置除磷，二期為同步除磷。通過比較一、二期除磷數(shù)據(jù)，可以分析兩種投藥方式在實際生產(chǎn)中的除磷效果差異。從圖1可以看出，二期的單位總磷削減量所消耗的藥量明顯高于一期，一方面因為兩者投加點位不同；另一方面，兩者藥劑和水樣的混合方式也不同，一期為機械攪拌，二期為水力攪拌。在藥、水的混合上，一期比二期要更均勻，對藥劑的利用更為充分?？紤]到藥劑的充分混合和利用，張亞勤建議藥劑投加點選取在好氧池末端附近，距出口的水力停留時間15～20min。

3.4化學(xué)除磷方式的選擇

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)及除磷反應(yīng)機理，同步和后置加藥方式各有利弊，詳見表1。結(jié)合兩者利弊，生產(chǎn)運行中選擇化學(xué)除磷方式時，應(yīng)綜合考慮深度處理工藝與實際建設(shè)情況。如以濾布濾池作為深度處理，建議選用同步化學(xué)除磷，但需進一步優(yōu)化投藥方式和投藥點，確保藥劑的充分利用；如以砂濾池作為深度處理，建議選用后置化學(xué)除磷，但需考慮到絮團對濾池可能產(chǎn)生的堵塞問題，可能增加反沖洗頻率。如原廠改造建議選用同步化學(xué)除磷，工程量較小，基本不涉及土建工程；如新建廠區(qū)建議選用后置化學(xué)除磷，可在二沉池后設(shè)置混凝沉淀單元，既可以精準(zhǔn)控制除磷藥劑的投加量，也可減少絮團對濾池造成的堵塞影響。

4結(jié)語

顆粒物的存在有助于磷的吸附，從而形成較大的絮團利于沉降，提高磷的去除效率，但需綜合考慮后續(xù)過濾工藝，在實際運行中摸索合適的運行工況。通過實驗得出，在反應(yīng)充分的條件下，同步與后置化學(xué)除磷方式的除磷效果差異不大，但在實際運用中，尤其選用同步化學(xué)除磷時，需要進一步考慮藥劑投加點的選擇和混合攪拌的方式，確?；炷壮浞址磻?yīng)。同步和后置化學(xué)除磷方式各有利弊，應(yīng)結(jié)合廠區(qū)實際情況，如深度處理工藝、構(gòu)筑物建設(shè)或改造條件、運行成本控制等方面綜合考慮，選擇合適的化學(xué)除磷方式?；瘜W(xué)除磷藥劑的投加勢必會提高出水總磷的達標(biāo)率，但過量投加的除磷藥劑也會通過污泥回流的方式流入生物池前端，影響加劇削弱生物除磷能力，并且對污泥的生物活性是否具有其他影響需要進一步分析研究。

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作者：繆繹 單位：無錫市水務(wù)集團有限公司