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(xué)強(qiáng)化生物除磷的試驗(yàn)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(jì)的全速發(fā)展，城市建設(shè)也得到了相應(yīng)的快速發(fā)展，與此同時(shí)，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(jìn)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(xué)反應(yīng)除磷強(qiáng)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(jìn)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(shí)現(xiàn)我國污水處理能力的提升，進(jìn)一步探究了化學(xué)反應(yīng)除磷強(qiáng)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)；化學(xué)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(xué)反應(yīng)除磷和生物溶解除磷兩種?；瘜W(xué)反應(yīng)除磷是通過向污水中添加相應(yīng)的化學(xué)試劑，使化學(xué)試劑與污水處理廠中的磷酸質(zhì)鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(yīng)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(jìn)水量、厭氧及好氧時(shí)間段、系統(tǒng)BOD承載量、泥沼的形成時(shí)間、厭氧時(shí)間段內(nèi)NO3的濃度等基本因素的影響?；瘜W(xué)反應(yīng)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?yàn)槠洳灰资艿竭M(jìn)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(xué)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(biāo)相應(yīng)提高（TP≤0.5mg/L）,僅僅只利用生物溶解除磷的方式很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。所以，應(yīng)當(dāng)合理的將化學(xué)反應(yīng)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(qiáng)，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(bào)告呈現(xiàn)出在較發(fā)達(dá)的國家一般在污水處理廠中添加化學(xué)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(xué)反應(yīng)除磷方式為強(qiáng)化輔助的處理方案。因?yàn)橐话愕奈鬯幚砉ぷ魇且コ鬯械牡土壮煞?，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(jìn)水成分中碳源不足，所以應(yīng)當(dāng)合理的采用化學(xué)反應(yīng)除磷的處理技術(shù)來強(qiáng)化輔助除磷效果。

2 化學(xué)反應(yīng)除磷強(qiáng)化輔助生物溶解除磷的技術(shù)基礎(chǔ)及其特征

化學(xué)反應(yīng)除磷是通過在污水或者污泥之中投放化學(xué)試劑并使其與污水或者污泥中的磷酸質(zhì)鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生固體不溶性物質(zhì)，與污水或者污泥形成隔離，達(dá)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(jī)物質(zhì)，形成流動性污泥，與污水形成隔離，達(dá)到生物溶解除磷的良好效果。生物溶解除磷技術(shù)的實(shí)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(biāo)或者一級B級標(biāo)。所以在進(jìn)行生物除磷方式的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理科學(xué)的利用化學(xué)反應(yīng)除磷技術(shù)。兩種技術(shù)手段相互融合，化學(xué)反應(yīng)除磷技術(shù)可以在很大程度上輔助強(qiáng)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(jìn)水管道中添加化學(xué)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(xué)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(jìn)行化學(xué)試劑的投放，其化學(xué)方式輔助加強(qiáng)生物除磷的根本目標(biāo)是使污水處理各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，提升除磷的整體效率以及處理效果。

化學(xué)方式輔助強(qiáng)化生物除磷的方式一般是在二級污水處理池中進(jìn)行的，分別建設(shè)化學(xué)除磷池和污水污泥釋磷池，并且合理的設(shè)定化學(xué)試劑添加系統(tǒng)。釋磷池中應(yīng)當(dāng)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?yīng)池內(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(xué)試劑處理池中被高效率的處理。通過化學(xué)反應(yīng)除磷輔助加強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)。在整體除磷效果要求提高的情況之下，接下來就化學(xué)方式除磷輔助加強(qiáng)生物溶解除磷的處理方式進(jìn)行探究，并在較少化學(xué)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(jìn)行分析。

