生物化學法除磷

摘 要 研究了UNITANK工藝采用BC法以PAC為絮凝劑的除磷效果，并對生物相在各個投加劑量條件下的活性進行了觀察。

關鍵詞 UNITANK 工藝 生物化學法 生物相

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和工業(yè)化程度的不斷提高，富含氮磷的生活污水以及含有農藥化肥殘留農業(yè)污水量越來越高，導致含有大量營養(yǎng)成分的廢水排入封閉性水域，給受納水體造成危害。目前，我國水體特別是內陸湖泊的富營養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴重。所以，加強污水中磷的處理，嚴格控制排放出水中磷的含量，就顯得尤為重要。BC法是生物處理和化學處理相結合的污水處理工藝。其最顯著的特點是在流程中投加化學絮凝劑，其余則與普通活性污泥法類似。生產性試驗（日產2萬噸）表明，生物化學法具有曝氣時間短、投藥量少、處理效果好、活性污泥沉降性能好、泥齡短、除磷等特點，特別適用于我國重度城市污水。

本文研究表明，生物化學法除磷實現(xiàn)了經(jīng)濟高效的除磷，對城市污水中其它的污染物也有較高的去除率，并在出水中各項指標均能滿足一級A標準的前提下，實現(xiàn)磷資源的初步回收利用，因此將具有廣泛的應用前景。

一、實驗研究方法

UNITANK系統(tǒng)簡介：

UNITANK工藝又稱交替生物池，是史格斯清水公司開發(fā)的專利（SEGHERSENGINEERINGWATERNV）。它是SBR法的變形和發(fā)展，可以像傳統(tǒng)活性污泥法那樣在恒定水位下連續(xù)運行，既能進行好氧處理，又能進行好氧、厭氧交替運行，從而達到脫氮除磷的目的。UNITANK系統(tǒng)的主體是一個被間隔成3個單元的矩形反應池，如圖1所示，3個反應池水力相連，每池都設有曝氣系統(tǒng)；外側的兩池還設有攪拌裝置、出水堰和剩余污泥排放口。運行時，中間池始終曝氣，兩側邊池可以間歇曝氣，同時開動攪拌裝置，形成交替的厭氧、缺氧及好氧條件。

圖1 UNITANK系統(tǒng)流程

二、試驗水質及設備

1、試驗水質

以湖南省某知名化學廠污水為試驗水質，在4#泵站建立UNITANK裝置。該泵站收集UNITANK工藝生物化學法除磷試驗研究排除的污水是生活污水和工業(yè)污水的混合污水，水質成分較復雜。進水CODcr濃度為（140～380）mg/L，NH+4-N濃度為（21～34）mg/L，TP濃度為（3.6～7）mg/L。碳氮比（COD/TN）基本保持在4～8的范圍內，平均值是6.0；碳磷比（COD/TP）大多在30～70的范圍內波動，其中測得平均值為50。

2、試驗設備

UNITANK試驗裝置由碳鋼制作而成，所有表面均進行防腐處理。系統(tǒng)由三個矩形池組成，每池大小均等，平行排列，平面尺寸2.5m€？.2m，本實驗采用的是微孔水下曝氣。

3、試驗試劑

絮凝劑選用液態(tài)聚合鋁（PAC），其中Al3+有效含量為30%；COD消解儀由HACH公司生產，硫酸鋁Al2（SO4）3·18H2O，為分析純。

4、試驗方法

本實驗采用連續(xù)流進藥方式加藥，即先將液態(tài)混凝劑稀釋到一定濃度，根據(jù)原水一天的流量，計量混凝劑流量加入UNITANK工藝中間池。當藥劑消耗完畢后，由人工配制藥品保證每天的藥劑需求。系統(tǒng)穩(wěn)定3d后，測定進出水各項水質指標，如P，N，TP，COD等。

三、試驗結果

試驗數(shù)據(jù)結果見表1，圖2—圖5所示。

表1 BC法藥劑投加及投加量試驗結果

圖2 COD去除效果

圖3 硫酸根去除效果

根據(jù)實驗結果的整體情況分析，我們從圖3和圖5中得到一個規(guī)律：-P及-N去除率隨著混凝藥劑量的增加而增大。從圖2中得出COD去除率在PAC劑量為100mg/L時達最大74.6%，然而當劑量再增加時，去除率卻下降。在PAC劑量60mg/L時，由于出水SS突出增大，使出水COD去除率稍微有些下降；-P去除率始終隨藥劑量的增加而大幅度增加。從圖3中看出，當PAC計量達140mg/L時，去除率達94.1%；TP去除率幾乎保持一條水平線上，在PAC投加量為20mg/L時去除率為35.3%，在60、100和140mg/L時去除率在40%左右上下有稍許波動，說明可被混凝劑去除的TP幾乎去除完畢，再增加藥劑量也沒有效果了；-N去除率在60mg/L時降為負值，再增加投藥劑量去除率有所回升，說明混凝劑對硝化菌有一定毒性，但當菌群適應后去除率又很快上升。由于本試驗主要目的為除磷，當PAC濃度為140mg/L時才能滿足除磷要求（出水-P濃度<0.5mg/L），宜選擇140mg/L作為達到除磷目標的濃度。以140mg/LPAF比較其與PAC去除效果差異，結果發(fā)現(xiàn)：在滿足-P去除率的同等條件下，PAF作為絮凝劑時，其COD、-N和TP去除率都大于PAC，尤其是TP去除率達70.5%，遠遠大于PAC的去除率。因此，在經(jīng)濟核算合理的前提下，采用PAF更具競爭優(yōu)勢。

四、小結

UNITANK工藝生物化學法除磷的試驗中，在PAC投加量達最佳條件為140mg/L，-P的出水濃度只有0.17mg/L，去除率為94.1%，COD去除率為63.3%，TP去除率為44.4%，氨氮去除率為27.1%；PAF在投加量達140mg/L時，出水PO3-4-P去除率為86.5%，但TP去除率為70.5%，COD去除率為68.2%，氨氮去除率為39.7%。因此在經(jīng)濟核算情況下選用PAF更具有競爭優(yōu)勢。

電鏡結果表明：在PAC投加量為140mg/L時，系統(tǒng)后生動物顯著減少，說明系統(tǒng)生物相已受到較大負面影響。而當投加量小于100mg/L，PAC對生物相影響不大。生物化學協(xié)同除磷法技術基于生物除磷系統(tǒng)較難穩(wěn)定實現(xiàn)一級排放標準要求，而且處理效果直接受到進水磷酸鹽濃度以及C/P比值影響的現(xiàn)狀，提出在生物處理系統(tǒng)中投加化學除磷劑以保證污水處理系統(tǒng)的除磷效果。該技術不僅能很好地除磷，還能有助于有機物的去除。通過正確地估計生物除磷的能力可計算出化學除磷所需的藥劑量。經(jīng)濟技術分析結果顯示，在現(xiàn)行價格體系條件下，生物化學協(xié)同法具有比普通曝氣法更優(yōu)越的技術經(jīng)濟性能，而且地價越高，電價越高，藥價越低，規(guī)模越大，該法就越經(jīng)濟。因此，生物化學協(xié)同除磷技術在我國具有很好的應用前景。

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（作者單位：江漢大學文理學院生物與環(huán)境工程學部）