高效沉淀池在污水处理厂深度除磷中的工艺调试研究

2018年29期工艺创新科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication高效沉淀池在污水处理厂深度除磷中的工艺调试研究*徐辉，赵林辉（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）随着我国城镇化进程的加快，国家对城镇污水处理厂的排放标准进一步提高。根据《水污染防治行动计划》，62个国控重点湖库和沿海11省56个地市212个区县行政区划范围将执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）[1]的一级A标准。污水处理厂的新建工程和提标改造工程大规模的展开，使得污水的深度处理工艺在各地城镇污水处理厂得以实施。磷是一种重要的稀缺资源，具有不可再生的特点，但是过量的磷排放进入水体中将造成水体富营养化，影响水体的生态系统[2]。氮、磷是威胁水质的营养物，其在水体生态系统中的循环特点决定水体富营养化的限制因子是磷，磷对水体富营养化的贡献远大于氮[3]。一级A标准中，TP最高允许排放浓度为0.5mg/L，当采用传统生物工艺时，生物反应池出水TP通常仅能达到一级B标准，若城镇污水处理厂执行一级A标准，须增设化学深度除磷设施。高效沉淀池工艺是一种高效的物化处理工艺，通过投加化学药剂，使得化学药剂与水中污染物充分混合、反应，从而沉淀去除水中的污染物，尤其对于SS和TP等具有较好的处理效果，出水水质稳定[4]。高效沉淀池工艺集合混凝、絮凝、沉淀和浓缩功能为一体，混凝区增设污泥回流，回流的污泥与絮体碰撞，形成粗大、密实的矾花，减少化学药剂投加量，因此高效沉淀池工艺的远远效率超出普通沉淀池工艺。高效沉淀池工艺在城镇污水处理厂深度除磷中占据显著优势，本文进行了某市城镇污水处理厂高效沉淀池的工艺调试研究，介绍其在深度除磷中的应用。1高效沉淀池调试研究1.1工程概况某城镇污水处理厂设计规模40万m3/d，原出水水质可达到一级B标准，提标改造工程将出水水质提高至一级A标准。采用高效沉淀池工艺（共8组）进行深度除磷改造，使得出水TP由1.5mg/L提高至0.5mg/L。1.2构筑物设计工艺参数高效沉淀池工艺包括混凝池、絮凝池、斜板沉淀和污泥浓缩区。（1）混凝池投加混凝剂聚合氯化铝（PAC），采用快速搅拌器对生物反应池出水和混凝剂进行快速混合搅拌，混凝剂水解使得水中SS脱稳，同时通过化学作用产生AlPO4沉淀，去除摘要：我国对城镇污水处理厂的排放标准日益提高，污水深度处理工艺正广泛应用于城镇污水处理厂的新建和提标改造工程。磷是造成水体富营养化的限制因子，采用高效沉淀池工艺可实现深度除磷。文章进行了高效沉淀池工艺调试研究，研究结果表明高效沉淀池工艺对城镇污水处理厂深度除磷有良好的效果，高效沉淀池出水TP可达到甚至高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。工艺调试研究时，先进行实验室静态试验研究，确定适合生物反应池出水的PAM型号，同时确定PAC和PAM的初始投加量。高效沉淀池工艺调试研究时，按污泥回流量、PAM投加率、PAC投加率逐步确定最佳工艺参数，并根据排泥浓度和污泥沉降比确定最佳排泥量。关键词：城镇污水处理厂；高效沉淀池；深度除磷；工艺调试研究中图分类号院X703.1文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2018冤29-0116-04Abstract：Thedischargestandardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplantbecomesstricter.Moreadvancedtreat原menttechnologiesareappliedintheconstructionprojectsandupgradingandreconstructionprojects.Phosphorusisthelimitingfactorofeutrophicationofwaterbody.Phosphorusremovalcanbeachievedbyhigh-efficiencysedimentationtank.Commissioningresearchshowedthathigh-efficiencysedimentationtankhadgoodtreatmentefficiencyonadvancedphosphorusremoval.TheindexofTPineffluentcouldmeetorevenexceedingthefirstlevelAcriteriaspecifiedintheDischargeStandardofPollutantsforMunicipalWastewaterTreatmentPlant（GB18918-2002）.ThelaboratorystatictestrevealedtheoptimaltypeofPAMfortheeffluentofbiolog原icalreactiontank，andtheinitialdosageofPACandPAMforcommissioningresearch.Optimumprocessparameters（returnsludgequantity，PAMdosageandPACdosage）wereconfirmedstepbystep，andexcesssludgedischargewasdeterminedbysludgecon原centrationandsludgesettlingvelocity.Keywords：urbansewagetreatmentplant;highefficiencysedimentationtank;deepphosphorusremoval;processcommissioningresearch*基金项目院上海市政工程设计研究总院渊集团冤有限公司科技项目渊编号院K2018J023冤作者简介：徐辉（1989-），男，博士，工程师，主要研究方向：水处理工程。