關于PAC投加點重要性的探討

陳博宇,李海濤

(1 四川發展國潤水務投資有限公司，四川 成都 610041；2 蕪湖誠越環境技術有限公司，安徽 蕪湖 241000)

生物除磷是污水處理中比較經濟的除磷方法，但是隨著環保排放標準的提高，一級A要求出水總磷≤0.5 mg/L，當生物除磷無法保證出水穩定達標，需要采用化學處理。

化學除磷根據投加點位置分為：前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀，其中同步沉淀是使用最廣泛的化學除磷法[1]。最佳藥劑投加位置根據化學藥劑的選擇、渠道的水流速度、梯度及污水的水質特性等方面去選擇，合適的投加點將對污水處理化學除磷效果及藥劑量起到關鍵作用。

1 項目背景

四川某污水處理廠處理規模為9萬m3/d，主體工藝采用A2/O工藝+D型濾池，出水標準執行一級A標。本項目自2020年8月份后穩定達標運行，但是除磷劑PAC加藥量居高不下，化學除磷效果較低，遠遠超過理論計算藥劑量，因此，非常有必要跟蹤與分析其投藥系統。

2 項目原來情況

2.1 加藥方式

原PAC投加系統采用固體PAC溶解投加方式。具體：人工投加固體藥劑至溶藥罐攪拌溶解，理論配藥濃度為10%。固體氧化鋁(Al2O3)的質量份數≥29%。加藥計量泵的額定流量為946 L/h，數量為3臺(2用1備)。

2.2 加藥量

(1)理論加藥量

根據工程手冊及設計規范計算化學除磷公式[2]：

式中：M為每噸污水需投加的無機絮凝劑的量(g/m3)；MP為每噸污水需化學除磷的總磷含量(g/m3)；M含量為純鐵或純鋁在無機絮凝劑中的含量(%)；C1為進水口總磷含量，按照0.9 mg/L考慮；C2為出水口總磷含量，按照0.3 mg/L考慮；λ為換算系數，本項目采用鋁鹽，其系數取1.3；x為絮凝劑分子式中鋁(Al)原子的個數，則x為2；a為鋁的原子量，鋁為27；b為絮凝劑的分子量，例如PAC是以Al2O3計量的，其分子量為102(Al為27，O為16，則分子量為2×27+3×16=102)；為絮凝劑的純度，根據廠家資料為29%。

代入計算結果為：

處理水量按照9萬m3/d計，即PAC每天理論投加量為5.08×10-3×9×104=457.20(kg/d)。

(2)實際加藥量

根據現場的化驗數據和生產記錄，發現PAC投加量一直處于高值，取2020年12月份投加統計量計算，2020年12月的平均投加量為2026 kg/天，最高達到3650 kg/天。具體情況如圖1所示。

圖1 PAC投加情況Fig.1 PAC dosing situation

通過比較理論加藥量和實際加藥量，我們可以看出實際平均投加量(2026 kg/d)遠遠高于理論計算投加量(457.20 kg/d)。

2.3 除磷效率

化驗數據顯示2020年12月的二沉池進口TP平均濃度為0.73 mg/L(最高值為0.90 mg/L)，二沉池出口TP平均濃度為0.64 mg/L(最低值為0.35 mg/L)，未達標的總磷經過后面深度處理進一步處理；2020年12月的除磷效率平均值為12%，最高僅僅45%。具體化驗數據分析見圖2。

圖2 二沉池TP去除情況Fig.2 TP removal of secondary sedimentation tank

3 小試情況

基于現狀配藥情況及化學除磷不佳，在化驗室采用燒杯進行小試驗證現有系統存在問題：

試驗一：取現階段運行時，同一批二沉池進水水樣，進行混凝攪拌實驗[3]。

通過表1可以看出，攪拌時間影響PAC的混合反應情況。可以看出配水井進水到二沉池進水混合時間過短，造成混凝攪拌不均勻，去除效果較低，結合現場實際情況，管路不足5 m，證明混合反應時間過短，造成去除率較低。

