某污水處理廠(chǎng)總磷去除的技術(shù)方案

袁 莉

(上海友聯(lián)竹園第一污水處理投資發(fā)展有限公司，上海 200137)

1 概況

某污水處理廠(chǎng)采用的是技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度較高、操作管理方便、運(yùn)行成本低廉、處理效果穩(wěn)定的CAST工藝(循環(huán)式活性污泥法工藝)。試運(yùn)行階段污水處理量約為 2 500 m3，設(shè)計(jì)進(jìn)水 TP為5．5 mg/L。但在試運(yùn)行階段，實(shí)際進(jìn)水 TP約為15 mg/L以上，致使出水TP難以達(dá)標(biāo)，如何去除總磷則成為首要問(wèn)題。另，該污水處理廠(chǎng)曝氣池曝氣時(shí)間為2～4 h。在觀(guān)察曝氣池污泥時(shí)發(fā)現(xiàn)，污泥絮體很小，沒(méi)有形成大的菌膠團(tuán)。

2 方案的選擇

城市污水處理廠(chǎng)除磷一般有兩種方法:生物除磷和化學(xué)除磷，目前主要采用生物除磷。由于該污水處理廠(chǎng)面臨在規(guī)定時(shí)期內(nèi)需達(dá)標(biāo)排放并通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收，而生物除磷雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)工藝條件的變化(如pH、溫度和泥齡等)較化學(xué)除磷工藝更為敏感。因此，為了更加高效達(dá)到除磷目的，選取生物除磷為主、化學(xué)除磷為輔作為本次技術(shù)方案。

3 生物除磷

3．1 生物除磷原理

生物除磷由污水中的聚磷菌(PAOs)完成，首先厭氧放磷，在后續(xù)好氧環(huán)境中過(guò)量吸磷，然后通過(guò)排除含磷污泥達(dá)到除磷目的。在厭氧條件下，聚磷菌分解細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽，產(chǎn)生的能量將污水中的脂肪酸等有機(jī)物攝入細(xì)胞內(nèi)，并以PHB的形式儲(chǔ)存。在好氧條件下，聚磷菌利用氧化分解PHB獲得的能量，過(guò)量吸收污水中的溶解性磷，以聚磷酸鹽的形式積累于體內(nèi)。

3．2 DO 的影響

該污水廠(chǎng)CAST工藝的生物選擇器為厭氧選擇器。生物選擇器內(nèi)缺/厭氧環(huán)境促進(jìn)了聚磷菌的有效放磷，同時(shí)吸收或吸附大量易降解溶解性有機(jī)物，為主曝氣區(qū)吸磷提供了動(dòng)力和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。沉淀結(jié)束后通過(guò)排泥使磷得以最終去除。一般通過(guò)控制DO濃度，使系統(tǒng)內(nèi)ORP在-150～100 mV變化時(shí)，就可獲得良好的除磷結(jié)果。由于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)ORP裝置，故在調(diào)試時(shí)僅參考DO濃度。

在該污水廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)可知3號(hào)池中DO濃度高達(dá)6～7 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出正常運(yùn)行DO所需，這就造成在污泥回流過(guò)程中有可能將高濃度DO帶入?yún)捬踹x擇器，從而導(dǎo)致厭氧區(qū)放磷不完全，進(jìn)而導(dǎo)致曝氣區(qū)無(wú)法正常吸磷，除磷效果不佳。因此，在6月7日左右，運(yùn)行時(shí)間不變的情況下，將DO濃度控制在4 mg/L以下(最好是2 mg/L左右)，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)排泥。并且污泥回流時(shí)間由剛曝完氣開(kāi)始回流改為沉淀半小時(shí)后回流，避免回流污泥中DO濃度過(guò)高影響厭氧選擇器的運(yùn)行。

3．3 運(yùn)行結(jié)果

運(yùn)行結(jié)果如表1所示。

表1 進(jìn)出水TP化驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab．1 TP of Influent and Effluent

從表1的數(shù)據(jù)可得出，5月23日～6月6日之間，TP的平均去除率在23%，TP最高去除率為65%左右;經(jīng)工藝調(diào)整后，6月7日～6月23日之間，TP平均去除率在65%左右，最高去除率為92．5%。處理前與處理后的TP平均去除率相差約40%，說(shuō)明DO的降低對(duì)除磷有較大作用，當(dāng)然進(jìn)水TP濃度的降低也是一個(gè)不可忽視的因素。

因此，在CAST工藝中，要提高生物除磷效率，需確保DO濃度不能過(guò)高，一定在4 mg/L以下，同時(shí)需調(diào)整污泥回流時(shí)間并定期排泥。

4 化學(xué)除磷

化學(xué)除磷的藥劑有聚鋁、聚鐵等，由于該污水廠(chǎng)的水質(zhì)pH一般在7左右，較適合用聚鋁進(jìn)行除磷。化學(xué)除磷反應(yīng)式如下:pH為6～7。

