关于PAC投加点重要性的探讨

陈博宇,李海涛

(1 四川发展国润水务投资有限公司，四川 成都 610041；2 芜湖诚越环境技术有限公司，安徽 芜湖 241000)

生物除磷是污水处理中比较经济的除磷方法，但是随着环保排放标准的提高，一级A要求出水总磷≤0.5 mg/L，当生物除磷无法保证出水稳定达标，需要采用化学处理。

化学除磷根据投加点位置分为：前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀，其中同步沉淀是使用最广泛的化学除磷法[1]。最佳药剂投加位置根据化学药剂的选择、渠道的水流速度、梯度及污水的水质特性等方面去选择，合适的投加点将对污水处理化学除磷效果及药剂量起到关键作用。

1 项目背景

四川某污水处理厂处理规模为9万m3/d，主体工艺采用A2/O工艺+D型滤池，出水标准执行一级A标。本项目自2020年8月份后稳定达标运行，但是除磷剂PAC加药量居高不下，化学除磷效果较低，远远超过理论计算药剂量，因此，非常有必要跟踪与分析其投药系统。

2 项目原来情况

2.1 加药方式

原PAC投加系统采用固体PAC溶解投加方式。具体：人工投加固体药剂至溶药罐搅拌溶解，理论配药浓度为10%。固体氧化铝(Al2O3)的质量份数≥29%。加药计量泵的额定流量为946 L/h，数量为3台(2用1备)。

2.2 加药量

(1)理论加药量

根据工程手册及设计规范计算化学除磷公式[2]：

式中：M为每吨污水需投加的无机絮凝剂的量(g/m3)；MP为每吨污水需化学除磷的总磷含量(g/m3)；M含量为纯铁或纯铝在无机絮凝剂中的含量(%)；C1为进水口总磷含量，按照0.9 mg/L考虑；C2为出水口总磷含量，按照0.3 mg/L考虑；λ为换算系数，本项目采用铝盐，其系数取1.3；x为絮凝剂分子式中铝(Al)原子的个数，则x为2；a为铝的原子量，铝为27；b为絮凝剂的分子量，例如PAC是以Al2O3计量的，其分子量为102(Al为27，O为16，则分子量为2×27+3×16=102)；为絮凝剂的纯度，根据厂家资料为29%。

代入计算结果为：

处理水量按照9万m3/d计，即PAC每天理论投加量为5.08×10-3×9×104=457.20(kg/d)。

(2)实际加药量

根据现场的化验数据和生产记录，发现PAC投加量一直处于高值，取2020年12月份投加统计量计算，2020年12月的平均投加量为2026 kg/天，最高达到3650 kg/天。具体情况如图1所示。

图1 PAC投加情况Fig.1 PAC dosing situation

通过比较理论加药量和实际加药量，我们可以看出实际平均投加量(2026 kg/d)远远高于理论计算投加量(457.20 kg/d)。

2.3 除磷效率

化验数据显示2020年12月的二沉池进口TP平均浓度为0.73 mg/L(最高值为0.90 mg/L)，二沉池出口TP平均浓度为0.64 mg/L(最低值为0.35 mg/L)，未达标的总磷经过后面深度处理进一步处理；2020年12月的除磷效率平均值为12%，最高仅仅45%。具体化验数据分析见图2。

图2 二沉池TP去除情况Fig.2 TP removal of secondary sedimentation tank

3 小试情况

基于现状配药情况及化学除磷不佳，在化验室采用烧杯进行小试验证现有系统存在问题：

试验一：取现阶段运行时，同一批二沉池进水水样，进行混凝搅拌实验[3]。

通过表1可以看出，搅拌时间影响PAC的混合反应情况。可以看出配水井进水到二沉池进水混合时间过短，造成混凝搅拌不均匀，去除效果较低，结合现场实际情况，管路不足5 m，证明混合反应时间过短，造成去除率较低。

表1 混凝搅拌反应试验Table 1 Coagulation mixing reaction test

试验二：

通过表2可以看出，PAC投加量在5 mg/L基本实现达标，在后面深度处理进一步处理，将保障出水稳定达标。

表2 PAC投加量试验Table 2 PAC dosage test

4 原因分析

(1)PAC投加点不合理。配制好的PAC溶液通过计量泵直接投加至二沉池配水井，配水井水流速度较慢，PAC混合不均匀，未完全反应就进行二沉池，且PAC配水不均匀地进入二沉池，导致二沉池化学除磷不佳[4]。

(2)人工存在溶药不均，部分药剂未完全溶解。人工操作药剂投加的均匀度不足，配套自来水水量进入也参差不齐，配出的药剂也存在较大质量差异，浓度高低不同，最大浓度达到15%。

5 整改措施

根据现场存在问题，结合小试情况，对应进行完善工作：

(1)改动PAC投药点，将二沉池配水井PAC投加点移至生化池出水口，有足够水流速度，且经过100多米管道混合，达到30 s，保证足够混合反应时间，且保证进入各二沉池的PAC配水较为均匀。

(2)改变原来边溶药边投加的溶药方式，严格按照要求进行溶药，经过溶药混合均匀后再投加。为保证溶药充分均匀，一般控制溶药浓度为3%～5%[5]。

6 完成效果

6.1 药剂降量情况

通过调整溶药配药和加药点等措施后，PAC的药剂用量迅速下调，节省大量生产成本，其生产数据见图3。

图3 处理水量及PAC投加量Fig.3 Treatment water quantity and PAC dosage

目前生产稳定运行，水量超负荷运行(日均最高超过16%)，出水依然达标，根据近一个月生产数据，技改前，每天平均投加PAC的量约为2026 kg/d，整改后每天平均投加PAC的量约为733 kg/d，下降率高达70%。并且还有下降趋势，低于500 kg/d。

6.2 处理效果

整改完成后，总磷去除效率有所提高，并不因药剂量的减少而降低，整个工艺系统的处理效果见图4。

图4 二沉池TP去除情况Fig.4 TP removal of secondary sedimentation tank

通过上面表格看出，平均出水总磷从0.59 mg/L降至0.40 mg/L。前期除磷效率不高(平均去除率为15%)且不稳定(在5%～45%)，后期整改后，除磷效率提高(平均去除率为41%)同时实现稳定达标(在29%～48%)。

6.3 药剂成本情况

图5 PAC投加费用情况Fig.5 PAC dosing cost

根据近一个月生产数据，技改前，PAC的吨水药剂成本约为0.069元/吨；整改后PAC的投加量约为0.019元/吨，下降率达72%，并且还有下降趋势，最低约0.010元/吨。

6.4 节省成本测算

根据PAC价格(2500元/吨)测算经济情况如下：

平均每天节省费用为2500×(2.026-0.733)=3232.50(元)，按365天/年计算，即每年节省PAC费用为3232.50×365=1179862.50(元)≈118(万元)。

7 结 语

PAC溶药系统除磷效果的影响因素很多，其中PAC的投加位置、溶药效果等都影响其反应情况。通过上面试验及实践证明，找到合适的混合时间和投加量，将会大大减少投药量，提高除磷效率。比如本项目将PAC的投加点由二沉池配水井位置调整到生化池出水口，增加足够的混合反应时间，大大提高除磷效率；同时结合项目进水总磷情况，试验出合理的PAC投加量，取得最大经济效益比。PAC加药量只是影响除磷效果的一个因素，下一步要深入研究影响其它因素，分析厌氧区的释磷和好氧区的吸磷情况，进水氮磷比，污泥回流情况，排泥控制，聚磷菌的控制等多方面分析与调试，通过生物除磷和化学除磷进一步减少PAC的药剂用量。