摘要：针对传统水务领域出水指标的日益严格，出水总磷成为了污水处理领域关注的重点和难点，活性污泥法生物除磷效果的局限性引来了化学除磷药剂市场的井喷式发展，而序批式活性污泥法（SBR）在借助化学试剂增强除磷效果时，不同形态的除磷试剂整体出水效果存在较大差别，本文就市场畅销的液体形态和固体形态除磷试剂在SBR工艺上的除磷效果和污泥沉降性能进行分析比较，得出固体除磷药剂综合处理效果优于液位除磷药剂的结论。
关键词：序批式活性污泥法（SBR）；化学除磷；沉降性能；形态
化学除磷是通过投加化学药剂，使污水中的溶解性磷酸盐发生化学反应而沉淀分离[1]，降低污水中的含磷浓度，针对污水中其他形式的含磷物质，主要依赖絮凝剂的吸附、网捕等作用加以去除。工艺上一般存在三种方式的化学除磷：前置化学除磷、同步化学除磷和后置化学除磷。
除磷絮凝剂的种类包括无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂。
无机絮凝剂主要成分是无机盐，pH和温度对无机絮凝剂的溶解存在很大影响，无机絮凝剂又包括高分子絮凝剂和低分子絮凝剂，阳离子型和阴离子型是高分子絮凝剂存在的两种形态，而铁盐和铝盐是低分子絮凝剂的主要成分[2]，聚合硫酸铝铁是高分子絮凝剂的主要代表，它是在聚合硫酸铁当中掺加硫酸铝进行改性得来的，它不但具备聚合硫酸铝处理水后的低色度、高稳定度的特点，还具备聚合硫酸铁出水效果好、污泥絮体密实、沉降速度快的特点[3]。
有机絮凝剂包括天然改性有机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂，蛋白质或多糖类化合物等天然物质是有机絮凝剂的主要成分，大多数能在水中溶解电离成高分子电解质，分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型等，其中阳离子型有机絮凝剂发展迅速，在油田领域已经得到广泛应用。
微生物絮凝剂源于一类由微生物或其代谢过程产生的分泌物[4]，作为絮凝剂安全性高、无毒无害、无二次污染，微生物细胞和细胞壁是微生物絮凝剂的两种原材料。微生物絮凝剂分子量一般大于105，无二次污染这一优点恰好弥补无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，缺点是成本高，制备方法不完善，未得到广泛应用。
针对无机絮凝剂的不同形态，除磷效果会产生较大差别[5]，就序批式活性污泥法（SBR）而言，投加粉末固体除磷药剂，污泥沉降性能和除磷效率较液体除磷药剂好，部分液体除磷药剂投加在CASS工艺的生化池上会导致污泥絮体分散、不易沉降，改为密度较大的固体粉末除磷药剂，活性污泥变得密实且易沉降，细泥上浮随清水流出的现象基本可避免，整体出水效果能得到有效改善，因此，SBR法在选择无机絮凝剂强化除磷效果时，可优先考虑固体粉末形态的药剂。
1.本次实验主要研究目的和内容
本次实验的主要研究目的是验证新型除磷药剂试用于某厂CASS工艺除磷的可行性，同时挖掘对活性污泥沉降性能的改善空间，针对目前总磷0.50mg/L的排放标准，确定最优投加量及优化各项除磷工艺参数。
2.投加量
考虑某厂CASS工艺的现状，结合近期进出水总磷及COD数据，本实验方案决定单独在二期生化池进水口处投放新型除磷药剂，投加浓度按照6mg/L计算（产品具有缓释性能，长期使用可有效降低投加量，后期可根据出水情况调整投加量），按照二期处理50000m³/天污水量，平均每日需投加除磷药剂约300kg，即平均每日投加除磷药剂约12包（每包25kg），实验15天，投加总量为4.5吨，由于本产品缓释作用，决定在实验初期加大投加量，后续投加过程中除磷药剂可以逐渐减少。
3.投加方式
本药剂实验投加采用专用投加设备（自来水为输送介质），图1为投加装置平面图，图2为投加装置剖面图，投加时需要将除磷药剂人工搬运至投加点（除磷药剂应在阴凉、干燥处暂存），根据设计，本厂每天药剂投加量平均为300kg（平均每组池每天投加3包，共4组池），一次性将15天的投加量搬运至二期CASS生化池投加点，每个CASS生化池布置一个投加点，每个投加点存放45包除磷药剂。投加时将除磷药剂包装袋拆开，倒入自动投加装置中，然后通过输送介质泵送至生化反应池。
