强化污水除磷效果的措施探讨

朱学红 马勤增

(漯河市水务投资有限公司，河南 漯河 462000)



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强化污水除磷效果的措施探讨

朱学红 马勤增

(漯河市水务投资有限公司，河南 漯河 462000)

结合某城镇污水处理厂的工程概况，介绍了其污水处理工艺流程，并提出了改善氧化沟内溶解氧浓度、科学选配除磷剂、提高药剂混合强度等除磷措施，既达到了污水处理标准，又降低了药剂费用。

污水处理，生物除磷，化学除磷，除磷药剂

1 工程概况

某城镇污水处理厂，2008年开工建设，一期设计处理规模为6.0×104m3/d，采用2000型改良氧化沟工艺，设计进水水质：CODCr≤350 mg/L，BOD5≤150 mg/L，SS≤200 mg/L,NH3-N≤30 mg/L,TN≤40 mg/L，TP≤5 mg/L，出水标准为GB 81918—2002一级A排放标准。该工程主要设计工艺参数为：污泥负荷0.059 kg BOD5/(kg·MLSS·d)，容积负荷0.295 kg BOD5/(m3·d)，污泥龄18 d，设计水温最高30 ℃、最低13 ℃，水力停留时间18.4 h。该污水处理厂2009年5月开工建设， 2010年11月建成投运，其工艺流程如图1所示。

2 运行工况

该污水处理厂2013年即达到满负荷运行，整个污水处理系统的运行情况较为稳定，各项出水指标除TP时有超标外，其余各项指标均满足GB 18918—2002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准要求。从2014年2月份开始，该污水处理厂来水量一直保持在6.5×104m3/d以上，最高日进水量达到了8.12×104m3/d，进水水质也发生了一定变化，特别是进水TP一直较高，TP最高瞬时值甚至达到了65 mg/L，其实际进出水数据与设计进水水质对比如表1所示。

通过对表1统计数据对比可知：出水水质指标CODCr，BOD5，SS,NH3-N和TN均能满足设计要求，只有出水TP有超标现象。为解决出水TP超标的问题，该厂采取了诸多运行措施，以期达到降低出水TP的目标。

表1 进、出水水质 mg/L

3 除磷措施

3.1 提高生物除磷的工艺措施

由生物除磷的机理可知，只有除磷菌在厌氧条件下进行充分释磷，才能实现除磷菌在好氧条件下大量的吸收磷。相关研究表明[1]，除磷菌在厌氧条件下释放1 mg的磷可以在好氧区吸收2.54 mg的磷。

1)降低进水跌水曝气强度，减少进水溶解氧对系统的影响。

该污水处理厂分两期建设，在进行一期建设时，预处理工段构筑物即按12.0×104m3/d的规模一次建成，在污水提升泵站处设置一期、二期配水井一座，如图2所示。配水井设置有提升泵出水口、消能槽和配水槽，一、二期的配水量通过配水槽出水阀门进行调节。由图2a)可看出，经过提升泵提升的废水经过两次跌水，一次是出水口到消能槽的跌水，跌水高度约计500 mm；另一次跌水在配水槽处，跌水高度在900 mm左右。

通过调整一、二期的配水阀门开启度，提高配水槽的水位，可降低二次跌水高度甚至消除二次跌水，减少跌水曝气充氧。经现场实测，二次跌水后，配水槽进水中的溶解氧浓度可达4.4 mg/L，通过消除二次曝气，配水槽进水中的溶解氧浓度降低到了0.2 mg/L以下，再经过后面的管道输送后，基本消除了进水跌水曝气对厌氧系统溶解氧的影响。

2)延长厌氧区的水力停留时间，强化聚磷菌释磷。

影响厌氧区、缺氧区溶解氧浓度的主要因素有进水溶解氧浓度、外回流污泥溶解氧浓度、内回流溶解氧浓度等。本文着重探讨降低外回流污泥、内回流污泥对厌氧区、缺氧区溶解氧的影响措施。无论是外回流污泥还是内回流污泥，其溶解氧浓度的大小都与氧化沟好氧区的溶解氧浓度及溶解氧的分布梯度有关。所以，在保证整个系统出水稳定达标的前提下，适度调控好氧区的溶解氧浓度及溶解氧的分布可以改善系统的生物除磷效果。

根据2000型改良氧化沟工艺的结构特点，一方面通过增加开启氧化沟好氧区前部区域转碟曝气机的台数及增加单台转碟曝气机的碟片数量，来提高前区的溶解氧浓度；另一方面是通过减少开启氧化沟好氧区后部区域转碟曝气机的台数及拆除部分转碟曝气机的碟片数量，来降低后区的溶解氧浓度。这样既可以在氧化沟好氧区形成一个低—高—低的溶解氧梯度分布区域，同时又可使整个好氧区溶解氧浓度在2.5 mg/L左右，保证了微生物硝化和吸磷的环境。

