城市污水處理廠化學強化生物除磷的試驗研究

方金富 伍紅森（臨安市青山污水處理有限公司，浙江臨安311305）

城市污水處理廠化學強化生物除磷的試驗研究

方金富 伍紅森（臨安市青山污水處理有限公司，浙江臨安311305）

伴隨著我國全民經(jīng)濟的全速發(fā)展，城市建設(shè)也得到了相應的快速發(fā)展，與此同時，城市的污染物污水的排放量也大幅度上升，對城市的生態(tài)環(huán)境造成很大程度的破壞，因此對于城市污水處理廠的合理處理是提升城市生態(tài)效能的主要手段。在本文中，首先對我國城市污水處理廠除磷處理現(xiàn)狀進行深入剖析，隨后以剖析結(jié)果為基礎(chǔ)展開探究，然后對化學反應除磷強化輔助生物溶解除磷的技術(shù)基礎(chǔ)及其特征展開探究，發(fā)現(xiàn)污水處理廠的總施工工程占全國施工工程總數(shù)的23.6%。但是在處理污水處理廠的具體施工過程中，由于進水成分中碳成分的不足，不能有效地去除污水中磷、氮成分。為了實現(xiàn)我國污水處理能力的提升，進一步探究了化學反應除磷強化輔助生物溶解除磷的系統(tǒng)工作流程，最后，對其優(yōu)化措施也展開探討，實現(xiàn)廠內(nèi)多余磷成分的徹底去除。

污水處理廠；凈化污水；國家排污標準；化學與生物

就目前的污水處理廠處理技術(shù)而言，主要處理技術(shù)包括化學反應除磷和生物溶解除磷兩種?；瘜W反應除磷是通過向污水中添加相應的化學試劑，使化學試劑與污水處理廠中的磷酸質(zhì)鹽發(fā)生化學反應，去除掉水里的磷成分。生物溶解除磷則是在好氧的情況下，利用相應微生物使污水中的磷酸質(zhì)鹽溶解吸收的處理技術(shù)。相對來說，生物處理手段除磷的穩(wěn)定性較低，其根本原因就是這種處理技術(shù)會受到進水量、厭氧及好氧時間段、系統(tǒng)BOD承載量、泥沼的形成時間、厭氧時間段內(nèi)NO3的濃度等基本因素的影響。化學反應除磷的處理方式在去除污水的磷成分方面表現(xiàn)的更為穩(wěn)定，因為其不易受到進水COD/TP數(shù)值的影響。

1 我國城市污水處理廠除磷處理現(xiàn)狀

伴隨著我國污染物污水量迅速增加的現(xiàn)狀，合理科學的處理污水受到人們的關(guān)注以及重視，污水處理廠排放指標相應提高（TP≤0.5mg/L）,僅僅只利用生物溶解除磷的方式很難達到排放標準的要求。所以，應當合理的將化學反應除磷技術(shù)與生物溶解除磷技術(shù)相互融合在一起，使其相互作用，相互加強，從而形成一個完整的污水處理廠除磷體系，并且使其工作效率大幅度提升，具體工作過程簡單便利、成本低、可行性高。全球污水處理廠處理方面的數(shù)據(jù)報告呈現(xiàn)出在較發(fā)達的國家一般在污水處理廠中添加化學試劑的階段選擇在一級或者二級處理階段，經(jīng)過此處理階段處理后的污水中磷成分的含量為0.2mg/L.為了使除磷的效果更加突出，一般的污水處理工程中會采用一種除磷方式為主，化學反應除磷方式為強化輔助的處理方案。因為一般的污水處理工作是要去除污水中的氮和磷成分，去除這兩種成分的根本是碳元素的供給，而大多數(shù)污水處理廠處理中的進水成分中碳源不足，所以應當合理的采用化學反應除磷的處理技術(shù)來強化輔助除磷效果。