4.投加时间安排
本除磷药剂试验期间采用分散投加，即在各个生化池的曝气时段投加，现二期生化系统共有4座CASS主生化池，采用6周期，即每座池每天曝气6次，每天安排每1座池白天曝气的3个时段内将除磷药剂分散投加进生化池，投加时间安排如下表1所示：
图1 投加装置平面图
图2 投加装置剖面图
表1 新型除磷药剂上机实验投加时间安排
5.上机实验结果分析
经药剂厂家介绍，本药剂为缓释型除磷剂，在投加后的第四天至第五天才能达到最佳处理效果，为加快反应，在反应初期加大投加量（即初始的前4天投加400公斤，每个池每天投加4包），后期减少投加量（后续的7天每天投加300公斤，每个池每天3包，最后4天每天投加200公斤，每天每个池投加2包），实验期间每天监测生化池污泥混合液的MLSS（污泥浓度）和SV30（污泥沉降比），同时，分别监测5~8号池的出水TP，实验结果分析如下：
（1）出水TP
图3 一期、二期（5#6#和7#8#）出水TP变化趋势
从以上数据发现，一期出水TP基本稳定在0.25~0.4mg/L之间，二期5#6#出水TP除极个别有些波动，基本稳定在0.1~0.3mg/L之间，二期7#8#出水TP在实验初期处在高位，在实验中期和后期基本稳定在0.1~0.3mg/L之间，对比一期和二期出水TP，可以初步判定该新型除磷药剂除磷效果显著。
（2）污泥容积指数（SVI）变化趋势
图4 二期4个生化池SVI变化趋势
从以上数据发现，二期5#、6#、7#和8#四个生化池的污泥容积指数（SVI）在20~120mL/g的合理区间内变化，表明活性污泥凝聚沉降性能正常，若出现活性污泥松散且不易沉淀的情况，使用该新型除磷药剂能使污泥沉降性能得到明显改善。
（3）出水悬浮物
图5 一期和二期出水感官对比（左边一期，右边二期）
图6 二期CASS池活性污泥沉降比（从左到右依次为：5#、6#、7#、8#）
多次比较一期和二期的出水感官，明显发现一期出水的悬浮物较二期多，二期出水透光度较好，悬浮物较少，间接说明该新型除磷药剂强化了活性污泥凝聚沉降性能，减少了出水悬浮物。
（4）其他
图6为实验开始第4天检验二期的SV30（污泥沉降比），活性污泥打上来后摇匀再沉淀30分钟发现活性污泥压的比较密实，泥水分离界面清晰，上清液非常清澈，说明活性污泥凝聚沉降性能良好。同时，多次现场观察二期滗水情况，从未发生跑泥情况。最后，因剩余污泥变得密实且浓度增大，改善了滤带泥水分离效果，有效提升了脱水机房的脱泥效率，增大了干泥产量，最高日产干泥量达到14吨（40%含水率），较之前10吨日产干泥量（40%含水率）有了显著提升。
6.实验总结
通过以上数据分析比较，可以确定该新型除磷药剂不仅除磷效果显著，而且能够增强活性污泥凝聚沉降性能，同时，该药剂对生化系统的微生物活性没有负面影响，不会降低COD、氨氮和总氮的去除率，因此，建议以CASS工艺为主导的污水处理厂在选择化学除磷试剂时，优先考虑该新型除磷制剂，不但能够优化生化系统除磷效果，还能提高储泥池污泥浓度，改善污泥脱水效果。固态除磷剂在实际投加上存在较大困难，建议以2个生化池为一组，在生化池前端安装自动投加装置，以自来水或回用水为介质，通过设置自动控制程序，每天在进水曝气时段自动均匀投加水剂除磷药剂，依据进水指标的不同控制投加量，以达到保证出水稳定性、改善污泥沉降性的目的。
参考文献
[1]邹龙生.王国庆.聚铝和聚铁絮凝剂的生产和应用[J].江西化工.2002年03期
[2]尚宏周.阳离子型聚丙烯酰胺的疏水改性及其应用研究[D].大连理工大学.2009年
[3]刘永明.聚合氯化铝：净水剂市场迎来新机遇[N].中国化工报.2006年
[4]曹井国.姜亦增.金宏.张述超.张大群.生物菌剂/锁磷剂/水生植物技术治理景观水体[J].中国给水排水.2012年06期
[5]杨宇.刘锐.朱勇强.刘德永.易玉林.丁国际.聚铁与聚铝联用处理草浆造纸中段废水的研究[J].中北大学学报(自然科学版).2011年04期
论文作者:黄柱钦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/16
标签：污泥论文; 药剂论文; 二期论文; 絮凝剂论文; 生化论文; 活性论文; 效果论文; 《基层建设》2019年第18期论文;