旻旻116--2018年29期工艺创新科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication水中溶解性的磷。混凝反应的混合时间为2min，混凝搅拌器转速设置为60r/min，搅拌速度梯度G值为400s-1。（2）絮凝池加入絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM），通过吸附、电中和和粒子间的架桥、网捕作用，协同回流污泥的作用，使得絮体形成大而密实的矾花，易于沉淀。搅拌器的搅拌速度需与混凝过程相适应，否则矾花难以形成或被打碎。絮凝反应时间为20min，絮凝搅拌器转速设置为25r/min，速度梯度G值为90s-1。（3）斜板沉淀和污泥浓缩区絮凝池内形成的矾花进入斜板沉淀区，沉底的矾花在沉淀池下部汇集，未直接沉底的矾花经过斜板沉淀被去除。通过刮泥机的运行，污泥浓缩区的污泥被浓缩，密度增大。浓缩污泥部分回流至混凝池，有助于混凝絮凝过程，另一部分排放至储泥池，进行后续处理。刮泥机频率设置为50Hz，排泥泵流量为65m3/h，回流污泥泵的设定根据每日工艺调试参数的调整而改变。1.3实验室静态试验研究工艺调试前进行实验室静态试验研究，选取三种型号PAM（AN905、AN923和AN926）进行试验，选取适合该污水处理厂生反池出水的PAM型号。并进行调试初始投加量试验，确定工艺调试时的初始投加量。1.3.1PAM型号的选取取生物反应池出水作为静态试验研究用水，生物反应池出水浊度为15.9NTU，TP为0.72mg/L。PAM型号对出水浊度的影响如表1所示，PAC的投加率为150mg/L，每种PAM的投加率为0.6mg/L。AN923和AN926对浊度的去除效果略优，再次依据矾花的形成情况，选取AN923和AN926进行后续试验。选择几种PAC浓度，考察两种PAM对TP的影响。由表2可知，AN923对浊度和TP的去除均略优于AN926。因此采用AN923作为高效沉淀池调试的PAM。表1PAM型号对浊度去除的影响表2PAM型号对TP去除的影响1.3.2PAC和PAM初始投加率的确定由表3可知，当PAC投加率为40mg/L，PAM投加率为0.6和0.8mg/L时，反应后TP浓度分别为0.323和0.332mg/L。当PAC投加率为60mg/L，PAM投加率为0.4和0.6mg/L时，反应后TP浓度分别为0.18和0.246mg/L。在实验室条件下，当PAC的投加率为40~60mg/L，PAM的投加率为0.4~0.6mg/L，反应后TP臆0.5mg/L，达到一级A标准。因此采用PAC投加率为40~60mg/L，PAM投加率为0.2~0.4mg/L作为高效沉淀池工艺调试时药剂的投加率。表3PAC、PAM投加率对出水TP的影响1.4高效沉淀池工艺调试根据影响出水TP的工艺参数，设定PAC投加率、PAM投加率和污泥回流量三个变化因素，研究三个变化因素对除磷效果的影响，同时研究排泥时间对出水水质的影响。1.4.1污泥回流量对TP去除的影响污泥回流的主要作用是增加颗粒物的含量和增强絮凝作用，并减少药剂投加量。保持PAC投加率为60mg/L，PAM投加率为0.4mg/L不变，改变污泥回流量，考察其对高效沉淀池出水TP的影响。由表1可知，当污泥回流量为0、34、50、65和70m3/h时，高效沉淀池出水TP的浓度分别为0.49、0.22、0.22、0.15和0.12mg/L，对TP的去除率分别为67.3%、81.5%、83.8%、89.5%和90.0%。五种污泥回流条件下，高效沉淀池出水TP均能达到一级A标准。但当不采用污泥回流时，TP去除率较低。TP的去除率随着污泥回流量的增大而增大，当污泥回流量为65和70m3/h时，两者对TP的去除效率无显著差异。高污泥回流量将增加工艺的能耗，因此确定最佳污泥回流量为65m3/h，此时絮凝池内SS约为300~400mg/L。研究表明高效沉淀池污泥回流比为2%~6%时，可达到提高水质较高，而且能够达到节能降耗的目的[5]。1.4.2PAM投加率对TP去除的影响保持PAC投加率为60mg/L，污泥回流量为65m3/h，改变PAM投加率，考察其对TP去除效果的影响。由图2可知，当PAM投加率为0.4和0.2mg/L时，高效沉淀池出水TP分别为0.15和0.095mg/L，对TP的去除率分别为89.5%和93.3%，高效沉淀池出水TP均可达到一级A标准。PAM投加率为0.2mg/L时，对高效沉淀池出水TP的去除效果略优于PAM投加率为0.4mg/L，表明0.2mg/L的PAM投加率已能够在絮体间进行架桥和网捕作用，使絮体变得密实，加速絮体沉淀，因此确定PAM最佳投加率为0.2mg/L。PAM型号出水浊度/NTU矾花大小AN90515.2++AN92315.1++AN92615.0+PAM型号PAC投加率/10%Al2O3mg·L-1出水浊度/NTU出水TP/mg·L-1AN9236015.30.13AN92312015.30.04AN92320015.30.01AN9266015.60.14AN92612015.60.07AN92620015.40.01TP/mg·L-1PAC40mg·L-1PAC60mg·L-1PAC80mg·L-1PAM0.4mg·L-10.180.094PAM0.6mg·L-10.3230.2460.189PAM0.8mg·L-10.3320.4430.344PAM1.0mg·L-10.4580.326原水0.7117--2018年29期工艺创新科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication图1污泥回流量对TP的去除效果1.4.3PAC投加率对TP去除的影响保持PAM最佳投加率为0.2mg/L，最佳污泥回流量为65m3/h，改变PAC投加率，考察其对TP去除效果的影响。由图3可知，当PAC投加率为60、50和40mg/L时，高效沉淀池出水TP分别为0.095、0.18和0.20mg/L，对TP的去除率分别为93.3%、78.6%和84.3%。高效