杭州市七格污水厂地处钱塘江下游强潮河口段,由主城区的第三污水系统、临平污水系统以及下沙污水系统的污水子系统组成,总体规模为150*10^4m3/d,采取分期建设实施,一、二期工程均采用A/A/O污水处理工艺,其中二期为倒置A/A/O工艺,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918)2002)的一级B标准。由于七格污水厂二期出水总磷浓度无法稳定达标(<1mg/L),故针对二期除磷设计了加药除磷试验(试验一、二、三),考察除磷剂种类、投加点、投加量等对去除总磷的影响。

试验一:目前七格污水厂使用的除磷剂为硫酸铝,根据其他污水厂的加药除磷经验推荐增加聚合铝铁、氯化铝等除磷剂,并进行不同除磷剂的对比试验,考察所选用的除磷剂对总磷的去除效果,从而得到较佳除磷剂或组合除磷剂。考虑到氯化铁投加后对设备的腐蚀性较为严重,故予以去除。

试验二:除磷剂投加方式一般可分为前置投加(沉砂池出水)、同步投加(生物曝气池)、后置投加(生物池出水)三种方式。前置投加能在除磷的同时去除相当量的有机物,减轻生物处理负荷,但会造成进水碳源的流失而影响到后续工艺对氮、磷的去除;此外,如果采用在初沉池前投加除磷剂进行化学除磷,则初沉池还需将含磷沉淀污泥去除。同步投加和后置投加可避免上述问题,但同步投加在生物池中的除磷剂稀释严重,会造成除磷剂成本增加。故设计不同投加点试验进行比较,以确定较佳投加点。目前除磷剂投加点位于生物池好氧区内。

试验三:以硫酸铝、聚合铝铁、氯化铝为基础,考察不同除磷剂投加量对除磷效果的影响,并确定较佳除磷剂投加量。磷酸盐与铝盐或铁盐的物质的量之比一般为(1：1)、(1：2)、(1：3)、(1：4)。

试验方法

前置、后置加药试验:在容器中分别加入初沉池水样、好氧末端水样,并用恒温磁力搅拌器匀速搅拌1min,然后静置15、30min后取样。水样先用0.45μm滤膜过滤然后再进行磷酸盐浓度的测定。

同步加药试验:在ABAM反应器中加入好氧池混合水样,维持DO浓度为2～4mg/L,以模拟生物池曝气状态,反应20min后取样检测磷酸盐浓度。

不同除磷剂加药试验:在容器中加入同体积、同种水样,分别选用硫酸铝、氯化铝和聚合铝铁三种除磷剂同比例投加,搅拌、静置后检测磷酸盐浓度。

浓度梯度加药试验:在烧杯中加入同体积、同种水样,分别按照PO4^3--P之比为(1:1)、(1:2)、(1:3)、(1:4)投加除磷剂,搅拌、静置后观察矾花效果并检测磷酸盐浓度。

采用抗坏血酸法检测水样中的磷酸盐,做两次平行试验取平均值。为了保证检测结果的准确性,将磷酸盐标准液稀释至1mg/L,而利用仪器测得的数值为1.06mg/L,误差为6%,在允许的范围内。同时配制空白样进行校零。

观察实验结果得出结论：

1）较适合杭州七格污水处理厂的化学除磷剂为聚合铝铁,其对磷酸盐的去除率较为稳定且达到84%。硫酸铝、氯化铝对磷酸盐的去除率分别仅为50.7%、34.4%。

2）化学除磷剂的较佳投加点为曝气池末端,其相比前置加药可减少4/5的除磷剂量、相比同步加药可减少9/10的除磷剂量。

3）在满足出水总磷浓度为0.6~0.8mg/L的前提下,较经济有效的加药量为8t聚合铝铁溶液或10.4t硫酸铝溶液。

通过化学试验和模型模拟优化预测,得到了较为适合的化学除磷剂投加点和投加量,但以恒定不变的除磷剂设定值来应对污水厂进水总磷时刻变化的浓度及峰值时的高负荷,是无法真正实现较优化除磷剂除磷效果的。因此,充分利用生物除磷能力并提高化学除磷剂投加的有效性和降低投药量是实现高效、经济除磷的关键,这就需要良好的在线检测和在线控制。首先,需要对不同进水总磷浓度下的加药处理效果进行确认,并推荐实施加药量动态模拟控制。同时对好氧区末端的磷酸盐浓度进行检测并得到时间和浓度的关系曲线,根据生物除磷后的剩余磷浓度对化学除磷剂的投加量进行校正,从而实现加药除磷自动控制和优化。