2 化學反應除磷強化輔助生物溶解除磷的技術(shù)基礎(chǔ)及其特征

化學反應除磷是通過在污水或者污泥之中投放化學試劑并使其與污水或者污泥中的磷酸質(zhì)鹽發(fā)生化學反應產(chǎn)生固體不溶性物質(zhì)，與污水或者污泥形成隔離，達到降低去除污水或者污泥中磷、氮成分含量的目的。生物溶解除磷是通過微生物在好氧環(huán)境下的快速繁殖增長，來過量的吸收污水中的磷成分，從而將磷成分轉(zhuǎn)換成有機物質(zhì)，形成流動性污泥，與污水形成隔離，達到生物溶解除磷的良好效果。生物溶解除磷技術(shù)的實現(xiàn)，主要依托于對高需求磷類微生物的研究與培養(yǎng)，使其在吸收污水或者泥沼中磷成分方面效率提升。僅僅利用生物溶解除磷的技術(shù)手段處理污水，其水中的磷含量仍然超出國家的一級A標或者一級B級標。所以在進行生物除磷方式的同時，應當合理科學的利用化學反應除磷技術(shù)。兩種技術(shù)手段相互融合，化學反應除磷技術(shù)可以在很大程度上輔助強化生物除磷的處理效果。主要的技術(shù)有前期沉析技術(shù)，是在生物溶解除磷開始之前就在進水管道中添加化學試劑的處理方式；同步沉析技術(shù)，是在生物溶解除磷系統(tǒng)工作的過程中，在曝氣池或者是二沉池投放化學試劑的處理方式；后期沉析技術(shù)，是在生物溶解除磷工程完成之后進行化學試劑的投放，其化學方式輔助加強生物除磷的根本目標是使污水處理各項指標達到一級A排放標準，提升除磷的整體效率以及處理效果。

化學方式輔助強化生物除磷的方式一般是在二級污水處理池中進行的，分別建設(shè)化學除磷池和污水污泥釋磷池，并且合理的設(shè)定化學試劑添加系統(tǒng)。釋磷池中應當是厭氧型的生態(tài)環(huán)境，第一有利于高需求磷類微生物，如聚磷菌的快速增長繁殖，使得通過污水污泥釋磷池管道傳輸?shù)狡貧馍锓磻貎?nèi)的動態(tài)污水泥沼成分中含有較高比例的高需求磷類微生物，提高微生物吸收磷成分的效率；第二，阻礙了生物污水泥沼處理池中磷的釋放，并且對于磷成分有效的濃縮集聚，輸送到化學試劑處理池中被高效率的處理。通過化學反應除磷輔助加強生物除磷的技術(shù)手段，能夠使經(jīng)過處理后的污水排放符合一級A排放標準。在整體除磷效果要求提高的情況之下，接下來就化學方式除磷輔助加強生物溶解除磷的處理方式進行探究，并在較少化學試劑的投放量以及減少固定泥沼生成量，降低處理成本，縮減處理工序等方面進行分析。

3 化學反應除磷強化輔助生物溶解除磷的系統(tǒng)工作流程

3.1 工作流程

化學反應除磷輔助強化生物溶解除磷的污水處理手段是目前各大污水處理中心最常用的污水處理方式，其關(guān)鍵的要素為對標準的活性泥的控制改良。比如氧化反應以及SBR系統(tǒng)等，其設(shè)計的根本內(nèi)容可以依據(jù)硝化體系以及反硝化體系來設(shè)立，其處理方式不會受活性污泥的形成年齡以及污泥承載能力的影響。

通常污水處理中心以CAST為水處理工程的設(shè)計核心，以生物溶解除磷處理方式為主導方式，并且利用化學反應除磷方式進行輔助和加強。污泥的生物反應池一般依據(jù)硝化和反硝化的知識基礎(chǔ)進行設(shè)計，一共需要設(shè)立三個反應池，分別對水位最高時反應池里MLSS的濃度值、有機物質(zhì)污水泥沼負載值、氣體水分比例、泥沼形成時間、產(chǎn)生動態(tài)泥沼量等具體數(shù)值進行分析處理。

