WORLD’S连续砂微絮凝化学除磷加药量中试试验报告

内容摘要：　　目前我国的水质污染情况十分严重。如何有效的进行污水治理，尤其是如何有效地控制水体中的氮磷的污染，已成为当今的一个棘手的问题。尤其磷元素，对水体富营养化的贡献远远大于氮，生物除磷虽然通过强化可以得到较好的除磷效果，但由于其本身所具有的局限性，城市污水处理厂如靠单一的生物除磷一般很难达到稳定的标准，为此，污水处理厂一般都增设化学除磷。

　　中试背景

　　目前我国的水质污染情况十分严重。如何有效的进行污水治理，尤其是如何有效地控制水体中的氮磷的污染，已成为当今的一个棘手的问题。尤其磷元素，对水体富营养化的贡献远远大于氮，生物除磷虽然通过强化可以得到较好的除磷效果，但由于其本身所具有的局限性，城市污水处理厂如靠单一的生物除磷一般很难达到稳定的标准，为此，污水处理厂一般都增设化学除磷。化学除磷作为污水处理厂生物除磷的重要辅助手段，对污水处理厂的稳定运行和达到一级A标准有着重要的作用和意义。

　　连续砂滤池在国内外市政污水提标改造中有着广泛的应用。其采用微絮凝方式进行过滤除磷，但如何高效的选取混凝剂加药点及加药量却成了业内的难题。为此，公司同江西洪城水业股份有限公司共同建立这一课题，通过此中试试验研究，分析运行参数连续砂滤池的药剂投加量，以及更优投加位置，为污水处理厂提供升级改造设计依据及工艺的运行参数，从而为其他污水处理厂对生活污水中总磷的污染治理和资源化利用提供借鉴。

　　江西洪城水业股份有限公司拥有省内外污水处理厂94个，日污水处理总设计能力211万立方米，24h运行模式，采用的主要生物处理工艺为：氧化沟的生物处理工艺，现污水处理厂进行提标改造，已有部分污水处理厂采用高效沉淀池+纤维转盘滤池的改造工艺，但综合考虑到主要去除TP和SS以及经济性等方面的因素，洪城污水处理厂改造重新考虑选用连续砂滤系统深度处理工艺即能同步实现化学除磷和过滤过程，并能省去混凝池和沉淀池。对于此污水处理厂而言，以更少的建设成本和药剂成本实现TP的稳定达标，不仅符合国家节能减排的工作精神，更是精细化管理的具体要求。

　　中试过程

　　项目水厂概况

　　该城市污水处理厂设计处理规模为1万m3/d，二级生化处理采用氧化沟工艺，生化处理后的出水流入二次沉淀池进行泥水分离。生化工艺后二沉池出水含磷量较高，甚至部分二沉池出水含磷量高于2.0mg/L ，拟采用连续流砂过滤系统进行深度处理，进一步去除二沉池出水中的 TP，使出水水质满足 GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 A 排放标准。

　　中试设备

　　试验采用沃尔德斯连续流砂中试设备，装置罐体尺寸：2.7(m)×2.7(m)×6.0(m)，过滤面积7.29 m2/套，单套设计流量为1487 m3/d，过滤速度8.5m/h，滤池砂床填充高度2 000 mm，空气提升泵供气量120 L/min，连续流砂过滤器内部构造及中试现场实物如图所示。

　　除磷药剂采用水厂常用药剂益维磷，益维磷是近些年研制的一种类似于PAC的絮凝药剂。有效成分主要为氢氧化铝聚合物，质量分数大于7.5%，密度略大于水，为1.05g/l，pH在2.0~5.0之间。

　　中试过程

　　A.小试阶段

　　对单一投加除磷剂益维磷药剂进行小试，分别投加10~240mg/L的除磷剂益维磷，混合后调整PH为7.2，其试验结果如下图所示。通过小试实验可得出，进水总磷浓度在2.3mg/L左右，随着除磷剂益维磷加药量由10~240mg/L的不断增加，其对应的总磷去除率随着加药量的递增而增加，总磷去除率由62.3%上升到97.81%。从小试数据可以看出，要想达到出水水质一级A标准，除磷剂益维磷药剂的加药量约为30mg/L时，即可满足除磷后出水总磷浓度降到0.5mg/L以下。

　　B.中试阶段

　　在中试阶段，控制进水流量为40m3/h，根据小试的实验数据为参考，投加除磷剂益维磷10~60 mg/L进行中试，中试结果如下图。

　　从图中可以看出，进水总磷浓度在2.16~2.37mg/L之间，出水总磷浓度在0.98~2.3 mg/L之间变化，总磷去除在0.25~1.25mg/L,总磷的去除率在5%~56%之间变化。在合适的药剂投加量的情况下，可以去除1.25mg/L的总磷。

　　C.过程分析

　　通过以上数据可以看出，在10mg/L加药量的情况下，除磷剂投加量不足，随着除磷剂的增加，除磷率不断上升，当在20mg/L加药量的情况下，除磷率达到更大，而后，随着除磷剂的增加，除磷率反而下降。试验过程中出现了中试试验结果(中间加药量的总磷去除率有大值)与小试试验结果(随着加药量的增加总磷去除率不断上升)不相吻合。分析上述原因主要是因为连续砂过滤器去除总磷及SS的主要机理为微絮凝过滤，其去除的物质分别通过拦截、沉淀、惯性、扩散、水动力等机理的颗粒迁移机理作用下，到达海砂附近的固液界面，在彼此间的静电力作用下，粘附在海砂表面先已粘附的颗粒上。海砂的表面积吸附能力是有限的，先期的总磷及SS被吸附后海砂下层先期过滤的海砂逐渐达到饱和后，其被吸附的物质部分随着水流冲击而脱落，迁移到下一层海砂滤料而被吸附，当整体海砂滤料达到饱和的情况下，连续砂出水变得浑浊，部分脱落的总磷及SS随着水流流出砂层，而出现出水浑浊并附带颜色的现象，即出水总磷等指标超标。

　　中试结论与建议

　　(1)在二级生化出水含磷量在2.3mg/L的条件下，投加20mg/L除磷剂益维磷时，用氢氧化钠调整pH为7.2时，连续砂中试可以达到总磷56%的去除率，可以达到1.25mg/L磷的去除量，连续砂出水总磷小于1mg/L。

　　(2)在二级生化出水含磷量在2.3mg/L的条件下，仅仅通过连续砂除磷工艺无法达到一级A的磷指标排放标准，仅能达到一级B的磷指标排放标准针。

　　(3)对含磷量大于1.0mg/L 的二级生化出水，建议深度处理工艺为以下两种工艺更为稳妥。

　　第一种工艺：采用高效澄清池和连续砂的联合深度处理工艺

　　第二种工艺：在二沉池前投加除磷剂，使二沉池出水总磷达到1.0mg/L后再经过深度处理工艺连续砂过滤。