4．1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

進(jìn)行此試驗(yàn)的目的主要是確定聚合氯化鋁(PAC)的沉淀性能，PAC的溶解度以及最佳投加量以達(dá)到一定的除磷效率。

4．2 材料

試驗(yàn)水樣采自金山某6月2日瞬時(shí)進(jìn)水，進(jìn)水TP為17．2 mg/L。聚合氯化鋁PAC中Al2O3的含量為30%。

4．3 試驗(yàn)步驟

每份水樣取300 mL，則水中含磷3．6 mg，現(xiàn)欲將水樣的總磷濃度降至5．5 mg/L以下，每份水樣分別加 3．2 mg、6．4 mg、9．6 mg、12．8 mg、16 mg 的PAC。其中3．2 mg是將水樣TP降至5．5 mg/L的理論量。實(shí)驗(yàn)室用的混凝設(shè)備為六聯(lián)混凝試驗(yàn)攪拌器，攪拌過(guò)程先以300 r/min快速攪拌1 min后，再以50 r/min慢速攪拌10 min，然后靜沉30 min，取上清液測(cè)定P含量。

4．4 試驗(yàn)結(jié)果

圖1為PAC投加量對(duì)除磷效果的影響。

圖1 PAC投加量對(duì)除磷效果的影響Fig．1 Effect of Different PAC Dosage on TP Removal

由圖1可知除磷效果隨著PAC投加量的增加而增加，當(dāng)除磷率達(dá)70%時(shí)，水樣的 TP可降至5．5 mg/L左右，也即PAC的最佳投加量應(yīng)是理論投加量的2倍(β=2)。整理化學(xué)除磷的計(jì)算公式如下:

式中M為所需PAC的質(zhì)量，kg;

C0為處理前水樣總磷濃度，mg/L;

C為處理后水樣的總磷濃度，mg/L;

V為處理體積，L;

β為投加系數(shù);

P為Al2O3在PAC中所占百分比，%。

公式(1)中 β 可取為2、3、4或5，PAC 化學(xué)除磷效率分別為69%、83%、90%、95%。此值可根據(jù)實(shí)際需要而定。在該污水處理廠(chǎng)，β為2。

4．5 PAM 的影響

在加入PAC 2 min后，再加入2‰的PAM，處理后的TP與未投加PAM時(shí)相同，但沉降效果好于未投加PAM的水樣。

4．6 攪拌對(duì)混凝效果的影響

將加PAC處理過(guò)的水樣攪拌12 h后靜置30 min，30 min內(nèi)，水樣中的絮體很快沉降，水樣中的TP與未攪拌12 h的相差不顯著，說(shuō)明攪拌時(shí)間在12 h內(nèi)對(duì)PAC的混凝效果影響不大。

4．7 化學(xué)除磷投加點(diǎn)選擇

建議先將PAC溶解于自來(lái)水中，PAC的溶解度為20%，如PAC投加量為27．4 kg，則需將PAC溶解于137 L水中(預(yù)估)。投加地點(diǎn)有三種選擇:進(jìn)水泵房、沉砂池、曝氣池。

(1)在進(jìn)水泵房或沉砂池投加藥劑

進(jìn)水泵房和沉砂池由于水一直處于流動(dòng)的狀態(tài)，若將PAC加入兩池中，沉淀效果不好，但若投加PAC，使得生物除磷前就已將TP降至一定程度，從某種程度上來(lái)說(shuō)，也降低了生物除磷的負(fù)荷，滿(mǎn)足生物處理的要求，但所需的量較大，按進(jìn)水TP 17 mg/L、水量為3 000 t/d來(lái)計(jì)算，投加PAC的量應(yīng)在395 kg/d，PAC按每噸2 000元計(jì)算，則每天投加費(fèi)用約790元。

(2)在曝氣池投加藥劑

在曝氣池投加可分為兩種投加方式:一種是在曝氣剛開(kāi)始時(shí)就投加PAC，據(jù)了解，經(jīng)過(guò)曝氣后的水TP在6～8 mg/L左右，假設(shè)在這里定為8 mg/L，若出水需達(dá)到3 mg/L以下，則必須去除TP約5 mg/L。在曝氣池，有化學(xué)除磷和生物除磷的協(xié)同作用，且曝氣對(duì)PAC來(lái)說(shuō)也有混合均勻的作用，曝氣后有1 h的沉淀，故所加的量較小，約每天165 kg，合計(jì)成本為370元/d;另一種是在曝氣結(jié)束20 min前投加PAC，投加的量與前者相同，但需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，對(duì)比后確定加藥時(shí)間段。按照此投加量，理想狀況下，除磷效率應(yīng)該在70%左右。

(3)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行投加PAC

項(xiàng)目組化學(xué)除磷情況如表2所示。

表2 廊下項(xiàng)目組化學(xué)除磷情況Tab．2 TP Removal Result in Langxia Project

由表2可知要降低出水中的TP，若進(jìn)水TP高，則需投加PAC輔助除磷。且投加PAC的地點(diǎn)也非常重要，在該污水處理廠(chǎng)建議在進(jìn)水時(shí)直接加入曝氣池效果比較顯著。

5 結(jié)論

為提高總磷的去除率，建議該污水處理廠(chǎng)在與有關(guān)部門(mén)的溝通協(xié)調(diào)下，一是嚴(yán)格控制進(jìn)水TP的濃度，避免進(jìn)水TP嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)指標(biāo);二是適當(dāng)調(diào)整工藝:在運(yùn)行時(shí)間不變的情況下，將DO濃度控制在4 mg/L以下(最好是2 mg/L左右)，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)排泥，并且污泥回流時(shí)間由剛曝完氣開(kāi)始回流改為沉淀半小時(shí)后回流，避免回流污泥中DO濃度過(guò)高影響厭氧選擇器的運(yùn)行;三是利用投加適量PAC將生物除磷的起始濃度降低，使出水TP濃度達(dá)標(biāo)排放。