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摘要:結(jié)合某城鎮(zhèn)污水處理廠的工程概況，介紹了其污水處理工藝流程，并提出了改善氧化溝內(nèi)溶解氧濃度、科學(xué)選配除磷劑、提高藥劑混合強(qiáng)度等除磷措施，既達(dá)到了污水處理標(biāo)準(zhǔn)，又降低了藥劑費(fèi)用。

1工程概況

某城鎮(zhèn)污水處理廠，2008年開工建設(shè)，一期設(shè)計(jì)處理規(guī)模為6．0×104m3/d，采用2000型改良氧化溝工藝，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì):CODCr≤350mg/L，BOD5≤150mg/L，SS≤200mg/L，NH3-N≤30mg/L，TN≤40mg/L，TP≤5mg/L，出水標(biāo)準(zhǔn)為GB81918—2002一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。該工程主要設(shè)計(jì)工藝參數(shù)為:污泥負(fù)荷0．059kgBOD5/(kg·MLSS·d)，容積負(fù)荷0．295kgBOD5/(m3·d)，污泥齡18d，設(shè)計(jì)水溫較高30℃、較低13℃，水力停留時(shí)間18．4h。該污水處理廠2009年5月開工建設(shè)，2010年11月建成投運(yùn)，其工藝流程如圖1所示。

2運(yùn)行工況

該污水處理廠2013年即達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，整個(gè)污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行情況較為穩(wěn)定，各項(xiàng)出水指標(biāo)除TP時(shí)有很標(biāo)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均滿足GB18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求。從2014年2月份開始，該污水處理廠來水量一直保持在6．5×104m3/d以上，較高日進(jìn)水量達(dá)到了8．12×104m3/d，進(jìn)水水質(zhì)也發(fā)生了一定變化，特別是進(jìn)水TP一直較高，TP較高瞬時(shí)值甚至達(dá)到了65mg/L，其實(shí)際進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)與設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)對(duì)比如表1所示。

通過對(duì)表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比可知:出水水質(zhì)指標(biāo)CODCr，BOD5，SS，NH3-N和TN均能滿足設(shè)計(jì)要求，只有出水TP有很標(biāo)現(xiàn)象。為解決出水TP很標(biāo)的問題，該廠采取了諸多運(yùn)行措施，以期達(dá)到降低出水TP的目標(biāo)。

3除磷措施

3．1提高生物除磷的工藝措施

由生物除磷的機(jī)理可知，只有除磷菌在厭氧條件下進(jìn)行充分釋磷，才能實(shí)現(xiàn)除磷菌在好氧條件下大量的吸收磷。相關(guān)研究表明，除磷菌在厭氧條件下釋放1mg的磷可以在好氧區(qū)吸收

2．54mg的磷。

1)降低進(jìn)水跌水曝氣強(qiáng)度，減少進(jìn)水溶解氧對(duì)系統(tǒng)的影響。該污水處理廠分兩期建設(shè)，在進(jìn)行一期建設(shè)時(shí)，預(yù)處理工段構(gòu)筑物即按12．0×104m3/d的規(guī)模一次建成，在污水提升泵站處設(shè)置一期、二期配水井一座，如圖2所示。配水井設(shè)置有提升泵出水口、消能槽和配水槽，一、二期的配水量通過配水槽出水閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。由圖2a)可看出，經(jīng)過提升泵提升的廢水經(jīng)過兩次跌水，一次是出水口到消能槽的跌水，跌水高度約計(jì)500mm;另一次跌水在配水槽處，跌水高度在900mm左右。

通過調(diào)整一、二期的配水閥門開啟度，提高配水槽的水位，可降低二次跌水高度甚至消除二次跌水，減少跌水曝氣充氧。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，二次跌水后，配水槽進(jìn)水中的溶解氧濃度可達(dá)4．4mg/L，通過消除二次曝氣，配水槽進(jìn)水中的溶解氧濃度降低到了0．2mg/L以下，再經(jīng)過后面的管道輸送后，基本消除了進(jìn)水跌水曝氣對(duì)厭氧系統(tǒng)溶解氧的影響。

2)延長厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間，強(qiáng)化聚磷菌釋磷。

影響厭氧區(qū)、缺氧區(qū)溶解氧濃度的主要因素有進(jìn)水溶解氧濃度、外回流污泥溶解氧濃度、內(nèi)回流溶解氧濃度等。本文著重探討降低外回流污泥、內(nèi)回流污泥對(duì)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)溶解氧的影響措施。無論是外回流污泥還是內(nèi)回流污泥，其溶解氧濃度的大小都與氧化溝好氧區(qū)的溶解氧濃度及溶解氧的分布梯度有關(guān)。所以，在保證整個(gè)系統(tǒng)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下，適度調(diào)控好氧區(qū)的溶解氧濃度及溶解氧的分布可以改善系統(tǒng)的生物除磷效果。根據(jù)2000型改良氧化溝工藝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一方面通過增加開啟氧化溝好氧區(qū)前部區(qū)域轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的臺(tái)數(shù)及增加單臺(tái)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的碟片數(shù)量，來提高前區(qū)的溶解氧濃度;另一方面是通過減少開啟氧化溝好氧區(qū)后部區(qū)域轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的臺(tái)數(shù)及拆除部分轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的碟片數(shù)量，來降低后區(qū)的溶解氧濃度。這樣既可以在氧化溝好氧區(qū)形成一個(gè)低—高—低的溶解氧梯度分布區(qū)域，同時(shí)又可使整個(gè)好氧區(qū)溶解氧濃度在2．5mg/L左右，保證了微生物硝化和吸磷的環(huán)境。

