关键词: 城镇污水处理厂; 提标改造; 化学除磷

                   随着我国社会发展和城镇化的加速，废水的排放量逐年增加，水资源污染形势十分严峻。国家对环保行业的重视程度和支持力度不断提升，污水处理行业也得到了快速发展。 “十二五”和 “十三五”期间，国家大力推动建设污水处理厂，截止到 2019 年，全国城镇污水处理厂数量达到 4140 座，日处理能力达到 2. 14×108m3。随着生态文明建设的持续深入进行，国家对污水处理设施的排放标准日趋严格，全国有越来越多的污水处理厂响应国家节能减排号召，通过工艺改造和工程改扩建，将排放标准提高到《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB18918－2002) 中规定的一级 A 标准或者更严的地方标准。

                   广东某城镇污水处理厂位于沿海城市，主要处理城区生活污 水，处 理 规 模 26 × 104 m3 /d，服 务 范 围 75 km2，采 用“A2 /O+氯消毒”工艺，污泥经浓缩池和离心脱水机处理至含水率 80%以下，泥饼运至污泥焚烧厂焚烧处置，工 艺 流 程图见图 1。原设计出水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB18918－2002) 二 级 标 准，已长期处于满负荷运行状态。根据国家及广东省的最新环保要求，该污水厂出水水质须提高至《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB18918－2002) 一 级 A 标准和广东省地方标 准《水污染排放限值》( DB44 /26 － 2001) 第二时段一级标准的较严值，具体指标见表 1。

                   1 提标前进出水水质分析

                    通过对该厂 2019 年全年主要水质指标进行统计分析，发现进水水质会随季节的更替有所波动，总氮、氨氮和总磷存在超过设计浓度的情况，超标率分别为 3. 3%、8. 8% 和 0. 5%，尽管如此，该厂出水水质总体平稳，能稳定达到原排放标准要求，表明该厂的工艺运行效果良好，具备一定的抗冲击负荷能力。

                     由表 2 可知，对比新排放标准要求，主要是总磷和 SS 存在较大的超标可能性，达标率分别只有 6%和 21%。因此，针对总磷和 SS 可能超标的问题，制定相应的技术方案。

                     2 提标方法的选择

                     目前污水处理除磷技术主要有生物除磷和化学除磷两种。生物除磷主要是利用聚磷菌对溶解性磷的厌氧释放和好氧吸收作用，最终通过好氧过量吸磷，并随活性污泥的排放去除总磷。化学除磷是通过投加化学药剂，使磷成为不溶性固体沉淀物，进而从污水中分离出去。生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于受工艺设计、污泥浓度、排泥量、气温、水质等因素影响，去除效果存在波动情况，除磷效率有一定限度。从该厂历史运行数据可以看出，单纯通过生物除磷作用，总磷去除率不超过 60%，想要再进一步去除总磷，达到新排放标准，需考虑化学除磷的方法。化学除磷在强化除磷效果时，在系统内进行沉析反应和絮凝反应，沉析反应即溶解态物质转化为非溶解态物质或颗粒态物质，絮凝反应是细小的非溶解态或颗粒物质相互黏连形成较大絮体，提高沉降速率和颗粒物的去除率，也就是说，化学除磷不仅能提高总磷的去除率，还有利于进一步降低出水 SS 的浓度。通过对该厂 2019 年的运行数据统计分析得出，对比新排放标准，不能稳定达标的出水指标主要是总磷和 SS。因此，针对总磷和 SS 的进一步去除开展化学药剂投加试验研究。 

                       3 化学除磷试验

                        3. 1 试验方法试验

                      水样取自该厂生化池出水，试验采用的除磷药剂有:复合除磷剂 CL、复合除磷剂 YW 和聚合氯化铝( PAC，有效含量10%) 。试验时，药剂均配制成浓度 10%的药液进行投加。试验进行两组小试，每组取 9 个水样，每个水样取 500 mL 生化池出水，同时分别投加剂量不同的药液，采用六联搅拌器同步进行混凝搅拌。先以 120 rpm 快速搅拌 1 min，再以 50 rpm 慢速搅拌 15 min; 静沉 30 min 后取上清液，采用国标钼酸铵分光光度法检测总磷指标。每组药液投加量从 40 mg /L 开始，每个样依次递增 10 mg /L，总共投加 8 个样，另设一个不投加药液的空白对照样。 

                       3. 2 结果与讨论

                        两组水样原水总磷浓度分别为 3. 2 mg /L 和 1. 5 mg /L，由 图 2 和图 3 可知，复合除磷剂 CL 在两组试验中，都能将总磷降至 0. 5 mg /L 以下，另外两个药剂只有在原水浓度较低时才能有可能降至 0. 5 mg /L 以下。

                       由两组小试结果可知，如将总磷降至 0. 5 mg /L 以下，去除每毫克总磷的复合除磷剂 CL 单耗为 29 ～ 35 mg，而聚合氯化铝和复合除磷剂 YW 单耗分别为 38 mg 和 50 mg，在原水总磷浓度 3. 2 mg /L 的试验组，聚合氯化铝和复合除磷剂 YW 在投加范围内，均未能达到 0. 5 mg /L 以下。

