【关键词】PFS 加药泵；变频控制；总出水 TP；二沉池出水 TP；PFS 投加浓度

                    0 引言

                     随着我国城市化的不断发展，环境问题已引起 全社会的关注，其中，用水量需求增大导致的污水增 加的问题尤为突出。 市政污水中含有大量的含磷有机物，其主要来 源于人体排泄、含磷洗涤剂、含磷化肥和农药等。磷作为污水处理的重要指标，也是水体富营养化现象最 重要的制约因素。磷的超标排放将引起受纳水体磷 含量升高，导致水体富营养化，对水体环境造成破坏。污水除磷工艺可分为两种形式：生物除磷和化 学除磷。生物除磷通过聚磷微生物对磷的过量吸收和储存，并形成污泥排出系统，降低水体中磷含量[1]， 其反应过程不需要投入任何化学药剂，但会受限于生物活性和污水成分（碳、氮、磷）。化学除磷的原理 是在污水处理过程中加入金属盐等物质，通过磷酸 盐和金属离子反应形成磷酸盐化合物，生成沉淀排 出系统。市政污水处理氧化沟工艺对总磷的去除效率在50%~75%。为了确保尾水总磷达标排放，主要控制措 施为生物化学除磷，即采用生物处理（氧化沟）+化学处理（投加除磷剂）的组合工艺[2]。但传统粗放型运营 管理控制体系，易造成除磷剂投加量不足或过量等问题[3]。过量投加不仅造成资源的巨大浪费，还会导 致污泥产量增加，出水色度过高等问题。因此，对污水处理深度除磷精细化管理很有必要。 鉴于上述问题，对市政污水实行精细化管理，研究氧化沟工艺精准除磷加药技术，通过二沉池出水浓度的变化，实现除磷加药系统的联动调整，针 对不同的污染物浓度，在保证水质达标排放的前提 下，联锁控制除磷剂投加泵运行频率，实现加药量自 动调节。

                   1 工作原理 

                    本文以广东省湛江市某污水处理厂为载体，设计开发了精准加药除磷技术。该污水厂一期工程现状主体工艺为“A/A/O 微曝氧化沟 MBBR-深床滤池”，出水水质执行广东省《水污染物排放限值》（DB44/26—2001） 中规定的城镇二级污水处理厂第二时 段一级排放标准和国家《城镇污水处理厂污染物排 放标准》（GB 18918—2002）一级 A 标准中的较严者， 工艺流程如图 1 所示。

                     该污水厂使用的除磷药剂为聚合硫酸铁（PFS），药剂有效成分含量为 11%，平均投加浓度为 70 mg/L。 目前采用半智能投加方式，即根据进水流量人工调整加药量泵运行频率，但在面临水质变化较大 的情况下，对加药量依然难以把控，时有过量投加的风险。根据 PFS 和磷酸盐化学反应式，计算 PFS 投加浓度 C；TP 二沉池出口 与 TP 总 排 放口 之差为化学除磷量 △TP；C 和 △TP 计算所得理论加药浓度 C 理论，并通过 实际加药量浓度 C 实际进行修正。最终确定 TP二沉池出口 与精准加药量浓度 C 精准的计算关系，见式（1）。

                      式中：C———PFS 投加浓度，mg/L；A———投加系数， 参考《室外排水设计规范》，取 1.5；B———有效含铁量，由式（2）计算所得为 0.03；MFe———铁摩尔质量，取56 g/mol；△TP 单位———单位总磷去除量，取 1 mg/L。

                      式中：X———PFS 有效成分含量，为 11%；MFe（2 SO4）3——— 硫酸铁摩尔质量，取 400 g/mol。 相关数据如表 1 和表 2 所示。

直线回归方程的检验：根据数理统计计算，回归 系数见式（3）。

                     式中：Lxx=∑xi2- ∑xi ( )2/n，Lxy=∑xiyi- ∑xi ( )∑yi ( )/n，Lyy=∑ yi-y—i ( )2，y—i=∑yi/n。当 γ=0 时，x 与 y 无关；当0< γ <1 时，说明 x 与 y 存在线性关系；γ>0 为正相 关，γ<0 为负相关。 拟合线性回归方程得 C 精准=0.5929C 理论-27.98（γ=0.85），回归曲线如图 2 所示。经计算 γ=0.85，取 α=1%，查数理统计表可知 γ（12）=0.697。因 γ>γ（12）[5]，由此线性回归显著，两者线性相关较好。

                        拟合线性回归方程得 C 精准=59.833TP 二沉池出口+3.2527（γ=0.83），回归曲线如图 3 所示。经计算 γ=0.83，取 α=1%，查数理统计表可知 γ（12）=0.697。因 γ> γ（12）[5]，由此线性回归显著，两者线性相关较好。

                       化学除磷过程反应速度快、对浓度敏感，△TP 和 C 精准呈较好化学反应的计量关系，如图 4 所示。

                      2 结语

                      精准除磷加药技术在传统市政污水处理现有建 设的基础上，通过控制方式的科学优化，相比传统化 学除磷系统具有降低药耗、简化操作、降低运行成本等优势。

                    （1）根据 △TP 计算理论加药浓度 C 理论，并通过 实际加药量浓度 C 实际进行修正。以广东省湛江市某 城区污水厂的实测资料得到 C 精准=0.5929C 理论-27.98（γ=0.85），并通过检验 C 理论与 C 实际两者线性显著相 关（P<0.01）。

                    （2）通过 TP 二沉池出口推测 C 精准，其两者线性回归方程为 C 精准=59.833TP 二沉池出口+3.2527 （γ=0.83），并 通过检验两者线性显著相关（P<0.01）。 

                    （3）最终确定 TP 二沉池出口和 C 精准的关系模型，实 现 TP 二沉池出口对除磷剂加药量的联锁控制。 

                    （4）在进水总磷变化大的情况下，加密二沉池出 口总磷检测频次，可提高 C 精准的准确度。 

                     （5）可通过数组（10~20 组）稳定运行数据，以TP二沉池出口、TP 总排放口、药剂有效成分、理论加药量等参 数，拟定数学模型。 

                     （6）可根据每一组 TP 二沉池出口、C 实际实测值丰富数据库，修正模型；使得模型随着时间推移，计算精度更高。 

                    （7）通过将除磷剂加药量与污染物浓度变化实 时挂钩，针对不同的污染物浓度，在保证水质达标排 放的前提下，联锁控制除磷剂投加泵运行频率，实现 加药量自动调节，解决除磷剂投加不足或过量投加 的问题，对污水厂除磷剂加药实施精细化控制，并提 高自动化管理程度。

                      原标题：市政污水精准加药除磷技术研究与应用

                      原作者：奚瑞锋，肖宇梅