在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，單純的生物除磷很難保證出水總磷的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，因此城鎮(zhèn)污水處理廠通常采用生物+化學(xué)除磷相結(jié)合的方式，確保出水總磷的達(dá)標(biāo)排放?；瘜W(xué)除磷按藥劑投加位置的不同可分為前置化學(xué)除磷、中置（同步）化學(xué)除磷和后置化學(xué)除磷。國(guó)內(nèi)多采用同步化學(xué)除磷，隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，后置除磷方式也越來(lái)越多地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

1 化學(xué)除磷的原理

污水廠化學(xué)除磷通常使用鋁鹽或鐵鹽等金屬鹽作混凝劑，進(jìn)行混凝除磷，混凝的過(guò)程也是吸附絮凝沉淀的過(guò)程。鋁鹽和鐵鹽除磷反應(yīng)包括兩個(gè)過(guò)程：①金屬離子與水中的PO43-反應(yīng)生成磷酸鋁和磷酸鐵沉淀。②鋁鹽和鐵鹽在水中發(fā)生水解反應(yīng)，生成單核和多核羥基絡(luò)合物，由于羥基絡(luò)合物的比表面積較大，并且?guī)д姾?，能夠與水中的負(fù)電荷物質(zhì)相互吸附，從而降低膠體的ζ電位，加快膠體脫穩(wěn)，與水中的溶解性磷酸鹽進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)換成非溶解性磷酸鹽沉淀，最后通過(guò)絮凝沉淀過(guò)程將水和泥分離，達(dá)到化學(xué)除磷的目的。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)水樣

本次試驗(yàn)水樣采自太湖流域某城鎮(zhèn)污水處理廠倒置A2O 處理工藝的生物池好氧段末端出水。由于活性污泥中的釋磷菌在厭氧環(huán)境下會(huì)釋放出磷，影響試驗(yàn)結(jié)果，因此所有水樣均為試驗(yàn)當(dāng)天采集。

2.2 儀器和試劑

儀器：紫外分光光度計(jì)、磁力攪拌器。

試劑：混凝劑采用聚合鋁鐵（PAFC），其中Al2O3含量為8%～10%，全鐵含量為2%～2.5%；正磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)溶液、抗壞血酸、鉬酸銨溶液。

2.3 試驗(yàn)方法

為避免試驗(yàn)樣品來(lái)源差異，均采用同一點(diǎn)位的生物池好氧段出水水樣，其中生物池混合液代表同步除磷，生物池混合液經(jīng)靜置沉淀2h 后的上清液代表后置除磷，采用燒杯試驗(yàn)，投入一定量混凝劑，用磁力攪拌機(jī)攪拌10min 后，取上清液測(cè)定磷濃度。經(jīng)測(cè)定該生物池好氧段末端水樣基本為正磷酸鹽，因此本文磷濃度均以溶解性正磷酸鹽測(cè)定濃度表示。

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)中除磷效果的比較

試驗(yàn)采用初始磷濃度分別為0.5mg/L、1.0mg/L 的兩組水樣，分別投加含量為37.5mg/L 和62.5mg/L 的混凝劑，進(jìn)行除磷效率的比較。試驗(yàn)結(jié)果顯示混合液實(shí)驗(yàn)組磷的去除率均高于上清液實(shí)驗(yàn)組。由此可見(jiàn)，在低濃度和高濃度的初始正磷酸鹽下，混合液中的除磷效率均高于上清液，原因可能有兩個(gè)，一是混合液中存在生物除磷的作用，二是從側(cè)面驗(yàn)證了化學(xué)除磷的機(jī)理，顆粒物的存在有利于金屬離子水解產(chǎn)生的絡(luò)合物對(duì)磷的吸附。

