城镇污水处理厂尾水深度化学除磷试验研究

2007年无锡市发生供水危机事件后，国家对太湖流域城镇污水处理厂的尾水排放提出了更加严格的要求，要求新建城镇污水处理厂必须按照GB18918－2002的一级A要求实施工程建设[1]。为了缓解经济发展对太湖的影响，浙江省采取了一系列消减入太湖流域氮磷的措施。目前我国城市污水处理厂主要采用生物除磷工艺，方法多为氧化沟法和活性污泥法。生物除磷工艺受到进水COD/TP、BOD负荷、DO含量等因素的影响，除磷稳定性差，出水TP含量难以达到GB18918－2002一级B排放要求（ρ(TP)≤1mg·L-1），更难达到一级A排放要求（ρ(TP)≤0.5mg·L-1）[2]。实际上城镇污水处理厂氮磷含量超标排放的情况相当普遍。为了满足太湖流域排放提标升级的要求，有必要对城市污水处理厂尾水进行深度化学除磷。单纯依靠生物处理难以达标排放的情况下，化学除磷方法是最后的选择，因此，仍然有必要加强化学除磷的研究。与过去不同，随着高效新型絮凝剂的出现，过去存在的问题可以得到不同程度的改善。所以，选用高效混凝剂进行混凝沉淀除磷，可以有效降低污水处理厂出水的TP含量，尤其对于不具备除磷脱氮功能的污水处理厂是一种简单而有效的方法。1方法与工艺化学沉淀法是一种最早、使用最广的除磷方法，1870年在英国已成为一种广泛使用的污水处理方法。但该方法的药剂消耗量大，运行费用高，污泥产生量多，这些问题在当时不能得到很好的解决而被其它方法所替代。到了20世纪80年代，为了进一步提高污水中磷的去除程度，又重新开始重视化学沉淀法。例如上海市竹园第1污水处理厂就是采用化学生物絮凝强化一级处理工艺，TP去除率达到75%[3]；挪威最大的污水处理厂（OsloWest）采用化学预沉淀技术，其BOD5的去除率可达到与常规生物处理相同或更好的处理效果，磷的去除率高达90%以上，它还解决了常规生物处理的超负荷问题[4]。化学沉淀除磷的基本原理是通过投加化学药剂，使污水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离转移到污泥中[5]。磷的化学沉淀分为4个步骤，沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用和固液分离。可用于化学除磷的金属盐主要有3种，即钙盐、铁盐和铝盐[6]。最常用的是石灰、硫酸铝、铝酸钠、三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁和铝、铁聚合物（AVR）等。其反应式和相应磷酸盐沉淀物的溶度积平衡常数对数pKa列于表1[7]。一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电性城镇污水处理厂尾水深度化学除磷试验研究潘理黎1，王玲1，郑海军2，吕伯昇1，徐伟勇1（1.浙江工业大学生物与环境工程学院，浙江杭州310032；2.安吉县环保局，浙江安吉313300）摘要：以位于太湖流域的某城市污水处理厂A/O处理工艺的尾水为对象，进行了化学混凝除磷试验。结果表明，无机高分子混凝剂PFS和PAC较其他无机低分子混凝剂具有更好的除磷效果，且铁系混凝剂比铝系混凝剂除磷效果要好，PFS的除磷效果最好，PAC次之；混凝剂投加量为15mg·L-1时，可使处理后出水TP的质量浓度<0.5mg·L-1，混凝剂PFS当n(Fe3+)/n(P)为1.25时除磷效果最好，是一种高效的混凝剂，投加量少、成本低；混凝剂和助凝剂联用时，非离子型PAM对PAC和三氯化铁的助凝效果较明显。降低城镇污水处理厂尾水中磷含量，化学除磷方法是一种有效、可行的选择。关键词：化学除磷；城镇污水；除磷混凝剂；除磷工艺试验中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)06-0050-004收稿日期：2010-03-29作者简介：潘理黎（1958－），男，教授，从事环境工程领域的教学、科研与开发工作联系电话：13116763056；E-mail：panll@zjut.edu.cn第37卷第6期2011年6月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.6Jun.,201150中和沉淀，即通过PO43-与铝离子、铁离子或钙离子的化学沉淀作用加以去除[8]。在污水处理厂中，根据化学药剂在处理流程中投加点的不同，化学沉淀除磷工艺主要有4种，前置化学沉淀、同步化学沉淀、后置化学沉淀和后继接触过滤[9]。2试验方法2.1水样所用水样取自太湖流域的杭州市某城市污水处理厂厌氧-好氧（A/O）法处理工艺的二沉池出水，主要水质如表2所示。需要注意的是，因为水样中含有污泥，污泥中的嗜磷菌会释放出磷而影响试验结果，故水样放置时间不能过长，一般要求当天采样当天使用。2.2试剂混凝剂：聚合氯化铝（PAC），Al2O3的质量分数≥29%；聚合硫酸铁（PFS），Fe3+的质量分数≥22%。硫酸铝（Al2(SO4)3·18H2O），硫酸亚铁（FeSO4·7H2O），三氯化铁（FeCl3·6H2O），均AR。助凝剂：聚丙烯酰胺（PAM），白色粉