表1 混凝攪拌反應試驗Table 1 Coagulation mixing reaction test

試驗二：

通過表2可以看出，PAC投加量在5 mg/L基本實現達標，在后面深度處理進一步處理，將保障出水穩定達標。

表2 PAC投加量試驗Table 2 PAC dosage test

4 原因分析

(1)PAC投加點不合理。配制好的PAC溶液通過計量泵直接投加至二沉池配水井，配水井水流速度較慢，PAC混合不均勻，未完全反應就進行二沉池，且PAC配水不均勻地進入二沉池，導致二沉池化學除磷不佳[4]。

(2)人工存在溶藥不均，部分藥劑未完全溶解。人工操作藥劑投加的均勻度不足，配套自來水水量進入也參差不齊，配出的藥劑也存在較大質量差異，濃度高低不同，最大濃度達到15%。

5 整改措施

根據現場存在問題，結合小試情況，對應進行完善工作：

(1)改動PAC投藥點，將二沉池配水井PAC投加點移至生化池出水口，有足夠水流速度，且經過100多米管道混合，達到30 s，保證足夠混合反應時間，且保證進入各二沉池的PAC配水較為均勻。

(2)改變原來邊溶藥邊投加的溶藥方式，嚴格按照要求進行溶藥，經過溶藥混合均勻后再投加。為保證溶藥充分均勻，一般控制溶藥濃度為3%～5%[5]。

6 完成效果

6.1 藥劑降量情況

通過調整溶藥配藥和加藥點等措施后，PAC的藥劑用量迅速下調，節省大量生產成本，其生產數據見圖3。

圖3 處理水量及PAC投加量Fig.3 Treatment water quantity and PAC dosage

目前生產穩定運行，水量超負荷運行(日均最高超過16%)，出水依然達標，根據近一個月生產數據，技改前，每天平均投加PAC的量約為2026 kg/d，整改后每天平均投加PAC的量約為733 kg/d，下降率高達70%。并且還有下降趨勢，低于500 kg/d。

6.2 處理效果

整改完成后，總磷去除效率有所提高，并不因藥劑量的減少而降低，整個工藝系統的處理效果見圖4。

圖4 二沉池TP去除情況Fig.4 TP removal of secondary sedimentation tank

通過上面表格看出，平均出水總磷從0.59 mg/L降至0.40 mg/L。前期除磷效率不高(平均去除率為15%)且不穩定(在5%～45%)，后期整改后，除磷效率提高(平均去除率為41%)同時實現穩定達標(在29%～48%)。

6.3 藥劑成本情況

圖5 PAC投加費用情況Fig.5 PAC dosing cost

根據近一個月生產數據，技改前，PAC的噸水藥劑成本約為0.069元/噸；整改后PAC的投加量約為0.019元/噸，下降率達72%，并且還有下降趨勢，最低約0.010元/噸。

6.4 節省成本測算

根據PAC價格(2500元/噸)測算經濟情況如下：

平均每天節省費用為2500×(2.026-0.733)=3232.50(元)，按365天/年計算，即每年節省PAC費用為3232.50×365=1179862.50(元)≈118(萬元)。

7 結 語

PAC溶藥系統除磷效果的影響因素很多，其中PAC的投加位置、溶藥效果等都影響其反應情況。通過上面試驗及實踐證明，找到合適的混合時間和投加量，將會大大減少投藥量，提高除磷效率。比如本項目將PAC的投加點由二沉池配水井位置調整到生化池出水口，增加足夠的混合反應時間，大大提高除磷效率；同時結合項目進水總磷情況，試驗出合理的PAC投加量，取得最大經濟效益比。PAC加藥量只是影響除磷效果的一個因素，下一步要深入研究影響其它因素，分析厭氧區的釋磷和好氧區的吸磷情況，進水氮磷比，污泥回流情況，排泥控制，聚磷菌的控制等多方面分析與調試，通過生物除磷和化學除磷進一步減少PAC的藥劑用量。