城市污水厂运营除磷药剂投加与优化

前言：

环境污染问题的日益严重化，导致各地污水厂日常运营工作压力倍增。为了维持稳定运营，污水厂就需要提高对处理工艺及相关技术优化方面工作的重视度。考虑到投加除磷药剂也属于污水处理的重要环节，所以，积极探索除磷药剂投加的优化策略，对推进污水处理工作高效开展有重要意义。

1、除磷药剂主要类型

在污水厂运营中可供选用的除磷药剂，以钙盐、铁盐及钠盐这三类除磷药剂为主，表 1 为不同药剂基本性能对比。药剂选用时需要考虑到出水排放各项标准、磷浓度、水质特性、污泥处置所采用防水等，优选除磷药剂。例如，市政常规污水，可以选用钠盐类除磷药剂。工业废水、高磷污水，可以选用铁盐类除磷药剂。高磷废水预处理场景下，可以选用钙盐类除磷药剂。

表1 不同药剂基本性能对比数据汇总

2、污水厂运营中除磷药剂的主要投加方式

2.1 前置投加

前置投加，即生物处理前，格栅及沉砂池后，投加一定量除磷药剂，提前将污水内部 50% 左右的溶解性磷去除，促使生物处理整个系统内部磷负荷降低，通过药剂和污水内部悬浮物产生反应作用，促使初沉池达到更高沉淀效率。在一定程度上，前置投加能够促使生物处理环节中的除磷压力降低，对进水磷存在较高浓度变化的污水厂比较适用。

2.2 同步投加

同步投加，即在生物处理整个单元末端或内部投加一定量的除磷药剂，同步进行药剂投加和生物处理，当药剂接触生物污泥内部磷后，促使生物除磷及化学除磷发挥协同效应，可以获取相对稳定的除磷效果[1]。在一定程度上，同步投加重点在于要将投加节点及其反应时间把控到位，选取曝气池处理单元末端进行药剂投加时，应该保证混合反应作用时间为 10-15min ，促使药剂和磷反应充分；如果在二沉池前进行药剂投加，就应该借助搅拌装置对药剂进行充分搅拌，防止药剂沉淀影响除磷效果。同步投加时还需结合实际情况对除磷药剂实际投加量进行合理调整，以免浪费药剂。

2.3 后置投加

后置投加，即生物处理后或深度处理前进行药剂投加，达到深度去除生物处理过后所残留部分可溶性磷的目的，对出水磷要求比较严格的（ ⩽0.3mg/L ）处理场景下比较适用。后置投加实施期间，药剂只是和残留磷产生反应，药剂的投加量比较精准，对生物处理整个系统不会产生影响。但是，并不适合在磷的浓度较低情况下使用。

2.4 组合投加

组合投加，主要是采用两种及两种以上的药剂投加方式，例如，同步与后置结合、前置与同步结合，促使各种投加方式实现优势互补，对水质比较复杂或有较高排放标准的污水厂比较适用。

3、除磷药剂投加的优化策略

3.1 药剂投加动态控制

投加量固定条件下，往往无法更好地适应水质变化，容易出现药剂投加量不足或过量情况。为此，建议基于在线监测先进技术手段，获取进/出水中磷的浓度现状，基于数学模型，对除磷药剂实际的投加量进行动态调整，便于达到精准高效投加的目的。在线监测综合系统中，包含磷的传感装置、PLC 控制及数据传输等系统模块[2]。借助磷的传感装置，对溶解磷或总磷的浓度实施动态监测，通过数据传输系统模块向PLC 传输所获取监测数值，结合进水磷和药剂实际投加量，完成对计量泵动态频率的自动调节。某污水厂引入动态投加专业系统之后，除磷药剂实际消耗量总体减少约 25% ，污水厂出水总磷实际达标率由 85% 提升到 99% 。同时，确立投加模型，着重考虑所采用的药剂类型、悬浮物实际浓度、污水 pH 等因素，计算铁盐类除磷药剂最优投加量。

