某污水处理厂基于药剂投加的总磷深度提标措施研究

文_邓佳凤 艾方燚 姚勇 重庆市渝西水务有限公司

1 污水厂概况

重庆某污水处理厂设计处理能力4.5万m3/d（其中一期3.0万m3/d、二期1.5万m3/d），2018年投运，主体工艺采用改良型A2/O+滤布滤池，设计化学除磷药剂选择为铁盐（聚合硫酸铁），出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准，最终排入濑溪河。工艺流程详见图1。

图1 污水处理厂工艺流程图

2 现状分析

2.1 进水水质

该污水处理厂进水主要为城区市政管网污水，详见表1。

表1 污水厂实际进水水质（mg/L）

就该厂全年每天的水质而言，各指标波动大，进水有机物浓度总体较低。进水C/N值偏低，平均约3.14，需采取向生物池中外加碳源的方式提高活性污泥处理系统脱氮效率。进水C/P值基本满足生物除磷对碳源的要求，但由于生物除磷和脱氮过程存在碳源竞争和交互影响，强化生物除磷的空间较小，所以仍然以化学投加药剂降低出水中磷浓度为主要途径。

2.2 运行参数

工艺运行参数包括：水力停留时间HRT、污泥指标（浓度指标、沉降性能指标和污泥龄SRT）、回流比（内、外回流比），详见表2。

表2 主要运行参数情况

该厂处理负荷偏高，导致总体水力停留时间平均15.5h，较设计值18.5h偏低。MLSS平均为3055mg/L， MLVSS平均为1694mg/L，MLVSS/MLSS平均为0.55，SVI平均为114mL/g，SV30平均为37%，污泥指标基本稳定在正常范围内。外回流比平均为83%、内回流比平均为222%，厌氧池-缺氧池-好氧池的溶解氧基本维持“0.15-0.35-2.0”的水平，在活性污泥法较优的范围内。

2.3 处理效果

该污水处理厂正常运行条件下，出水COD、BOD、SS、氨氮能稳定达到一级A标准；再通过外加碳源、除磷剂的投加，出水TN、TP能稳定达到一级A标准。

该污水处理厂设计化学除磷工艺为同步除磷，在生物池出水井内连续投加除磷剂，选用除磷剂为聚合硫酸铁，设计投加系数β=2。

结合理论分析和实际运行调控优化，实现了出水TP能稳定达到一级A标准，出水TP变化范围为0.21～0.42mg/L，平均为0.33mg/L。除磷剂投加量变化范围为25～65mg/L，平均为50mg/L，投加系数平均为2.03。

3 总磷深度提标探索

该污水处理厂出水排入水体的水质断面控制要求为《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类标准，TP限值为0.05mg/L（水库），因此要求该污水处理厂加强运行控制使出水TP稳定达到0.3mg/L以内。

考虑出水TP浓度控制要求，该污水处理厂采用铁盐和铝盐作除磷剂分别进行一个月的生产试验，选取日均水量相近、生物池出口加药前TP相近数据进行对比，详见表3。

表3 铁盐、铝盐除磷效果比较

铝盐或铁盐在污水中与磷酸盐反应的同时，还会与水中碳酸氢盐反应，消耗污水碱度，实际污水处理厂在计算除磷剂的投加量时，因此需要大于除磷的理论需要量。

3.1 铁盐投加效果分析

选择聚合硫酸铁同步除磷，铁有效含量11%。试验期间，投加量变化范围为52.6～77.9mg/L，平均为68.1mg/L，投加系数平均为2.37；出水TP变化范围为0.25～0.3mg/L，平均为0.28mg/L，详见图2。但大量的聚合硫酸铁投加，虽然能降低出水TP浓度，却极易造成出水颜色发黄，不利于出水色度达标。

图2 铁盐处理效果

3.2 铝盐投加效果分析

选择聚合氯化铝同步除磷，Al2O3有效含量10%。试验期间，投加量变化范围为64.4～83.0mg/L，平均为77.2mg/L，投加系数平均为2.64；出水TP变化范围为0.22～0.3mg/L，平均为0.27mg/L，详见图3。

图3 铝盐处理效果

综上所述，加大铁盐或铝盐投加量，均能实现出水TP浓度稳定达0.3mg/L以内，从保障污水处理厂出水水质考虑，铝盐除磷效果优于铁盐。需要注意的是，污水中与铝离子或铁离子产生沉淀的是溶解性正磷酸盐，颗粒磷酸盐不会发生化学沉淀反应，出水SS中含磷率约2%，若要进一步降低污水处理厂出水TP浓度，则需考虑工程措施，如高效沉淀池、气浮池等。

4 结语

该污水处理厂通过投加除磷剂强化除磷，结合理论分析和实际运行调控优化，实现了出水TP浓度稳定达《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中的类IV类标准（即TP≤0.3mg/L），铝盐优于铁盐。

在实际生产运行过程中，单纯依靠药剂大量投加很难实现污水厂运行的良性循环，尤其是在进一步提高污水处理厂排放标准的要求下。提标改造设计时应尽可能考虑生物系统的深入挖潜，再辅以增设深度处理等工程措施建设，减少药剂用量，降低药剂使用带来的安全和环境风险，同时降低生产成本。