侧流除磷工艺在城市污水厂中的应用

1　侧磷除磷工艺的工作原理
　　侧流除磷工艺将生物除磷与化学除磷相结合,工艺的主流部分为常规的活性污泥法曝气池(或者A/O、A²/O 工艺等) ,活性污泥混合液中的微生物在曝气池中摄取磷后,在二沉池内沉淀分离,污泥回流到曝气池入口,回流污泥的一部分(约为进水流量的10%～20%) 旁流进入处于厌氧状态的生物释磷池,污泥在厌氧池中停留3～8h聚磷菌可以吸收发酵产物而放磷,也可因菌体自溶而放磷,生物释磷池排出的已经充分释磷的污泥重新回流到曝气池,重复上述过量吸磷的过程,而生物释磷池上清液溢流至化学除
磷池,其中所富含的溶解性磷则用石灰石(或者铁盐等)通过化学作用以沉淀的方式分离,最终经污泥脱水去除,而这就是生物除磷和化学除磷相结合的侧流除磷(Phsostrip) 工艺(见图1) 。

　　与其它化学除磷工艺相比较,由于只占总流量一小部分的废水需加药处理,所以大大减少了化学药剂的投加量和化学污泥量。在实践中,将侧流除磷工艺与倒置的A²/O工艺相结合,出水PO₄^3- 浓度可保证稳定在0.3mg/L 以下。

2 　侧流除磷工艺在城市污水处理厂中的运行效果
2.1 　侧流除磷工艺对污水中磷的整体去除效果
　　采用侧流除磷工艺的城市污水处理厂的处理能力为20 000 m3Pd ,运行效果见表1。

表1 　侧流除磷工艺运行效果 mg/L

项目 COD_Cr BOD₅ SS NH₃-N PO₄^3- 进水 210.5～390.4 109.1～173.3 99.4～383.8 15.2～39.6 4.17～11.7 出水 14.9～32.0 1.4～8.5 2.5～9.1 5.5～9.7 0.07～0.24

　　 倒置的A²/O工艺系统每天除磷的总量为68～237 kg(以PO₄^3-计) ,平均为101.5 kg(以PO₄^3-计) ,而侧流除磷工艺单元除磷的总量为34～125 kgPd (以
PO₄^3-计) , 平均为55.3 kg/d , 占每天除磷总量的54.5 % ,说明侧流除磷工艺对磷的去除起着非常重要的作用。
2.2 　各工艺单元对磷的去除效果

　　图2是倒置的A²/O工艺系统中各工艺单元PO₄^3-浓度的变化曲线,从图中可以看出, PO₄^3-在厌氧池中得到了较好的释放,PO₄^3-浓度上升很快,最高时可达13.2 mg/L ,而在生物释磷池PO₄^3-得到了更好的释放,生物释磷池上清液中PO₄^3-浓度最高时可达 25.4 mg/L ,这2 部分充分释磷的污泥在曝气池中摄磷效果非常良好, 曝气池出口的PO₄^3- 的浓度只有0.03 mg/L ,而生物释磷池释放出来的PO₄^3-再通过化学法从系统中彻底分离出来,这样就不必通过大量排泥来除磷,解决了因污泥龄的制约因素,而不能兼顾脱氮和除磷的问题。

3 　侧流除磷工艺的控制要点
　　为保证释磷充分释放,必须严格控制生物释磷池的厌氧条件,要使其既无分子态的氧,也无NO₃^- 等化合态的氧存在,但实际运行中,回流污泥中的溶解氧一般在0.5～1.0 mg/L 左右,并且含有少量的NO₃^-等,为此必须保证下面几个控制要素。
3.1 　污泥在生物释磷池中的停留时间
　　保证污泥在生物释磷池中充分的停留时间,可以使溶解氧、NO₃^- 等与有机物充分的发生反应,创造良好的厌氧条件,使释磷充分进行,在运行中经过试验逐步摸索污泥在生物释磷池中最佳的停留时间,见图3。

3.2 　生物释磷池中污泥对有机物的需求
　　因回流污泥中含有一定量的溶解氧、NO₃^-等,有机物必须在与这些物质发生反应后,才会被磷细菌所利用,并且,聚磷菌对磷的释放和摄取很大程度上取决于起诱导作用的有机物;如果有机物含量不足,其除磷效果将下降。但是回流污泥中的有机物的含量已经很低,所以,将初沉池的污水直接引入生物释磷池,保证了生物释磷池中污泥对有机物的需求。
3.3 　生物释磷池中泥水分界面的控制
　　在生物释磷池中,保证池中具有一定的污泥总量,才能控制污泥在生物释磷池中的的停留时间,因此要保证池中污泥与清水的分界面(即泥位) 稳定维持在水面以下0.5～1.0 m ,才能具有良好的释磷效果。
3.4 　表面负荷的选择
　　必须维持生物释磷池的进泥流量在一定的范围内,即在保证一定的水力负荷条件下,在池中才能够形成稳定、清晰的泥位。同样,化学除磷池的水力负荷如果太高,会有一些化学污泥带出来,也会影响除磷效果。
3.5 　化学除磷药剂的选择
　　采用聚合硫酸铁作为化学除磷的药剂,聚合硫酸铁的投加量需根据生物释磷池的出水情况通过实验确定,铁盐投加量与除磷效率的变化如图4 所示,在找到铁盐的最佳投量后,因为生物释磷池出水还含有一定量的悬浮物,所以,在找到铁盐的最佳投量后,必须投加过量的化学药剂才能保证除磷效果。

4 　结语
　　与单纯的生物除磷方法相比,侧流除磷工艺不但除磷效果良好稳定,而且解决了脱氮与除磷的矛盾。
侧流除磷工艺中,由于有很大一部分的磷通过化学除磷彻底从生化系统中去除,后续工艺厌氧释磷的问题大大缓解,并且不需要完全通过排泥来除磷,增强了除磷工艺运行的稳定性,在实践中,将侧流除磷工艺与倒置的A²/O工艺相结合,出水PO₄^3-可保证稳定在0.3mg/L 以下。
　　生物脱氮工艺需要反应时间长、污泥龄长、排泥量小,而生物除磷需要水力停留时间短、污泥龄短、排泥量大,城市污水处理厂在实际的生产运行中水量、水质变化都很大,很难找到两者的交叉点,所以总是顾此失彼,将侧流除磷工艺与倒置的A²/O工艺相结合后,除磷效果得到了保证,倒置的A²/O的主工艺流程中只需考虑满足生物脱氮所需要的工况即可,解决了脱氮与除磷的矛盾。

参考文献
1 　牛学义. Phostrip 侧流除磷工艺及其应用实例. 给水排水. 2002. 11 : 8～12.
2 　徐乐中. 生活污水化学除磷投药量的计算. 苏州城建环保学院学报. 1994. 2 :60～65.
3 　王弘宇,杨开,贾文辉. 废水生物除磷技术及其研究进展. 环境技术. 2002. 2 :38～42

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