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城市污水處理廠超深度除磷高效氣浮技術試驗研究
（中國市政工程中南設計研究總院有限公司 崔朋 萬年紅）
（上海巴安水務股份有限公司 李宇龍 榮毅 劉友 姚崑 楊寬）
文章看點
? 研究背景——水環境綜合治理倒逼污水超深度處理；
? 國外化學除磷研究新進展；
? 技術研究路線；
? 中試試驗研究成果；
? 高效氣浮超深度除磷的結論和建議
研究背景——水環境綜合治理倒逼污水超深度處理
l 2015年4月16日國務院印發《水污染防治行動計劃》（“水十條”），2017年10月12日，經國務院批準，原環保部、發改委、水利部聯合印發《重點流域水污染防治規劃（2016-2020年）》，目標：到2020年，七大重點流域水質優良（達到或優于Ⅲ類）比例總體達到70%以上，地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內。到2030年，七大重點流域水質優良比例總體達到75%以上，城市建成區黑臭水體總體得到消除。
l 十九大提出：到2035年生態環境根本好轉，美麗中國基本實現。
2017年全國流域水質現狀
2017年重要湖泊營養狀態比較
當前，城市水體污染物的四個來源為：底泥釋放、農業面源污染、城市徑流及污水廠尾水。《2017中國生態環境公報》中指出，主要污染指標：
河流：COD、BOD5、總磷、氨氮等；
湖泊：COD、總磷、高錳酸鹽指數。
隨著排放標準對于對污水中的COD、氨氮、總氮、總磷等排放指標的不斷提高，為了實現環境治理目標，污水廠提標且達標排放成了解決途徑之一?？偭资欠忾]水體富營養化的關鍵因子，控磷是關鍵。
那么問題來了，
如何進一步去除污水中的總磷?
通過“三級強化除磷”可以使出水 TP＜0.05mg/L？
國內外化學除磷研究進展
金屬鹽除磷的過程：溶解性P→顆粒P
步驟1：水解反應
步驟2：表面絡合反應
步驟3：碰撞與結合
以上過程可以用下圖表示：
極限除磷與藥劑量的關系：5~10mol/l，效率更高，達到最低可溶性P濃度。
試驗研究路線
1、高效氣浮工藝的優勢
在現有深度處理工藝中，高效氣浮，有“固液分離效果好、占地小”的優勢。
2、試驗地點：昆明市第二水質凈化廠
二沉池出水水質特點
濁度低，導致化學除磷過程 缺乏絮凝核心，形成的絮體細小而松散，且較難沉淀完全。
昆明第二水質凈化廠11月部分構筑物出水水質統計表
3、試驗研究技術路線
中試試驗研究成果
1、高效氣浮中試裝置
高效氣浮中試裝置
2、靜態試驗——氣浮小試
（1）絮凝劑的選擇：陽離子VS陰離子PAM
化學除磷，采用氣浮法進行固液分離時，應選用陽離子PAM作為絮凝劑。陰離子PAM表面攜帶的負電荷，與微氣泡表面電荷同號，產生的靜電斥力影響微氣泡對懸浮固體進行吸附。
（2）鐵鹽VS鋁鹽，氣浮VS沉淀
摩爾比為12:1，對應100mg/L 液體PAC（Al2O3含量10%）；
對應 33mg/L 固體PAC （Al2O3含量30%）
3、動態試驗——氣浮中試
影響氣浮超深度除磷效果的五大因素：
進出水TP、藥劑、回流比、溶氣壓力、表面負荷。
（1）TP與藥劑
出水TP ≤0.05mg/L時，出水濁度＜1NTU。
（2）溶氣壓力
亨利定律：溫度一定下，氣體在液體中的溶解度，和該氣體的平衡分壓成正比。
微氣泡并不是越小越好，氣泡越小，上升速率越慢。V上> V下時，氣浮分離效果較好。
（3）表面負荷q
q：單位時間內，氣浮池分離區單位面積處理水量（不包括回流水）。
（4）溶氣水回流比
4、中試裝置21天連續運行情況
穩定運行期間，出水TP 約在0.05~0.1mg/L之間
5、過濾在超深度除磷中的作用
砂濾罐：石英砂平均粒徑2mm
處理前后TP成分變化分析
6、出水第三方檢測結果
7、TP: 一級A→地表準Ⅲ
當出水TP要求降低時（TP≤0.2mg/L），達標所需的藥劑投加量（PAC ~ 20mg/L）及溶氣壓力（P ~ 0.5Mpa）隨之降低。
8、TP: 一級B→地表準Ⅲ
一級B進水TP降低到地表準Ⅲ時，達標所需PAC投加量~100mg/L，表面負荷~15m/h ，溶氣水回流比≥25%。在此基礎上，提高表面負荷或增加投藥量導致MCV氣浮出水TP變差。
高效氣浮超深度除磷試驗的結論和建議
1、結論
針對TP一級A進水水質
（1）高效氣浮除磷具有負荷高、占地小、處理效果好的優點；
（2）超深度除磷（目標出水TP< 0.05mg/L）時，氣浮的較優工況參數為：PAC投加量100mg/L，陽離子PAM投加量0.6mg/L，溶氣壓力~ 0.60MPa，回流比≥25%，表面負荷15 ~ 19m/h；
（3）在TP約0.5mg/L的進水條件下，使用較優工況運行時，氣浮出水TP含量低于0.1mg/L，出水濁度約1NTU上下。氣浮出水經砂濾后，出水TP含量穩定在0.05mg/L以下，出水濁度進一步降低到0.1NTU；
（4）化學除磷可以滿足超深度除磷要求，但對固液分離程度要求高（出水濁度＜1NTU）。提高氣浮表面負荷后導致出水流速增大，較難實現精細固液分離，需要過濾進行輔助。
2、建議
提標改造中超深度除磷的策略——充分利用現狀濾池的過濾功能。
A：氣浮≤0.05
運行特點：低負荷、高回流比；
適用條件：出水TP要求高、無濾池、預留地充足。
B：氣浮≤0.1，過濾≤0.05
運行特點：高負荷、低回流比；
適用條件：出水TP要求高、有濾池、預留地短缺。