混凝劑投加對(duì)污水廠處理除磷效果的影響

張 鵬，李光曼，劉 杰，鄒勵(lì)揚(yáng)，徐傳華

（1.合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽合肥 230088；2.安徽城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，安徽合肥 230088）

1 研究背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市配套基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模進(jìn)一步提高，污水處理系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，其系統(tǒng)正逐步完善，同時(shí)對(duì)污水處理廠工藝技術(shù)也提出了更高的要求[1]。目前，城市生活污水廠主要是通過(guò)生物脫氮除磷的方式去除污水中的氮磷，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)排放或地表三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，總磷含量要控制在0.5 mg/L 以下[2]。隨著標(biāo)準(zhǔn)的提高，通過(guò)生物除磷的工藝不能達(dá)到水質(zhì)排放要求，需要附加化學(xué)除磷的方法加以去除。在此背景下，青陽(yáng)縣某污水處理廠（20 000 t/d）提標(biāo)改造項(xiàng)目，在原有工藝的基礎(chǔ)上增加了提升泵房、加藥間、深床濾池工藝，將原有的出水標(biāo)準(zhǔn)從一級(jí)B 提高到一級(jí)A。本項(xiàng)目主要是探討了提標(biāo)改造項(xiàng)目混凝劑投加位置、投加量以及不同混凝劑（聚合氯化、氯化鐵）對(duì)出水除磷效果的影響。

2 化學(xué)除磷原理以及工藝介紹

2.1 化學(xué)除磷原理

化學(xué)除磷主要是通過(guò)化學(xué)沉降過(guò)程去除磷的，通過(guò)向生活污水中投加無(wú)機(jī)金屬鹽藥劑，藥劑與污水中的磷酸鹽反應(yīng)生產(chǎn)顆粒狀非溶解性物質(zhì)，同時(shí)金屬鹽具有化學(xué)絮凝作用，絮凝體經(jīng)沉降或者過(guò)濾加以去除從而達(dá)到除磷效果。常用混凝劑主要有鐵鹽（Fe）、鋁鹽（Al）兩種藥劑，其原理如下[3]：

2.2 工藝介紹

污水處理廠原有的工藝：進(jìn)水經(jīng)過(guò)粗細(xì)格柵去除較大浮渣后，經(jīng)旋流沉砂池去除污水中固體懸浮物，通過(guò)氧化溝生物脫氮除磷后，進(jìn)入二次沉淀池，污泥沉降，部分污泥回流，剩余污泥經(jīng)過(guò)污泥脫水，污泥含水率65%，運(yùn)輸至垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋（圖1）。由于原來(lái)的工藝不能滿足日益嚴(yán)苛的環(huán)境要求，現(xiàn)通過(guò)提標(biāo)改造增加深床濾池工藝，預(yù)期將污水廠出水的標(biāo)準(zhǔn)從一級(jí)B 提標(biāo)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，具體進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)如表1 所示。由表1 可以看出，提標(biāo)改造后出水總磷0.7 mg/L 以上，仍不能滿足一級(jí)A 出水標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)通過(guò)投加混凝劑進(jìn)一步除磷，確保出水水質(zhì)達(dá)到要求。

圖1 污水廠處理工藝

為了達(dá)到最好的除磷效果，本項(xiàng)目主要對(duì)不同混凝劑、不同投加量以及不同投加位置對(duì)除磷效果的影響進(jìn)行研究。

表1 未投加藥劑前污水廠進(jìn)水和出水水質(zhì)

3 結(jié)果分析

3.1 不同藥劑種類對(duì)出水總磷的影響

為對(duì)比鐵鹽和鋁鹽除磷效果，在投加位置1 處（二沉池之前氧化溝之后）投加，投加量為15 g/m3，投加之后24 h 內(nèi)出水總磷含量的變化。從圖2 可以看出，投加鐵鹽出水總磷的含量整體上是低于投加鋁鹽的出水總磷含量，且能將出水總磷含量降到0.5 mg/L以下。這是因?yàn)橄鄬?duì)于鋁鹽，鐵鹽絮凝形成的絮凝體沉降性能較好，更有利于在二沉池沉降，從而通過(guò)二沉池脫泥將總磷去除。

圖2 不同藥劑對(duì)出水總磷的影響

圖3 不同投加量對(duì)出水總磷的影響

3.2 不同投加量對(duì)出水總磷的影響

為確定不同投加濃度對(duì)出水總磷的影響，在投加位置1 處（二沉池之前氧化溝之后），投加鐵鹽，投加量分別為10 g/m3、15 g/m3和20 g/m3，投加后24 h 的出水總磷變化曲線如圖3 所示。從圖3 可以看出，隨著投加量的增加出水總磷的含量降低明顯，其中投加量20 g/m3時(shí)，出水總磷的含量可以降低到0.45 mg/L 以下，達(dá)到一級(jí)A 出水排放標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)殡S著鐵鹽投加量的增加，鐵鹽與污水中的磷反應(yīng)量增加，形成絮凝沉降下來(lái)經(jīng)脫泥出去的總磷增加，從而達(dá)到持續(xù)降低出水總磷的目的。

3.3 不同投加位置對(duì)出水總磷的影響

深床濾池具有過(guò)濾作用，在濾池前投加混凝劑形成的絮體能同樣經(jīng)過(guò)濾池?cái)r截去除，從而達(dá)到除磷的目的，為對(duì)比研究不同投加位置除磷效果的影響，現(xiàn)對(duì)投加位置1（二沉池之前氧化溝之后）和投加位置2（二沉池之后深床濾池之前）投加鐵鹽，投加量為10 g/m3，投加24 h 之后出水總磷的變化曲線如圖4 所示。由圖4 可以看出，投加在濾池之前效果非常明顯，在投加量為10 g/m3條件下，出水總磷降低到0.4 mg/L 以下，達(dá)到一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。這是因?yàn)?，相?duì)于二沉池前投加位置，濾池前有攪拌器進(jìn)行混合，更有利于鐵鹽與磷鹽絮凝反應(yīng)，絮凝體經(jīng)濾池?cái)r截后，出水總磷降低。

圖4 不同投加位置對(duì)出水總磷的影響

4 結(jié)論

通過(guò)針對(duì)青陽(yáng)某污水廠提標(biāo)改造項(xiàng)目化學(xué)除磷進(jìn)行研究，得到如下結(jié)論：①同等條件下，鐵鹽除磷效果的要優(yōu)于鋁鹽的除磷效果；②投加位置1 投加鐵鹽，隨著鐵鹽投加量的增加，出水總磷含量持續(xù)降低，且在投加量為20 g/m3時(shí)出水總磷達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)要求；③在濾池前投加效果明顯優(yōu)于二沉池前投加，能更好地節(jié)省投加藥劑，從而減少運(yùn)行成本。