陳博宇,李海濤

(1 四川發(fā)展國(guó)潤(rùn)水務(wù)投資有限公司，四川 成都 610041；2 蕪湖誠(chéng)越環(huán)境技術(shù)有限公司，安徽 蕪湖 241000)

生物除磷是污水處理中比較經(jīng)濟(jì)的除磷方法，但是隨著環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，一級(jí)A要求出水總磷≤0.5 mg/L，當(dāng)生物除磷無(wú)法保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需要采用化學(xué)處理。

化學(xué)除磷根據(jù)投加點(diǎn)位置分為：前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀，其中同步沉淀是使用最廣泛的化學(xué)除磷法[1]。最佳藥劑投加位置根據(jù)化學(xué)藥劑的選擇、渠道的水流速度、梯度及污水的水質(zhì)特性等方面去選擇，合適的投加點(diǎn)將對(duì)污水處理化學(xué)除磷效果及藥劑量起到關(guān)鍵作用。

1 項(xiàng)目背景

四川某污水處理廠處理規(guī)模為9萬(wàn)m3/d，主體工藝采用A2/O工藝+D型濾池，出水標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行一級(jí)A標(biāo)。本項(xiàng)目自2020年8月份后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行，但是除磷劑PAC加藥量居高不下，化學(xué)除磷效果較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)理論計(jì)算藥劑量，因此，非常有必要跟蹤與分析其投藥系統(tǒng)。

2 項(xiàng)目原來(lái)情況

2.1 加藥方式

原PAC投加系統(tǒng)采用固體PAC溶解投加方式。具體：人工投加固體藥劑至溶藥罐攪拌溶解，理論配藥濃度為10%。固體氧化鋁(Al2O3)的質(zhì)量份數(shù)≥29%。加藥計(jì)量泵的額定流量為946 L/h，數(shù)量為3臺(tái)(2用1備)。

2.2 加藥量

(1)理論加藥量

根據(jù)工程手冊(cè)及設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算化學(xué)除磷公式[2]：

式中：M為每噸污水需投加的無(wú)機(jī)絮凝劑的量(g/m3)；MP為每噸污水需化學(xué)除磷的總磷含量(g/m3)；M含量為純鐵或純鋁在無(wú)機(jī)絮凝劑中的含量(%)；C1為進(jìn)水口總磷含量，按照0.9 mg/L考慮；C2為出水口總磷含量，按照0.3 mg/L考慮；λ為換算系數(shù)，本項(xiàng)目采用鋁鹽，其系數(shù)取1.3；x為絮凝劑分子式中鋁(Al)原子的個(gè)數(shù)，則x為2；a為鋁的原子量，鋁為27；b為絮凝劑的分子量，例如PAC是以Al2O3計(jì)量的，其分子量為102(Al為27，O為16，則分子量為2×27+3×16=102)；為絮凝劑的純度，根據(jù)廠家資料為29%。

代入計(jì)算結(jié)果為：

處理水量按照9萬(wàn)m3/d計(jì)，即PAC每天理論投加量為5.08×10-3×9×104=457.20(kg/d)。

(2)實(shí)際加藥量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)記錄，發(fā)現(xiàn)PAC投加量一直處于高值，取2020年12月份投加統(tǒng)計(jì)量計(jì)算，2020年12月的平均投加量為2026 kg/天，最高達(dá)到3650 kg/天。具體情況如圖1所示。

圖1 PAC投加情況Fig.1 PAC dosing situation

通過(guò)比較理論加藥量和實(shí)際加藥量，我們可以看出實(shí)際平均投加量(2026 kg/d)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論計(jì)算投加量(457.20 kg/d)。

2.3 除磷效率

化驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示2020年12月的二沉池進(jìn)口TP平均濃度為0.73 mg/L(最高值為0.90 mg/L)，二沉池出口TP平均濃度為0.64 mg/L(最低值為0.35 mg/L)，未達(dá)標(biāo)的總磷經(jīng)過(guò)后面深度處理進(jìn)一步處理；2020年12月的除磷效率平均值為12%，最高僅僅45%。具體化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析見(jiàn)圖2。

圖2 二沉池TP去除情況Fig.2 TP removal of secondary sedimentation tank

3 小試情況

基于現(xiàn)狀配藥情況及化學(xué)除磷不佳，在化驗(yàn)室采用燒杯進(jìn)行小試驗(yàn)證現(xiàn)有系統(tǒng)存在問(wèn)題：

試驗(yàn)一：取現(xiàn)階段運(yùn)行時(shí)，同一批二沉池進(jìn)水水樣，進(jìn)行混凝攪拌實(shí)驗(yàn)[3]。

通過(guò)表1可以看出，攪拌時(shí)間影響PAC的混合反應(yīng)情況?？梢钥闯雠渌M(jìn)水到二沉池進(jìn)水混合時(shí)間過(guò)短，造成混凝攪拌不均勻，去除效果較低，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，管路不足5 m，證明混合反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，造成去除率較低。