3 化學(xué)反應(yīng)除磷強(qiáng)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(xué)反應(yīng)除磷輔助強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)的活性泥的控制改良。比如氧化反應(yīng)以及SBR系統(tǒng)等，其設(shè)計(jì)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(jì)核心，以生物溶解除磷處理方式為主導(dǎo)方式，并且利用化學(xué)反應(yīng)除磷方式進(jìn)行輔助和加強(qiáng)。污泥的生物反應(yīng)池一般依據(jù)硝化和反硝化的知識基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一共需要設(shè)立三個反應(yīng)池，分別對水位最高時(shí)反應(yīng)池里MLSS的濃度值、有機(jī)物質(zhì)污水泥沼負(fù)載值、氣體水分比例、泥沼形成時(shí)間、產(chǎn)生動態(tài)泥沼量等具體數(shù)值進(jìn)行分析處理。

圖1 具體技術(shù)實(shí)施步驟

3.2 化學(xué)反應(yīng)池的建設(shè)參考

化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行具體的數(shù)據(jù)分析。建設(shè)方式與化學(xué)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(xué)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(jìn)行系統(tǒng)的處理。對于除磷池中富含無機(jī)磷成分的污泥可以經(jīng)過壓濾機(jī)械的脫水處理，加工成磷肥。

(1)化學(xué)試劑的投放量

化學(xué)反應(yīng)除磷池中投放的化學(xué)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(xué)反應(yīng)試劑為石灰、聚合氯化鋁、硫酸鋁、三氯化鐵等物質(zhì)?；瘜W(xué)試劑的投放量應(yīng)當(dāng)依據(jù)污水中上清液的含量以及特點(diǎn)和投放化學(xué)試劑的本身性能來決定。在整體的投放量設(shè)計(jì)之中，釋磷量一般設(shè)定為0.015KG磷/kgVSS,投放的試劑中應(yīng)當(dāng)含有百分之三十的FeCl3,按照摩爾比的基礎(chǔ)計(jì)算，應(yīng)當(dāng)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(xué)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(xué)反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，二次處理水的標(biāo)準(zhǔn)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?yàn)橄跛猁}以及溶解性氧在二次處理水中的存在會導(dǎo)致釋磷池中有機(jī)物質(zhì)發(fā)生降解反應(yīng)，使得水中成分發(fā)生發(fā)酵反應(yīng)，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(yīng)該適當(dāng)?shù)母咭恍?，因?yàn)锽OD5能夠幫助化學(xué)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(xué)試劑的添加過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

對化學(xué)試劑的添加過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的主要方法是安裝TP實(shí)時(shí)管控儀器，對某一個特定參考位置的TP值進(jìn)行抽樣核查，對所有的參數(shù)數(shù)值進(jìn)行在線實(shí)時(shí)管控，通過收集得到的數(shù)據(jù)合理的控制化學(xué)試劑的添加量，以參考位置的TP值達(dá)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(jìn)水水質(zhì)中的磷含量比

較高并且BOD5的含量比較低時(shí)，一般經(jīng)過一到兩個小時(shí)的處理過程出水水質(zhì)中磷的含量才會比較高，因?yàn)檎麄€污染水的處理工序非常的復(fù)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(xué)試劑的投放量控制在科學(xué)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(shí)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(xué)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(yàn)基礎(chǔ)之上的，根據(jù)處理入水BOD5、污水量、污泥形成時(shí)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(jì)算化學(xué)試劑的添加量

使用化學(xué)反應(yīng)方式的除磷總量計(jì)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(jì)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(yàn)參考數(shù)值。通過以上方程式可以很方便的計(jì)算出所需要添加的化學(xué)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(jìn)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(yīng)的COD數(shù)據(jù)，并根據(jù)收集整理到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，以達(dá)到更好的控制化學(xué)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(jìn)了先進(jìn)的微生物預(yù)測技術(shù)以及各種參數(shù)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)COD監(jiān)測儀器以及在線實(shí)時(shí)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(xiàng)參數(shù)的方式來實(shí)現(xiàn)對水處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且通過計(jì)算機(jī)等高科技技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各層級之間的指令傳達(dá)，使水處理系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)值達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)測數(shù)值。

5 結(jié)語

綜上所述，化學(xué)反應(yīng)除磷技術(shù)輔助加強(qiáng)生物溶解除磷技術(shù)進(jìn)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(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的調(diào)配，利用先進(jìn)的監(jiān)測儀器實(shí)時(shí)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(dá)到一級A污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

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