同时，将氧化沟好氧区至缺氧区的内回流量调至100%左右，外回流污泥在30%和60%两个梯度，间歇调整运行。

通过上述调整，氧化沟内厌氧区水力停留时间由1.5 h延长至2.5 h以上，聚磷菌的释磷效率和反硝化菌的反硝化效率都得到了提高。

3)稳定连续排除剩余污泥。

活性污泥系统生物除磷的除磷途径主要是通过排除剩余污泥来实现的。剩余污泥的排放有间歇排放和连续排放两种方式，虽然这两种排泥方式都能排除剩余污泥，但从工艺运行的稳定调控来讲，连续排泥能够降低磷在系统的停留时间，更能达到生物除磷的目的。

3.2 强化化学除磷

由于我国城市污水中BOD/TP 较低，采用单一的生物除磷技术很难稳定的达到GB 18918—2002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准，往往需要辅助化学除磷措施来满足要求[2]。通过对表1数据的分析，本厂进水BOD/TP在9～24之间，其比值确实较低，实际的运行结果也表明，单靠生物除磷不能实现污水处理系统的稳定达标。

通过化学除磷的机理可知，在污水中投加药剂后，金属离子与磷酸盐快速结合会形成低溶解度、极细小晶状体的磷酸盐化合物；然后，在流速梯度或混合扩散过程作用下互相接触生成大颗粒絮凝体;最后，絮凝体通过沉淀分离或过滤分离等方法与水体分开，从而达到化学除磷的目的。由此可见，化学除磷的本质就是磷酸盐从液相转移到固相的过程[3]。

污水处理的化学除磷主要涉及两个方面：一个是除磷药剂的选择，另一个是化学除磷工艺的设计。

1)除磷药剂的筛选。

目前，用于污水化学辅助除磷的药剂主要可分为铝盐、铁盐、钙盐、改性硅藻土及复合絮凝剂等。在选择药剂的过程中，上述污水处理厂分别针对5个厂家的干式聚合氯化铝及2个厂家的聚合硫酸铁原液和1个厂家的干粉聚合硫酸铝铁共计8种除磷剂，进行了比对小试和生产性试验。试验考核指标主要包括药剂的溶解时间、投加剂量、矾花大小、矾花的沉淀性能、TP去除率、出水色度、工作劳动强度、运营成本8个项目，以TP去除率、运营成本为除磷药剂主要筛选指标，最终确定选用含铁量不小于11.0%的聚合硫酸铁原液作为该厂除磷药剂。

不过，通过除磷药剂的比选试验发现，传统自来水净化应用性能较好的铝盐、铁盐，在污水化学除磷方面使用效果并不突出，这主要与产品的盐基度有关。在污水化学除磷过程中，发生的主要是化学沉析反应，化学絮凝反应是副反应。

2)化学除磷工艺的设计。

化学除磷工艺是按照除磷药剂的投加位置来区分的。药剂投加方式一般可分为前置投加(沉砂池出水)、同步投加(生物曝气池)、后置投加(二沉池出水)三种方式。上述污水处理厂最初的化学除磷工艺采用后置加药方式，在进行生产性试验时，虽然采用了多种药剂做对比，但出水总磷都很难稳定在0.5 mg/L以下。通过工艺改造，将加药位置设置在了混合强度较大的氧化沟出水堰跌水曝气处。改造后的运行结果表明：出水总磷TP≤0.25 mg/L，实现了稳定达标，且药剂费用降低到了0.04元/t污水以下。

4 结语

生产性试验表明：降低厌氧区进水溶解氧浓度，控制内、外污泥回流比，适度调整好氧区溶解氧分布梯度，可以延长厌氧区的水力停留时间，释磷菌能够在厌氧区充分释磷；连续排除剩余污泥可以减少磷在系统的积累。再者，选择液体聚合硫酸铁，投加在氧化沟出水口跌水处，能够提高化学除磷的效率，降低药剂费用。

[1] 彭艺艺，孟宪翚，刘广钊，等.影响生物除磷效果的几点因素探讨[J].中国给水排水，2013,29(1)：84-87.

[2] 郑兴灿，张 悦.化学—生物联合絮凝的污水强化一级处理工艺[J].中国给水排水，2000，16(7)：29-32.

[3] 徐晓军.化学絮凝剂的作用原理[M].北京:科学出版社，2005.

Discussion on measures for improving phosphorus removal efficiency of sewage treatment

Zhu Xuehong Ma Qinzeng

(LuoheWaterInvestmentCo.,Ltd,Luohe462000,China)

Combining with the engineering general situation of a town sewage treatment plant, this paper introduced its sewage treatment process, and put forward the improvement of oxidation ditch inner dissolved oxygen concentration, scientific selection of phosphorus removal agent, improvement the drug combination strength and other phosphorus removal measures, so as to achieve the sewage treatment standards, also reduced the cost of chemicals.

sewage treatment, biological phosphorus removal, chemical phosphorus removal, phosphorus removal agent

1009-6825(2016)30-0122-02

2016-08-16

朱学红(1969- )，男，高级工程师

X703

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