城镇污水处理厂化学除磷方式对比试验

摘要：通过同步和后置化学除磷方式的对比试验，分析了两种投药方式下除磷的去除效果，结果显示在反应充分的情况下，同步和后置两种投药方式的除磷效果相差不大。在实际生产中，两种方式各有利弊，应综合考虑厂区实际情况，选择适合的化学除磷方式。

关键词：污水处理；A2O；同步化学除磷；后置化学除磷

在传统活性污泥工艺中，单纯的生物除磷很难保证出水总磷的稳定达标，因此城镇污水处理厂通常采用生物+化学除磷相结合的方式，确保出水总磷的达标排放。化学除磷按药剂投加位置的不同可分为前置化学除磷、中置（同步）化学除磷和后置化学除磷。国内多采用同步化学除磷，随着污水排放标准的不断提高，后置除磷方式也越来越多地应用到实际生产中。

1化学除磷的原理

污水厂化学除磷通常使用铝盐或铁盐等金属盐作混凝剂，进行混凝除磷，混凝的过程也是吸附絮凝沉淀的过程。铝盐和铁盐除磷反应包括两个过程：①金属离子与水中的PO43-反应生成磷酸铝和磷酸铁沉淀。②铝盐和铁盐在水中发生水解反应，生成单核和多核羟基络合物，由于羟基络合物的比表面积较大，并且带正电荷，能够与水中的负电荷物质相互吸附，从而降低胶体的ζ电位，加快胶体脱稳，与水中的溶解性磷酸盐进行反应转换成非溶解性磷酸盐沉淀，最后通过絮凝沉淀过程将水和泥分离，达到化学除磷的目的。

2试验部分

2.1试验水样

本次试验水样采自太湖流域某城镇污水处理厂倒置A2O处理工艺的生物池好氧段末端出水。由于活性污泥中的释磷菌在厌氧环境下会释放出磷，影响试验结果，因此所有水样均为试验当天采集。

2.2仪器和试剂

仪器：紫外分光光度计、磁力搅拌器。试剂：混凝剂采用聚合铝铁（PAFC），其中Al2O3含量为8%～10%，全铁含量为2%～2.5%；正磷酸盐标准溶液、抗坏血酸、钼酸铵溶液。

2.3试验方法

为避免试验样品来源差异，均采用同一点位的生物池好氧段出水水样，其中生物池混合液代表同步除磷，生物池混合液经静置沉淀2h后的上清液代表后置除磷，采用烧杯试验，投入一定量混凝剂，用磁力搅拌机搅拌10min后，取上清液测定磷浓度。经测定该生物池好氧段末端水样基本为正磷酸盐，因此本文磷浓度均以溶解性正磷酸盐测定浓度表示。

3结果与讨论

3.1试验中除磷效果的比较

试验采用初始磷浓度分别为0.5mg/L、1.0mg/L的两组水样，分别投加含量为37.5mg/L和62.5mg/L的混凝剂，进行除磷效率的比较。试验结果显示混合液实验组磷的去除率均高于上清液实验组。由此可见，在低浓度和高浓度的初始正磷酸盐下，混合液中的除磷效率均高于上清液，原因可能有两个，一是混合液中存在生物除磷的作用，二是从侧面验证了化学除磷的机理，颗粒物的存在有利于金属离子水解产生的络合物对磷的吸附。

3.2不同加药方式下除磷效果的比较

模拟实际生产同步化学除磷和后置化学除磷两种方式，以混合液直接投加混凝剂试验表示同步化学除磷，混合液先反应一段时间后再取上清液投加混凝剂试验表示后置化学除磷，并选取初始磷浓度分别为0.5mg/L、1.0mg/L、2.0mg/L的3组水样，投加等量的混凝剂（37.5mg/L）进行比较试验。实验结果发现，同步和后置加药方式的除磷效果相差不大，投加等量的混凝剂时，初始浓度为0.5mg/L和1.0mg/L的两组水样的正磷酸盐浓度均能降至0.1mg/L左右，由此可见，混凝剂的除磷效率毋庸置疑，但如何充分利用混凝剂进行混凝除磷反应，提高药剂的利用率是化学除磷的主要关注点。

3.3实际生产数据的比较

由于该厂一、二期工程采用相同的一二级处理工艺和两种不同的深度处理工艺，一期为后置除磷，二期为同步除磷。通过比较一、二期除磷数据，可以分析两种投药方式在实际生产中的除磷效果差异。从图1可以看出，二期的单位总磷削减量所消耗的药量明显高于一期，一方面因为两者投加点位不同；另一方面，两者药剂和水样的混合方式也不同，一期为机械搅拌，二期为水力搅拌。在药、水的混合上，一期比二期要更均匀，对药剂的利用更为充分。考虑到药剂的充分混合和利用，张亚勤建议药剂投加点选取在好氧池末端附近，距出口的水力停留时间15～20min。

3.4化学除磷方式的选择

根据试验数据及除磷反应机理，同步和后置加药方式各有利弊，详见表1。结合两者利弊，生产运行中选择化学除磷方式时，应综合考虑深度处理工艺与实际建设情况。如以滤布滤池作为深度处理，建议选用同步化学除磷，但需进一步优化投药方式和投药点，确保药剂的充分利用；如以砂滤池作为深度处理，建议选用后置化学除磷，但需考虑到絮团对滤池可能产生的堵塞问题，可能增加反冲洗频率。如原厂改造建议选用同步化学除磷，工程量较小，基本不涉及土建工程；如新建厂区建议选用后置化学除磷，可在二沉池后设置混凝沉淀单元，既可以精准控制除磷药剂的投加量，也可减少絮团对滤池造成的堵塞影响。

4结语

颗粒物的存在有助于磷的吸附，从而形成较大的絮团利于沉降，提高磷的去除效率，但需综合考虑后续过滤工艺，在实际运行中摸索合适的运行工况。通过实验得出，在反应充分的条件下，同步与后置化学除磷方式的除磷效果差异不大，但在实际运用中，尤其选用同步化学除磷时，需要进一步考虑药剂投加点的选择和混合搅拌的方式，确保混凝除磷充分反应。同步和后置化学除磷方式各有利弊，应结合厂区实际情况，如深度处理工艺、构筑物建设或改造条件、运行成本控制等方面综合考虑，选择合适的化学除磷方式。化学除磷药剂的投加势必会提高出水总磷的达标率，但过量投加的除磷药剂也会通过污泥回流的方式流入生物池前端，影响加剧削弱生物除磷能力，并且对污泥的生物活性是否具有其他影响需要进一步分析研究。

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作者：缪绎 单位：无锡市水务集团有限公司