某污水處理廠基于藥劑投加的總磷深度提標(biāo)措施研究

文_鄧佳鳳 艾方燚 姚勇 重慶市渝西水務(wù)有限公司

1 污水廠概況

重慶某污水處理廠設(shè)計處理能力4.5萬m3/d（其中一期3.0萬m3/d、二期1.5萬m3/d），2018年投運(yùn)，主體工藝采用改良型A2/O+濾布濾池，設(shè)計化學(xué)除磷藥劑選擇為鐵鹽（聚合硫酸鐵），出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的一級A標(biāo)準(zhǔn)，最終排入瀨溪河。工藝流程詳見圖1。

圖1 污水處理廠工藝流程圖

2 現(xiàn)狀分析

2.1 進(jìn)水水質(zhì)

該污水處理廠進(jìn)水主要為城區(qū)市政管網(wǎng)污水，詳見表1。

表1 污水廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)（mg/L）

就該廠全年每天的水質(zhì)而言，各指標(biāo)波動大，進(jìn)水有機(jī)物濃度總體較低。進(jìn)水C/N值偏低，平均約3.14，需采取向生物池中外加碳源的方式提高活性污泥處理系統(tǒng)脫氮效率。進(jìn)水C/P值基本滿足生物除磷對碳源的要求，但由于生物除磷和脫氮過程存在碳源競爭和交互影響，強(qiáng)化生物除磷的空間較小，所以仍然以化學(xué)投加藥劑降低出水中磷濃度為主要途徑。

2.2 運(yùn)行參數(shù)

工藝運(yùn)行參數(shù)包括：水力停留時間HRT、污泥指標(biāo)（濃度指標(biāo)、沉降性能指標(biāo)和污泥齡SRT）、回流比（內(nèi)、外回流比），詳見表2。

表2 主要運(yùn)行參數(shù)情況

該廠處理負(fù)荷偏高，導(dǎo)致總體水力停留時間平均15.5h，較設(shè)計值18.5h偏低。MLSS平均為3055mg/L， MLVSS平均為1694mg/L，MLVSS/MLSS平均為0.55，SVI平均為114mL/g，SV30平均為37%，污泥指標(biāo)基本穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。外回流比平均為83%、內(nèi)回流比平均為222%，厭氧池-缺氧池-好氧池的溶解氧基本維持“0.15-0.35-2.0”的水平，在活性污泥法較優(yōu)的范圍內(nèi)。

2.3 處理效果

該污水處理廠正常運(yùn)行條件下，出水COD、BOD、SS、氨氮能穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)；再通過外加碳源、除磷劑的投加，出水TN、TP能穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。

該污水處理廠設(shè)計化學(xué)除磷工藝為同步除磷，在生物池出水井內(nèi)連續(xù)投加除磷劑，選用除磷劑為聚合硫酸鐵，設(shè)計投加系數(shù)β=2。

結(jié)合理論分析和實(shí)際運(yùn)行調(diào)控優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了出水TP能穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水TP變化范圍為0.21～0.42mg/L，平均為0.33mg/L。除磷劑投加量變化范圍為25～65mg/L，平均為50mg/L，投加系數(shù)平均為2.03。

3 總磷深度提標(biāo)探索

該污水處理廠出水排入水體的水質(zhì)斷面控制要求為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）III類標(biāo)準(zhǔn)，TP限值為0.05mg/L（水庫），因此要求該污水處理廠加強(qiáng)運(yùn)行控制使出水TP穩(wěn)定達(dá)到0.3mg/L以內(nèi)。

考慮出水TP濃度控制要求，該污水處理廠采用鐵鹽和鋁鹽作除磷劑分別進(jìn)行一個月的生產(chǎn)試驗(yàn)，選取日均水量相近、生物池出口加藥前TP相近數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，詳見表3。

表3 鐵鹽、鋁鹽除磷效果比較

鋁鹽或鐵鹽在污水中與磷酸鹽反應(yīng)的同時，還會與水中碳酸氫鹽反應(yīng)，消耗污水堿度，實(shí)際污水處理廠在計算除磷劑的投加量時，因此需要大于除磷的理論需要量。

3.1 鐵鹽投加效果分析

選擇聚合硫酸鐵同步除磷，鐵有效含量11%。試驗(yàn)期間，投加量變化范圍為52.6～77.9mg/L，平均為68.1mg/L，投加系數(shù)平均為2.37；出水TP變化范圍為0.25～0.3mg/L，平均為0.28mg/L，詳見圖2。但大量的聚合硫酸鐵投加，雖然能降低出水TP濃度，卻極易造成出水顏色發(fā)黃，不利于出水色度達(dá)標(biāo)。

圖2 鐵鹽處理效果

3.2 鋁鹽投加效果分析

選擇聚合氯化鋁同步除磷，Al2O3有效含量10%。試驗(yàn)期間，投加量變化范圍為64.4～83.0mg/L，平均為77.2mg/L，投加系數(shù)平均為2.64；出水TP變化范圍為0.22～0.3mg/L，平均為0.27mg/L，詳見圖3。

圖3 鋁鹽處理效果

綜上所述，加大鐵鹽或鋁鹽投加量，均能實(shí)現(xiàn)出水TP濃度穩(wěn)定達(dá)0.3mg/L以內(nèi)，從保障污水處理廠出水水質(zhì)考慮，鋁鹽除磷效果優(yōu)于鐵鹽。需要注意的是，污水中與鋁離子或鐵離子產(chǎn)生沉淀的是溶解性正磷酸鹽，顆粒磷酸鹽不會發(fā)生化學(xué)沉淀反應(yīng)，出水SS中含磷率約2%，若要進(jìn)一步降低污水處理廠出水TP濃度，則需考慮工程措施，如高效沉淀池、氣浮池等。

4 結(jié)語

該污水處理廠通過投加除磷劑強(qiáng)化除磷，結(jié)合理論分析和實(shí)際運(yùn)行調(diào)控優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了出水TP濃度穩(wěn)定達(dá)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的類IV類標(biāo)準(zhǔn)（即TP≤0.3mg/L），鋁鹽優(yōu)于鐵鹽。

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，單純依靠藥劑大量投加很難實(shí)現(xiàn)污水廠運(yùn)行的良性循環(huán)，尤其是在進(jìn)一步提高污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)的要求下。提標(biāo)改造設(shè)計時應(yīng)盡可能考慮生物系統(tǒng)的深入挖潛，再輔以增設(shè)深度處理等工程措施建設(shè)，減少藥劑用量，降低藥劑使用帶來的安全和環(huán)境風(fēng)險，同時降低生產(chǎn)成本。