圖1 具體技術(shù)實施步驟

3.2 化學反應池的建設(shè)參考

化學反應除磷池的建設(shè)基礎(chǔ)是對釋磷池中上清液含量以及確立的滿溢率兩個數(shù)值進行具體的數(shù)據(jù)分析。建設(shè)方式與化學沉淀池的建設(shè)方式相同，釋磷池中上清液的含量是指污水泥沼濃縮處理之后釋放的處理水含量。一般情況下滿溢率會設(shè)定為2.0m3/㎡.h。一部分處理后的水會被回放至化學稀釋池之中，剩下的會被直接排送到出水管道，被污水處理中心的處理系統(tǒng)進行系統(tǒng)的處理。對于除磷池中富含無機磷成分的污泥可以經(jīng)過壓濾機械的脫水處理，加工成磷肥。

(1)化學試劑的投放量

化學反應除磷池中投放的化學試劑金屬類鹽，一般有鈣質(zhì)鹽、鐵質(zhì)鹽以及鋁質(zhì)鹽。較為常見的化學反應試劑為石灰、聚合氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵等物質(zhì)?；瘜W試劑的投放量應當依據(jù)污水中上清液的含量以及特點和投放化學試劑的本身性能來決定。在整體的投放量設(shè)計之中，釋磷量一般設(shè)定為0.015KG磷/kgVSS,投放的試劑中應當含有百分之三十的FeCl3,按照摩爾比的基礎(chǔ)計算，應當設(shè)定對比參數(shù)為1:2，從而得出除磷池中需要添加的化學試劑總數(shù)量。

(2)二次處理水的來源

初次沉淀池出水、二次沉淀池出水以及化學反應除磷池上清液均為二次處理水的根本來源。釋磷池的工作效率取決于二次處理水的水質(zhì)標準。通常情況下，二次處理水的標準是不可以存在硝酸鹽，并且其中溶解性氧的成分降至最低甚至為零，因為硝酸鹽以及溶解性氧在二次處理水中的存在會導致釋磷池中有機物質(zhì)發(fā)生降解反應，使得水中成分發(fā)生發(fā)酵反應，阻礙除磷微生物菌對磷成分的吸收。二次處理水中BOD5含量應該適當?shù)母咭恍?，因為BOD5能夠幫助化學稀釋池更高效率的處理污水，而且能夠使微生物的增長繁殖速度加快。

3.3 對化學試劑的添加過程進行實時監(jiān)控

對化學試劑的添加過程進行實時監(jiān)控的主要方法是安裝TP實時管控儀器，對某一個特定參考位置的TP值進行抽樣核查，對所有的參數(shù)數(shù)值進行在線實時管控，通過收集得到的數(shù)據(jù)合理的控制化學試劑的添加量，以參考位置的TP值達到特定數(shù)值為設(shè)定基礎(chǔ)。

(1)水處理系統(tǒng)中各參數(shù)之間的關(guān)系

對于污染水處理中心的總體數(shù)據(jù)整合分析可以看出，進水水質(zhì)中的磷含量比

較高并且BOD5的含量比較低時，一般經(jīng)過一到兩個小時的處理過程出水水質(zhì)中磷的含量才會比較高，因為整個污染水的處理工序非常的復雜、參考數(shù)值非常的多、各方面數(shù)量變化值較多等因素，就需要將化學試劑的投放量控制在科學合理的范圍之內(nèi)，提高整個水處理系統(tǒng)的工作效率與效能。整個水處理系統(tǒng)的二級沉淀池中一般含有的懸浮類淤泥較多，而懸浮類淤泥中磷的含量要比水質(zhì)中的含量高，因此實際出水水質(zhì)的TP含量要比經(jīng)過處理過濾之后的TP含量要高。目前化學試劑的添加過程管控一般使用傳統(tǒng)的簡便式的模擬管控方式，一般是建立在經(jīng)驗基礎(chǔ)之上的，根據(jù)處理入水BOD5、污水量、污泥形成時間等等因素來最終估算生物方式除磷總量。

(2)根據(jù)生物方式除磷分析計算化學試劑的添加量

使用化學反應方式的除磷總量計算Pch=初級沉淀池出水水質(zhì)中的含磷總量+二級返流淤泥中的上清液含磷總量-微生物吸收磷的總量。具體計算方程式為：P ch=[(k 1Ppe+a1)Q+(k 2Pse+a2)R]/(Q+R)-(k 3CODpe+a3)