同時(shí)，將氧化溝好氧區(qū)至缺氧區(qū)的內(nèi)回流量調(diào)至100%左右，外回流污泥在30%和60%兩個(gè)梯度，間歇調(diào)整運(yùn)行。通過上述調(diào)整，氧化溝內(nèi)厭氧區(qū)水力停留時(shí)間由1．5h延長至2．5h以上，聚磷菌的釋磷效率和反硝化菌的反硝化效率都得到了提高。

3)穩(wěn)定連續(xù)排除剩余污泥。

活性污泥系統(tǒng)生物除磷的除磷途徑主要是通過排除剩余污泥來實(shí)現(xiàn)的。剩余污泥的排放有間歇排放和連續(xù)排放兩種方式，雖然這兩種排泥方式都能排除剩余污泥，但從工藝運(yùn)行的穩(wěn)定調(diào)控來講，連續(xù)排泥能夠降低磷在系統(tǒng)的停留時(shí)間，更能達(dá)到生物除磷的目的。

3．2強(qiáng)化化學(xué)除磷

由于我國城市污水中BOD/TP較低，采用單一的生物除磷技術(shù)很難穩(wěn)定的達(dá)到GB18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，往往需要輔助化學(xué)除磷措施來滿足要求。通過對(duì)表1數(shù)據(jù)的分析，本廠進(jìn)水BOD/TP在9～24之間，其比值確實(shí)較低，實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果也表明，單靠生物除磷不能實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

通過化學(xué)除磷的機(jī)理可知，在污水中投加藥劑后，金屬離子與磷酸鹽快速結(jié)合會(huì)形成低溶解度、很細(xì)小晶狀體的磷酸鹽化合物;然后，在流速梯度或混合擴(kuò)散過程作用下互相接觸生成大顆粒絮凝體;較后，絮凝體通過沉淀分離或過濾分離等方法與水體分開，從而達(dá)到化學(xué)除磷的目的。由此可見，化學(xué)除磷的本質(zhì)就是磷酸鹽從液相轉(zhuǎn)移到固相的過程。

污水處理的化學(xué)除磷主要涉及兩個(gè)方面:一個(gè)是除磷藥劑的選擇，另一個(gè)是化學(xué)除磷工藝的設(shè)計(jì)。

1)除磷藥劑的篩選。

目前，用于污水化學(xué)輔助除磷的藥劑主要可分為鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、改性硅藻土及復(fù)合絮凝劑等。在選擇藥劑的過程中，上述污水處理廠分別針對(duì)5個(gè)廠家的干式聚合氯化鋁及2個(gè)廠家的聚合硫酸鐵原液和1個(gè)廠家的干粉聚合硫酸鋁鐵共計(jì)8種除磷劑，進(jìn)行了比對(duì)小試和生產(chǎn)性試驗(yàn)。試驗(yàn)考核指標(biāo)主要包括藥劑的溶解時(shí)間、投加劑量、礬花大小、礬花的沉淀性能、TP去除率、出水色度、工作勞動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)營成本8個(gè)項(xiàng)目，以TP去除率、運(yùn)營成本為除磷藥劑主要篩選指標(biāo)，較終確定選用含鐵量不小于11．0%的聚合硫酸鐵原液作為該廠除磷藥劑。

不過，通過除磷藥劑的比選試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)自來水凈化應(yīng)用性能較好的鋁鹽、鐵鹽，在污水化學(xué)除磷方面使用效果并不突出，這主要與產(chǎn)品的鹽基度有關(guān)。在污水化學(xué)除磷過程中，發(fā)生的主要是化學(xué)沉析反應(yīng)，化學(xué)絮凝反應(yīng)是副反應(yīng)。

2)化學(xué)除磷工藝的設(shè)計(jì)。

化學(xué)除磷工藝是按照除磷藥劑的投加位置來區(qū)分的。藥劑投加方式一般可分為前置投加(沉砂池出水)、同步投加(生物曝氣池)、后置投加(二沉池出水)三種方式。上述污水處理廠較初的化學(xué)除磷工藝采用后置加藥方式，在進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)時(shí)，雖然采用了多種藥劑做對(duì)比，但出水總磷都很難穩(wěn)定在0．5mg/L以下。通過工藝改造，將加藥位置設(shè)置在了混合強(qiáng)度較大的氧化溝出水堰跌水曝氣處。改造后的運(yùn)行結(jié)果表明:出水總磷TP≤0．25mg/L，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且藥劑費(fèi)用降低到了0．04元/t污水以下。

4結(jié)語

生產(chǎn)性試驗(yàn)表明:降低厭氧區(qū)進(jìn)水溶解氧濃度，控制內(nèi)、外污泥回流比，適度調(diào)整好氧區(qū)溶解氧分布梯度，可以延長厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間，釋磷菌能夠在厭氧區(qū)充分釋磷;連續(xù)排除剩余污泥可以減少磷在系統(tǒng)的積累。再者，選擇液體聚合硫酸鐵，投加在氧化溝出水口跌水處，能夠提高化學(xué)除磷的效率，降低藥劑費(fèi)用。