表1 混凝攪拌反應(yīng)試驗(yàn)Table 1 Coagulation mixing reaction test

試驗(yàn)二：

通過(guò)表2可以看出，PAC投加量在5 mg/L基本實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)，在后面深度處理進(jìn)一步處理，將保障出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

表2 PAC投加量試驗(yàn)Table 2 PAC dosage test

4 原因分析

(1)PAC投加點(diǎn)不合理。配制好的PAC溶液通過(guò)計(jì)量泵直接投加至二沉池配水井，配水井水流速度較慢，PAC混合不均勻，未完全反應(yīng)就進(jìn)行二沉池，且PAC配水不均勻地進(jìn)入二沉池，導(dǎo)致二沉池化學(xué)除磷不佳[4]。

(2)人工存在溶藥不均，部分藥劑未完全溶解。人工操作藥劑投加的均勻度不足，配套自來(lái)水水量進(jìn)入也參差不齊，配出的藥劑也存在較大質(zhì)量差異，濃度高低不同，最大濃度達(dá)到15%。

5 整改措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)存在問(wèn)題，結(jié)合小試情況，對(duì)應(yīng)進(jìn)行完善工作：

(1)改動(dòng)PAC投藥點(diǎn)，將二沉池配水井PAC投加點(diǎn)移至生化池出水口，有足夠水流速度，且經(jīng)過(guò)100多米管道混合，達(dá)到30 s，保證足夠混合反應(yīng)時(shí)間，且保證進(jìn)入各二沉池的PAC配水較為均勻。

(2)改變?cè)瓉?lái)邊溶藥邊投加的溶藥方式，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行溶藥，經(jīng)過(guò)溶藥混合均勻后再投加。為保證溶藥充分均勻，一般控制溶藥濃度為3%～5%[5]。

6 完成效果

6.1 藥劑降量情況

通過(guò)調(diào)整溶藥配藥和加藥點(diǎn)等措施后，PAC的藥劑用量迅速下調(diào)，節(jié)省大量生產(chǎn)成本，其生產(chǎn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖3。

圖3 處理水量及PAC投加量Fig.3 Treatment water quantity and PAC dosage

目前生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，水量超負(fù)荷運(yùn)行(日均最高超過(guò)16%)，出水依然達(dá)標(biāo)，根據(jù)近一個(gè)月生產(chǎn)數(shù)據(jù)，技改前，每天平均投加PAC的量約為2026 kg/d，整改后每天平均投加PAC的量約為733 kg/d，下降率高達(dá)70%。并且還有下降趨勢(shì)，低于500 kg/d。

6.2 處理效果

整改完成后，總磷去除效率有所提高，并不因藥劑量的減少而降低，整個(gè)工藝系統(tǒng)的處理效果見(jiàn)圖4。

圖4 二沉池TP去除情況Fig.4 TP removal of secondary sedimentation tank

通過(guò)上面表格看出，平均出水總磷從0.59 mg/L降至0.40 mg/L。前期除磷效率不高(平均去除率為15%)且不穩(wěn)定(在5%～45%)，后期整改后，除磷效率提高(平均去除率為41%)同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)(在29%～48%)。

6.3 藥劑成本情況

圖5 PAC投加費(fèi)用情況Fig.5 PAC dosing cost

根據(jù)近一個(gè)月生產(chǎn)數(shù)據(jù)，技改前，PAC的噸水藥劑成本約為0.069元/噸；整改后PAC的投加量約為0.019元/噸，下降率達(dá)72%，并且還有下降趨勢(shì)，最低約0.010元/噸。

6.4 節(jié)省成本測(cè)算

根據(jù)PAC價(jià)格(2500元/噸)測(cè)算經(jīng)濟(jì)情況如下：

平均每天節(jié)省費(fèi)用為2500×(2.026-0.733)=3232.50(元)，按365天/年計(jì)算，即每年節(jié)省PAC費(fèi)用為3232.50×365=1179862.50(元)≈118(萬(wàn)元)。

7 結(jié) 語(yǔ)

PAC溶藥系統(tǒng)除磷效果的影響因素很多，其中PAC的投加位置、溶藥效果等都影響其反應(yīng)情況。通過(guò)上面試驗(yàn)及實(shí)踐證明，找到合適的混合時(shí)間和投加量，將會(huì)大大減少投藥量，提高除磷效率。比如本項(xiàng)目將PAC的投加點(diǎn)由二沉池配水井位置調(diào)整到生化池出水口，增加足夠的混合反應(yīng)時(shí)間，大大提高除磷效率；同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)水總磷情況，試驗(yàn)出合理的PAC投加量，取得最大經(jīng)濟(jì)效益比。PAC加藥量只是影響除磷效果的一個(gè)因素，下一步要深入研究影響其它因素，分析厭氧區(qū)的釋磷和好氧區(qū)的吸磷情況，進(jìn)水氮磷比，污泥回流情況，排泥控制，聚磷菌的控制等多方面分析與調(diào)試，通過(guò)生物除磷和化學(xué)除磷進(jìn)一步減少PAC的藥劑用量。