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摘要:廣東某城鎮污水處理廠處理規模26×104m3/d，采用“A2/O+氯消毒”的工藝形式，為滿足新排污許可證的要求，需實施提標改造，從《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002)二級排放標準提高到一級A標準和廣東省地方標準《水污染排放限值》(DB44/26－2001)第二時段一級標準的較嚴值。通過對該廠歷史運行數據的統計分析，綜合該廠的實際情況，設計安裝化學除磷系統。實施提標后，處理效果穩定達到預期目標。

關鍵詞:城鎮污水處理廠;提標改造;化學除磷

隨著我國社會發展和城鎮化的加速，廢水的排放量逐年增加，水資源污染形勢十分嚴峻。國家對環保行業的重視程度和支持力度不斷提升，污水處理行業也得到了快速發展。“十二五”和“十三五”期間，國家大力推動建設污水處理廠，截止到2019年，全國城鎮污水處理廠數量達到4140座，日處理能力達到2.14×108m3［1］。隨著生態文明建設的持續深入進行，國家對污水處理設施的排放標準日趨嚴格，全國有越來越多的污水處理廠響應國家節能減排號召，通過工藝改造和工程改擴建，將排放標準提高到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002)中規定的一級A標準或者更嚴的地方標準［2］。廣東某城鎮污水處理廠位于沿海城市，主要處理城區生活污水，處理規模26×104m3/d，服務范圍75km2，采用“A2/O+氯消毒”工藝，污泥經濃縮池和離心脫水機處理至含水率80%以下，泥餅運至污泥焚燒廠焚燒處置，工藝流程圖見圖1。原設計出水標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002)二級標準，已長期處于滿負荷運行狀態。根據國家及廣東省的最新環保要求，該污水廠出水水質須提高至《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918－2002)一級A標準和廣東省地方標準《水污染排放限值》(DB44/26－2001)第二時段一級標準的較嚴值，具體指標見表1.

1提標前進出水水質分析

通過對該廠2019年全年主要水質指標進行統計分析，發現進水水質會隨季節的更替有所波動，總氮、氨氮和總磷存在超過設計濃度的情況，超標率分別為3.3%、8.8%和0.5%，盡管如此，該廠出水水質總體平穩，能穩定達到原排放標準要求，表明該廠的工藝運行效果良好，具備一定的抗沖擊負荷能力。由表2可知，對比新排放標準要求，主要是總磷和SS存在較大的超標可能性，達標率分別只有6%和21%。因此，針對總磷和SS可能超標的問題，制定相應的技術方案。

2提標方法的選擇

目前污水處理除磷技術主要有生物除磷和化學除磷兩種。生物除磷主要是利用聚磷菌對溶解性磷的厭氧釋放和好氧吸收作用，最終通過好氧過量吸磷，并隨活性污泥的排放去除總磷。化學除磷是通過投加化學藥劑，使磷成為不溶性固體沉淀物，進而從污水中分離出去。生物除磷是一種相對經濟的除磷方法，但由于受工藝設計、污泥濃度、排泥量、氣溫、水質等因素影響，去除效果存在波動情況，除磷效率有一定限度［3－4］。從該廠歷史運行數據可以看出，單純通過生物除磷作用，總磷去除率不超過60%，想要再進一步去除總磷，達到新排放標準，需考慮化學除磷的方法。化學除磷在強化除磷效果時，在系統內進行沉析反應和絮凝反應，沉析反應即溶解態物質轉化為非溶解態物質或顆粒態物質，絮凝反應是細小的非溶解態或顆粒物質相互黏連形成較大絮體，提高沉降速率和顆粒物的去除率，也就是說，化學除磷不僅能提高總磷的去除率，還有利于進一步降低出水SS的濃度［5－6］。通過對該廠2019年的運行數據統計分析得出，對比新排放標準，不能穩定達標的出水指標主要是總磷和SS。因此，針對總磷和SS的進一步去除開展化學藥劑投加試驗研究。

3化學除磷試驗

3.1試驗方法

試驗水樣取自該廠生化池出水，試驗采用的除磷藥劑有:復合除磷劑CL、復合除磷劑YW和聚合氯化鋁(PAC，有效含量10%)。試驗時，藥劑均配制成濃度10%的藥液進行投加。試驗進行兩組小試，每組取9個水樣，每個水樣取500mL生化池出水，同時分別投加劑量不同的藥液，采用六聯攪拌器同步進行混凝攪拌。先以120rpm快速攪拌1min，再以50rpm慢速攪拌15min;靜沉30min后取上清液，采用國標鉬酸銨分光光度法檢測總磷指標。每組藥液投加量從40mg/L開始，每個樣依次遞增10mg/L，總共投加8個樣，另設一個不投加藥液的空白對照樣。