其中Q為污水處理廠處理總量，R為淤泥返流總量，Pse為二級沉淀池出水水質(zhì)中含磷總量，Ppe為初級沉淀池出水水質(zhì)含磷總量，CODpe為初級沉淀池中COD的含量，k1,a1是經(jīng)驗參考數(shù)值。通過以上方程式可以很方便的計算出所需要添加的化學試劑總量。

4 污水除磷工程的優(yōu)化處理

污水處理除磷工程的系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

圖2 污染水處理系統(tǒng)除磷工作原理

對污染水處理系統(tǒng)進行優(yōu)化的管控方式是收集整理整個水處理系統(tǒng)的磷數(shù)值信息以及相對應的COD數(shù)據(jù)，并根據(jù)收集整理到的信息數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析，以達到更好的控制化學試劑添加數(shù)量的目的。在整個水處理系統(tǒng)中，通過對除磷體系的優(yōu)化處理，不但可以使整個水處理工程被實時的監(jiān)控管理，而且可以在在各個工作系統(tǒng)間添加通信指令實現(xiàn)實時通信、數(shù)據(jù)連接，從整體上提高水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，滿足整體處理工序的要求。在優(yōu)化管控系統(tǒng)中還引進了先進的微生物預測技術(shù)以及各種參數(shù)實時控制等功能，水處理系統(tǒng)的工作人員只需要發(fā)送系統(tǒng)指令就可以完成一系列水處理工作，非常的方便快捷。

但是由于在線實時COD監(jiān)測儀器以及在線實時磷監(jiān)測儀器比較昂貴，對普通的污水處理廠來說，可能會造成過多的成本開支，可以通過人工輸入日常水處理各項參數(shù)的方式來實現(xiàn)對水處理系統(tǒng)的實時監(jiān)測，并且通過計算機等高科技技術(shù)，實現(xiàn)各層級之間的指令傳達，使水處理系統(tǒng)的各項數(shù)值達到設(shè)計預測數(shù)值。

5 結(jié)語

綜上所述，化學反應除磷技術(shù)輔助加強生物溶解除磷技術(shù)進行污水處理的方案需要從根本上對各種除磷技術(shù)深入的掌握，并且根據(jù)實際情況進行科學的調(diào)配，利用先進的監(jiān)測儀器實時監(jiān)測水處理過程中的數(shù)值信息，以確保最終處理過后的水達到一級A污水排放標準。

[1]孫永利，鄭興燦，劉振江，周蕾，郭亞瓊，范波，李鵬峰.城鎮(zhèn)污水廠化學協(xié)同除磷對生物除磷的影響[J].中國給水排水，2015（10）：68-71.

[2]李子富，云玉攀，曾暻，周曉琴.城市污水處理廠化學強化生物除磷的試驗研究[J].中國環(huán)境科學，2014（12）：3071-3077.

[3]陳樂榮，吳雪莉，陳粉珠.城市污水處理廠化學法輔助除磷的試驗研究[J].城市廢水處理，2014（4）：35-38.

[4]杜馨，張朝升，王海燕，榮宏偉，張英民.生物-化學強化處理城市污水除磷試驗[J].環(huán)境科學研究，2015（9）：1474-1480.

[5]于曉潔，陳銀廣，顧國維.城市污水除磷技術(shù)研究——化學強化以及除磷與生物除磷[J].環(huán)境科學與技術(shù)，2013（11）：83-86.

[6]施漢昌，柯細勇，徐麗婕.用化學法強化生物除磷的優(yōu)化控制[J].環(huán)境科學與工程，2012（8）：35-37.

[7]胡勇有，羅肖肖，程建華，羅剛.吸附—生物降解工藝化學強化除磷的試驗研究[J].自然科學，2013（12）：61-65.

[8]張波，陶明清，吳春篤，儲金宇，黃衛(wèi)東.化學強化生物除磷工藝及設(shè)計[J].水處理技術(shù)，2016（10）：87-89.