3.2 不同加藥方式下除磷效果的比較

模擬實(shí)際生產(chǎn)同步化學(xué)除磷和后置化學(xué)除磷兩種方式，以混合液直接投加混凝劑試驗(yàn)表示同步化學(xué)除磷，混合液先反應(yīng)一段時(shí)間后再取上清液投加混凝劑試驗(yàn)表示后置化學(xué)除磷，并選取初始磷濃度分別為0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L 的3組水樣，投加等量的混凝劑（37.5mg/L）進(jìn)行比較試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同步和后置加藥方式的除磷效果相差不大，投加等量的混凝劑時(shí)，初始濃度為0.5mg/L 和1.0mg/L 的兩組水樣的正磷酸鹽濃度均能降至0.1mg/L 左右，由此可見(jiàn)，混凝劑的除磷效率毋庸置疑，但如何充分利用混凝劑進(jìn)行混凝除磷反應(yīng)，提高藥劑的利用率是化學(xué)除磷的主要關(guān)注點(diǎn)。

3.3 實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的比較

由于該廠一、二期工程采用相同的一二級(jí)處理工藝和兩種不同的深度處理工藝，一期為后置除磷，二期為同步除磷。通過(guò)比較一、二期除磷數(shù)據(jù)，可以分析兩種投藥方式在實(shí)際生產(chǎn)中的除磷效果差異。從圖1 可以看出，二期的單位總磷削減量所消耗的藥量明顯高于一期，一方面因?yàn)閮烧咄都狱c(diǎn)位不同；另一方面，兩者藥劑和水樣的混合方式也不同，一期為機(jī)械攪拌，二期為水力攪拌。在藥、水的混合上，一期比二期要更均勻，對(duì)藥劑的利用更為充分?？紤]到藥劑的充分混合和利用，張亞勤建議藥劑投加點(diǎn)選取在好氧池末端附近，距出口的水力停留時(shí)間15～20min。

圖1 某廠一、二期出水單位總磷削減量的藥耗比較

3.4 化學(xué)除磷方式的選擇

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及除磷反應(yīng)機(jī)理，同步和后置加藥方式各有利弊，詳見(jiàn)表1。

表1 同步和后置化學(xué)除磷方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較

結(jié)合兩者利弊，生產(chǎn)運(yùn)行中選擇化學(xué)除磷方式時(shí)，應(yīng)綜合考慮深度處理工藝與實(shí)際建設(shè)情況。如以濾布濾池作為深度處理，建議選用同步化學(xué)除磷，但需進(jìn)一步優(yōu)化投藥方式和投藥點(diǎn)，確保藥劑的充分利用；如以砂濾池作為深度處理，建議選用后置化學(xué)除磷，但需考慮到絮團(tuán)對(duì)濾池可能產(chǎn)生的堵塞問(wèn)題，可能增加反沖洗頻率。如原廠改造建議選用同步化學(xué)除磷，工程量較小，基本不涉及土建工程；如新建廠區(qū)建議選用后置化學(xué)除磷，可在二沉池后設(shè)置混凝沉淀單元，既可以精準(zhǔn)控制除磷藥劑的投加量，也可減少絮團(tuán)對(duì)濾池造成的堵塞影響。

4 結(jié)語(yǔ)

顆粒物的存在有助于磷的吸附，從而形成較大的絮團(tuán)利于沉降，提高磷的去除效率，但需綜合考慮后續(xù)過(guò)濾工藝，在實(shí)際運(yùn)行中摸索合適的運(yùn)行工況。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，在反應(yīng)充分的條件下，同步與后置化學(xué)除磷方式的除磷效果差異不大，但在實(shí)際運(yùn)用中，尤其選用同步化學(xué)除磷時(shí)，需要進(jìn)一步考慮藥劑投加點(diǎn)的選擇和混合攪拌的方式，確?；炷壮浞址磻?yīng)。

同步和后置化學(xué)除磷方式各有利弊，應(yīng)結(jié)合廠區(qū)實(shí)際情況，如深度處理工藝、構(gòu)筑物建設(shè)或改造條件、運(yùn)行成本控制等方面綜合考慮，選擇合適的化學(xué)除磷方式。

化學(xué)除磷藥劑的投加勢(shì)必會(huì)提高出水總磷的達(dá)標(biāo)率，但過(guò)量投加的除磷藥劑也會(huì)通過(guò)污泥回流的方式流入生物池前端，影響加劇削弱生物除磷能力，并且對(duì)污泥的生物活性是否具有其他影響需要進(jìn)一步分析研究。