在原水总磷 1. 5 mg /L 的试验组，复合除磷剂 YW 投加到60 mg /L 后，总磷出现反弹，而复合除磷剂 CL 和聚合氯化铝的投加曲线则趋于稳定，表明除磷剂投加到一定程度后，总磷的残余量将达到一个极限值，无法通过投加药剂进一步去除，残余的总磷可能为有机磷，无法与药剂反应。投加复合除磷剂YW 后总磷出现轻微反弹，可能是由于药剂的过量投加，导致絮凝沉淀平衡被打破或药剂含有能被误检为总磷的成分。

                         两组试验中复合除磷剂 CL 的总磷去除率可达到 85%左右，复合除磷剂 YW 的总磷去除率最高 70%，聚合氯化铝的总磷去除率最高 80%。相同投加量的情况下，复合除磷剂 CL 的总磷去除率都高于另外两种药剂。结果表明，除磷效果最佳、单耗最低的是复合除磷剂 CL，去除每毫克总磷的单耗为 29 ～ 35 mg，然后依次是聚合氯化铝和复合除磷剂 YW。故选取复合除磷剂CL 作为生产试验的首选除磷药剂。 

                        4 药剂投加系统的设计

                     根据厂区构筑物平面布置及工艺流程情况，鉴于该厂没有深度处理工段，将药剂投加点分别设置在一期工程两组生化池出水口和二期工程一组生化池出水井，每个投药点配置一套药液投加系统，包含隔膜计量泵( 加药泵) 、储药罐、管路、控制箱等，每套投加系统配置两台加药泵和两个储药罐，一用一备。药剂投加系统流程见图 4。

                       5 应急提标后的处理效果

                       由表 3 可知，在进水水质相似的情况下，提标后部分出水指标有明显改善，特别是总磷和 SS。出水总磷均值 0. 29 mg /L，去除率 90%，出水 SS 均值 6 mg /L，去除率 90%，两者相比提标前的 56%和 85%均有所提升。CODCr、BOD5、总氮、氨氮等去除率略微提升，但不显著。因此，除磷剂主要对去除总磷和SS 有显著作用，对其他指标没有明显促进作用。整体出水可稳定达到新排放标准。该药剂属铁盐复合剂，溶液呈赤褐色，药剂投加后会使生化池中的污泥混合液呈现一定的赤褐色，但对出水色度基本没有影响。

                      去除总磷主要是通过除磷剂与溶解性磷酸盐反应生成沉淀物，在污泥沉淀阶段随排泥一并去除。而 SS 的去除主要是通过除磷剂水解絮凝作用，网捕悬浮颗粒物，同样可随污泥一并沉降和排除。由于 SS 中含有一定的活性污泥分散颗粒，在总磷检测时会被消解成为总磷的一部分，故活性污泥分散颗粒的沉降对出水总磷的降低也起到的重要的作用。

 

                       除磷剂呈酸性，对比投加除磷剂前后的进出水 pH 值，投加除磷剂前，进水 pH 在 6. 59 ～ 7. 22 之间波动，均值 6. 96，出 水 pH 在 6. 50～ 6. 87 之间波动，均值 6. 63。投加除磷剂后，进 水 pH 在 6. 33 ～ 7. 34 之间波动，均值 7. 00，出水 pH 在 6. 27 ～ 6. 80 之间波动，均值 6. 43。可以看出在进水 pH 值变化不大的情况下，投加除磷剂后，出水 pH 值略微下降，均值降幅约3%。pH 值的波动范围仍在生化系统适宜的 6 ～ 9 的范围，对生化系统的影响可以忽略不计。

                     提标后对生化池中活性污泥进行镜检观察( 见图7和图8) ，菌胶团边缘清晰，结构紧密，微生物的种类、大小、数量及活性较提标前没有明显的变化。投加除磷药剂后，可达到预期处理效果，从主要指标的处理情况看，活性污泥的污染物降解能力没有降低，药剂的投加没有出现文献报道的对生化系统造成的不利影响。

                         6 结 论

                    针对该厂原工艺和新排放标准达标要求进行分析，开展药剂试验，制定提标方案，并予以实施。结果表明，出水总磷和 SS有明显改善，平均浓度分别是 0. 29 mg /L 和 6 mg /L，去除率均达到 90%，其他指标改善的程度不显著。药剂复合除磷剂 CL 的投加会使活性污泥呈现一定的赤褐色，但对出水感观没有明显影响。药剂的投加对活性污泥中的主要微生物也没有显著影响。整体出水可稳定达到新排放标准，达到预期处理效果。

                       原标题：某城镇污水处理厂提标改造及运行效果

                       原作者：郭海鹏，周益钦，林 珲，蔡佳青，纪泽霞，纪斯栋