3.2結果與討論

兩組水樣原水總磷濃度分別為3.2mg/L和1.5mg/L，由圖2和圖3可知，復合除磷劑CL在兩組試驗中，都能將總磷降至0.5mg/L以下，另外兩個藥劑只有在原水濃度較低時才能有可能降至0.5mg/L以下。由兩組小試結果可知，如將總磷降至0.5mg/L以下，去除每毫克總磷的復合除磷劑CL單耗為29～35mg，而聚合氯化鋁和復合除磷劑YW單耗分別為38mg和50mg，在原水總磷濃度3.2mg/L的試驗組，聚合氯化鋁和復合除磷劑YW在投加范圍內，均未能達到0.5mg/L以下。在原水總磷1.5mg/L的試驗組，復合除磷劑YW投加到60mg/L后，總磷出現反彈，而復合除磷劑CL和聚合氯化鋁的投加曲線則趨于穩定，表明除磷劑投加到一定程度后，總磷的殘余量將達到一個極限值，無法通過投加藥劑進一步去除，殘余的總磷可能為有機磷，無法與藥劑反應。投加復合除磷劑YW后總磷出現輕微反彈，可能是由于藥劑的過量投加，導致絮凝沉淀平衡被打破或藥劑含有能被誤檢為總磷的成分。兩組試驗中復合除磷劑CL的總磷去除率可達到85%左右，復合除磷劑YW的總磷去除率最高70%，聚合氯化鋁的總磷去除率最高80%。相同投加量的情況下，復合除磷劑CL的總磷去除率都高于另外兩種藥劑。結果表明，除磷效果最佳、單耗最低的是復合除磷劑CL，去除每毫克總磷的單耗為29～35mg，然后依次是聚合氯化鋁和復合除磷劑YW。故選取復合除磷劑CL作為生產試驗的首選除磷藥劑。

4藥劑投加系統的設計

根據廠區構筑物平面布置及工藝流程情況，鑒于該廠沒有深度處理工段，將藥劑投加點分別設置在一期工程兩組生化池出水口和二期工程一組生化池出水井，每個投藥點配置一套藥液投加系統，包含隔膜計量泵(加藥泵)、儲藥罐、管路、控制箱等，每套投加系統配置兩臺加藥泵和兩個儲藥罐，一用一備。藥劑投加系統流程見圖40

5應急提標后的處理效果

由表3可知，在進水水質相似的情況下，提標后部分出水指標有明顯改善，特別是總磷和SS。出水總磷均值0.29mg/L，去除率90%，出水SS均值6mg/L，去除率90%，兩者相比提標前的56%和85%均有所提升。CODCr、BOD5、總氮、氨氮等去除率略微提升，但不顯著。因此，除磷劑主要對去除總磷和SS有顯著作用，對其他指標沒有明顯促進作用。整體出水可穩定達到新排放標準。該藥劑屬鐵鹽復合劑，溶液呈赤褐色，藥劑投加后會使生化池中的污泥混合液呈現一定的赤褐色，但對出水色度基本沒有影響。去除總磷主要是通過除磷劑與溶解性磷酸鹽反應生成沉淀物，在污泥沉淀階段隨排泥一并去除。而SS的去除主要是通過除磷劑水解絮凝作用，網捕懸浮顆粒物，同樣可隨污泥一并沉降和排除。由于SS中含有一定的活性污泥分散顆粒，在總磷檢測時會被消解成為總磷的一部分，故活性污泥分散顆粒的沉降對出水總磷的降低也起到的重要的作用。除磷劑呈酸性，對比投加除磷劑前后的進出水pH值，投加除磷劑前，進水pH在6.59～7.22之間波動，均值6.96，出水pH在6.50～6.87之間波動，均值6.63。投加除磷劑后，進水pH在6.33～7.34之間波動，均值7.00，出水pH在6.27～6.80之間波動，均值6.43。可以看出在進水pH值變化不大的情況下，投加除磷劑后，出水pH值略微下降，均值降幅約3%。pH值的波動范圍仍在生化系統適宜的6～9的范圍，對生化系統的影響可以忽略不計。提標后對生化池中活性污泥進行鏡檢觀察(見圖7和圖8)，菌膠團邊緣清晰，結構緊密，微生物的種類、大小、數量及活性較提標前沒有明顯的變化。投加除磷藥劑后，可達到預期處理效果，從主要指標的處理情況看，活性污泥的污染物降解能力沒有降低，藥劑的投加沒有出現文獻報道的對生化系統造成的不利影響。

6結論

針對該廠原工藝和新排放標準達標要求進行分析，開展藥劑試驗，制定提標方案，并予以實施。結果表明，出水總磷和SS有明顯改善，平均濃度分別是0.29mg/L和6mg/L，去除率均達到90%，其他指標改善的程度不顯著。藥劑復合除磷劑CL的投加會使活性污泥呈現一定的赤褐色，但對出水感觀沒有明顯影響。藥劑的投加對活性污泥中的主要微生物也沒有顯著影響。整體出水可穩定達到新排放標準，達到預期處理效果。

作者：郭海鵬 周益欽 林琿 蔡佳青 紀澤霞 紀斯棟 單位：汕頭大學理學院 廣東聯泰環保股份有限公司