市政污水厂工艺优化运行管理（五十三）

市政污水厂工艺优化运行管理（五十三）

由于污水中的磷酸盐可生成化学沉淀的作用，在污水厂不仅仅依靠生物除磷的作用，化学除磷系统在大多数污水厂磷的去除也是必不可少的方式，因此在实际的运行中，对于化学除磷的优化管理同样是重要的污水厂除磷优化管理中的重要内容之一。

化学除磷的优化主要优化原有污水厂采用人工控制投加的方式，实现化学除磷药剂的精准投加系统，主要是通过下面几个方面实施优化管理：

1.建立前馈-反馈式精准投加系统：

利用在线控制技术，在化学除磷的前后设置控制点，进行反应前、反应后信号进行前馈和反馈联合控制，最终实现精准加药。前馈控制：在进水口或生化池出水口安装在线总磷（TP）或正磷酸盐（PO???-P）分析仪，将实时监测数据传输至PLC或中控系统。反馈控制：在最终出水口或深度除磷单元出口安装TP分析仪，作为反馈信号。精准加药除磷的联动控制：设置除磷的PLC系统根据前馈和反馈信号，依据预设的摩尔比（如n(Fe??):n(P)=1.2~2.0）、预设的化学药剂质量百分比浓度（如10%），计算所需要的加药量，根据计算值自动精确调节计量泵的频率或冲程，实现药剂的精准投加，避免浪费和欠量。

 

精准加药的优化措施和算法其实并不是很复杂，但是会受制于需要增加前馈和反馈的在线TP的检测仪表的数据准确性，这些仪表需要增加专业的技术人员来进行日常的维护来保障数据的准确性，这一点也是现在大多数污水厂所缺乏的。同时化学药剂的恒定的质量保障，也是精准加药实施的重要基础，化学除磷药剂的质量的参差不齐，使预设的计算公式不吻合实际的药剂质量百分比浓度，造成精准加药的偏差，这也需要在实施精准加药系统前做好充分的考察和选择，以免精准加药最终的实现效果达不到预计的目标。

2．优化投加点与混合装置：

化学除磷的优化管理中药剂和水中的磷酸根具备充足的反应时间和充分混合是使化学药剂性能释放的主要影响因素，因此在化学除磷的优化管理中，对投加点和混合也是非常重要的优化措施。这些优化措施主要有：

多点投加：根据工艺特点，可选择在初沉池前、曝气池末端、二沉池进水管线等多点投加，并进行效果评估，选择最佳投加点。通常，在生化处理之后投加作为“收尾”处理，效果最稳定。

强化混合：在药剂投加点后设置管道混合器或机械搅拌装置，确保药剂在10-30秒内与水体快速、均匀混合，提高反应效率。

3．生物-化学协同增效与磷资源化

对于化学除磷来说，污水厂运维管理人员必须树立清晰的定位，在工艺管理上要分析合理的生物化学除磷的地位关系，在基础原则上进行协同优化，而不是单一的工艺调控依赖和过度相信化学除磷，化学除磷受到反应时间、反应场所，化学污泥的影响，在设计中也并没有设立系统磷全部去除的化学反应构筑物，因此必须利用好生物除磷。明确工艺定位必须坚持“生物为主，化学为辅”的原则。充分挖掘EBPR的潜力，将其作为基础除磷单元，承担70%-90%的磷负荷。化学除磷则作为保障措施，用于处理冲击负荷和深度除磷，确保出水稳定达标。

 

在污水厂的优化中，对磷也要进行资源化的利用，未来污水厂将朝向资源化工厂方向发展，磷作为利于回收的资源可以作为污水厂资源化的有益探索。对于磷浓度较高的污泥的侧线流（如污泥消化液、脱水机滤液），其磷浓度可达几十甚至上百mg/L，是磷回收的理想对象。可引入鸟粪石（磷酸铵镁，MAP）沉淀法。通过向该高浓度含磷废水中投加镁源（如氧化镁、氯化镁）并调节pH至8.0-9.0，可促使磷酸根、铵根和镁离子反应生成鸟粪石（MgNH4PO4·6H2O）。这也是一种工艺称为测流除磷。鸟粪石是一种优质的缓释复合肥，其回收不仅能降低主体工艺的磷负荷，还能变废为宝，产生经济效益，是实现污水处理厂可持续发展的方向。

除去这些常规性质的生物、化学以及生化协同除磷的优化管理之外，对地处温带地区的中国北方地区的污水处理厂除磷工艺的管理还需要在工艺优化上注意的方面有：

1、低温高效生物除磷技术研发：深入研究北方地区低温环境下聚磷菌的生理生化特性和群落结构变化，筛选和驯化耐低温、低碳磷比的新型高效聚磷菌或微生物菌剂 。开发新型反应器构型和运行模式，如强化生物膜工艺、厌氧氨氧化耦合除磷等，以提高低温条件下生物除磷的效率和稳定性。

 

2、碳源精细化管理与内源碳源挖掘：针对低碳磷比问题，应进一步探索和优化内源碳源（如污泥消化液、储存发酵液、初沉污泥水解液）的利用技术，减少对外加碳源的依赖，从而降低运行成本和碳足迹。同时，研究不同碳源种类对聚磷菌和反硝化菌竞争关系的影响，实现碳源的精准分配和高效利用。   

3、多工艺协同与深度除磷：推广生物、化学、物理等多种除磷技术的优化组合和深度处理工艺，如MBR-DF（膜生物反应器-超低压纳滤组合工艺）双膜法、混凝沉淀+过滤、过滤加气浮等，以应对极端水质波动和实现更高排放标准。特别是在冬季，应充分发挥化学除磷的辅助作用，并探索更经济高效的化学药剂。

4、智慧化运行与管理：发展基于大数据、人工智能和物联网的智慧水务系统，实现污水处理厂的全流程实时监测、智能诊断和优化控制。通过预测性维护、能耗优化和药剂精准投加，提高运行效率，降低能耗物耗，增强系统应对季节性变化的韧性。   

5、磷资源化利用与循环经济：加大对磷回收技术的研发和推广力度，特别是鸟粪石结晶和吸附法等能够产生高附加值磷产品的技术。推动污水处理厂向资源工厂转型，构建“水处理-能源循环-资源回收”一体化的运作模式，实现环境效益和经济效益的双赢。

6、工程示范与经验推广：持续开展北方地区污水处理厂除磷效果显著的工程示范项目的实际数据探究，积累不同工艺在实际运行中的经验数据，并进行技术经济评估，为更大范围内的推广应用提供可靠依据。

通过上述的做法，北方地区污水处理厂的总磷去除能力大部分依赖化学药剂的现状将得到明显的改善，为区域水环境质量的持续改善和生态文明建设贡献力量，同时也是对污水处理资源化利用的积极探索。