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杭州市七格污水廠地處錢塘江下游強潮河口段,由主城區的第三污水系統、臨平污水系統以及下沙污水系統的污水子系統組成,總體規模為150*10^4m3/d,采取分期建設實施,一、二期工程均采用A/A/O污水處理工藝,其中二期為倒置A/A/O工藝,出水水質執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918)2002)的一級B標準。由于七格污水廠二期出水總磷濃度無法穩定達標(<1mg/L),故針對二期除磷設計了加藥除磷試驗(試驗一、二、三),考察除磷劑種類、投加點、投加量等對去除總磷的影響。

試驗一:目前七格污水廠使用的除磷劑為硫酸鋁,根據其他污水廠的加藥除磷經驗推薦增加聚合鋁鐵、氯化鋁等除磷劑,并進行不同除磷劑的對比試驗,考察所選用的除磷劑對總磷的去除效果,從而得到較佳除磷劑或組合除磷劑。考慮到氯化鐵投加后對設備的腐蝕性較為嚴重,故予以去除。

試驗二:除磷劑投加方式一般可分為前置投加(沉砂池出水)、同步投加(生物曝氣池)、后置投加(生物池出水)三種方式。前置投加能在除磷的同時去除相當量的有機物,減輕生物處理負荷,但會造成進水碳源的流失而影響到后續工藝對氮、磷的去除;此外,如果采用在初沉池前投加除磷劑進行化學除磷,則初沉池還需將含磷沉淀污泥去除。同步投加和后置投加可避免上述問題,但同步投加在生物池中的除磷劑稀釋嚴重,會造成除磷劑成本增加。故設計不同投加點試驗進行比較,以確定較佳投加點。目前除磷劑投加點位于生物池好氧區內。

試驗三:以硫酸鋁、聚合鋁鐵、氯化鋁為基礎,考察不同除磷劑投加量對除磷效果的影響,并確定較佳除磷劑投加量。磷酸鹽與鋁鹽或鐵鹽的物質的量之比一般為(1：1)、(1：2)、(1：3)、(1：4)。

試驗方法

前置、后置加藥試驗:在容器中分別加入初沉池水樣、好氧末端水樣,并用恒溫磁力攪拌器勻速攪拌1min,然后靜置15、30min后取樣。水樣先用0.45μm濾膜過濾然后再進行磷酸鹽濃度的測定。

同步加藥試驗:在ABAM反應器中加入好氧池混合水樣,維持DO濃度為2～4mg/L,以模擬生物池曝氣狀態,反應20min后取樣檢測磷酸鹽濃度。

不同除磷劑加藥試驗:在容器中加入同體積、同種水樣,分別選用硫酸鋁、氯化鋁和聚合鋁鐵三種除磷劑同比例投加,攪拌、靜置后檢測磷酸鹽濃度。

濃度梯度加藥試驗:在燒杯中加入同體積、同種水樣,分別按照PO4^3--P之比為(1:1)、(1:2)、(1:3)、(1:4)投加除磷劑,攪拌、靜置后觀察礬花效果并檢測磷酸鹽濃度。

采用抗壞血酸法檢測水樣中的磷酸鹽,做兩次平行試驗取平均值。為了保證檢測結果的準確性,將磷酸鹽標準液稀釋至1mg/L,而利用儀器測得的數值為1.06mg/L,誤差為6%,在允許的范圍內。同時配制空白樣進行校零。

觀察實驗結果得出結論：

1）較適合杭州七格污水處理廠的化學除磷劑為聚合鋁鐵,其對磷酸鹽的去除率較為穩定且達到84%。硫酸鋁、氯化鋁對磷酸鹽的去除率分別僅為50.7%、34.4%。

2）化學除磷劑的較佳投加點為曝氣池末端,其相比前置加藥可減少4/5的除磷劑量、相比同步加藥可減少9/10的除磷劑量。

3）在滿足出水總磷濃度為0.6~0.8mg/L的前提下,較經濟有效的加藥量為8t聚合鋁鐵溶液或10.4t硫酸鋁溶液。

通過化學試驗和模型模擬優化預測,得到了較為適合的化學除磷劑投加點和投加量,但以恒定不變的除磷劑設定值來應對污水廠進水總磷時刻變化的濃度及峰值時的高負荷,是無法真正實現較優化除磷劑除磷效果的。因此,充分利用生物除磷能力并提高化學除磷劑投加的有效性和降低投藥量是實現高效、經濟除磷的關鍵,這就需要良好的在線檢測和在線控制。首先,需要對不同進水總磷濃度下的加藥處理效果進行確認,并推薦實施加藥量動態模擬控制。同時對好氧區末端的磷酸鹽濃度進行檢測并得到時間和濃度的關系曲線,根據生物除磷后的剩余磷濃度對化學除磷劑的投加量進行校正,從而實現加藥除磷自動控制和優化。