3.2 优化生物 + 化学除磷协同工艺

为了确保污水厂日常运营过程中，实现对除磷药剂的合理投加，则建议优化生物 + 化学除磷协同工艺。具体来讲，通过对生物处理各项参数进行合理优化，

为创造适用于聚磷菌生长生存的环境，增强吸磷能力。例如，控制溶解氧，将厌氧段 DO 把控至 <0.2mg/L 范围，促使聚磷菌能够实现磷的充分释放；好氧段 DO 把控于 2-3mg/L 范围，确保聚磷菌充分吸磷，从而促使生物除磷达到更高效率的同时，减少除磷药剂实际的投加量。考虑到厌氧段如果存在碳源不足情况，会对聚磷菌产生磷的释放限制作用，进水 COD/TN 如果 <5 ，就应该及时补充乙酸、甲醇等碳源，促使聚磷菌更具活性，达到更高的除磷效率。此外，考虑到聚磷菌是短污泥龄的一类微生物，它的最佳污泥龄为 8-12d 通过合理把控与调整污泥龄，可以确保污水厂日常运营过程中除磷效率显著提升 15% 左右。

3.3 药剂复配优化

采用单一除磷药剂，通常无法满足复杂水质环境下的污水处理需求，所以，需要通过药剂复配，将多种药剂的协同作用充分发挥出来，达到更高的除磷效率同时，尽可能地减少药剂的投加量。例如，采用铁盐和钙盐进行药剂复配，减少石灰用量，促使污泥产量减少，提高总体除磷效率至 92% 左右。还可以采用铁盐和铝盐，按照 3:1比例进行药剂复配，促使pH 适应范围扩大，提高沉淀速度[3]。同时，可以投加一定量的石灰或硫酸，达到合理调节所投加铝盐和铁盐药剂 ΔpH 的目的，确保铝盐、铁盐的pH 区间分别处于6.5~7.5、5.5~6 范围，获取更为理想的除磷效果。投加药剂后，要求技术员能够快速搅拌，待确认药剂均匀分散后，调整速度，维持慢速搅拌状态，对絮体生长起到促进作用，搅拌用时总体以 15～20min 为宜。

3.4 注重磷的充分回收与利用

为了实现对除磷药剂实际投加量合理优化，促使污水厂获取理想的除磷效果。建议在污泥处理环境，少量增加铁盐类的除磷药剂，防止磷溶出，确保能够将滤液当中总磷控制于 <5mg/L 范围。同时，考虑到污泥内部富含磷。所以，建议采用先进技术手段予以充分地回收利用。例如，可以借助鸟粪石沉淀计算方法，实现对磷的合理回收，主要是将NaOH、 MgCl₂ 投加到污泥脱水液当中，将 ΔpH 调节至 8.5-9.0 范围，促使鸟粪石（ MgNH₄PO₄⋅6H₂O ）生成，可以将其当成缓释肥料来使用，进而达到对磷的有效回收利用的目的。

4、结束语

综上，为了确保药剂投加更为科学合理，就需要技术人员能够充分了解与掌握除磷药剂主要类型及投加方式。同时，通过药剂投加动态控制、优化生物+化学除磷协同工艺、药剂复配优化、注重磷的充分回收与利用等措施，达到对除磷药物投加优化的目的，对提升污水处理中的除磷效果有重要意义。

参考文献：

[1]赵俊娜.AAO 工艺处理低碳氮比城市污水的优化调控策略研究[J].环境科技, 2023,36(6):24-28.

[2]王刚,李魁晓,姜大伟,等.基于磷容量的污水处理厂除磷效能提升控制技术研究[J].环境污染与防治, 2024, 46(4):497-501.

[3]赵莎,刘文,冯玲玲,等.化学药剂在城镇污水处理厂脱氮除磷中的应用研究[J].山东化工, 2022(5):243-245.