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城市污水处理厂超深度除磷高效气浮技术试验研究
（中国市政工程中南设计研究总院有限公司 崔朋 万年红）
（上海巴安水务股份有限公司 李宇龙 荣毅 刘友 姚崑 杨宽）
文章看点
Ø 研究背景——水环境综合治理倒逼污水超深度处理；
Ø 国外化学除磷研究新进展；
Ø 技术研究路线；
Ø 中试试验研究成果；
Ø 高效气浮超深度除磷的结论和建议
研究背景——水环境综合治理倒逼污水超深度处理
l 2015年4月16日国务院印发《水污染防治行动计划》（“水十条”），2017年10月12日，经国务院批准，原环保部、发改委、水利部联合印发《重点流域水污染防治规划（2016-2020年）》，目标：到2020年，七大重点流域水质优良（达到或优于Ⅲ类）比例总体达到70%以上，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内。到2030年，七大重点流域水质优良比例总体达到75%以上，城市建成区黑臭水体总体得到消除。
l 十九大提出：到2035年生态环境根本好转，美丽中国基本实现。
2017年全国流域水质现状
2017年重要湖泊营养状态比较
当前，城市水体污染物的四个来源为：底泥释放、农业面源污染、城市径流及污水厂尾水。《2017中国生态环境公报》中指出，主要污染指标：
河流：COD、BOD5、总磷、氨氮等；
湖泊：COD、总磷、高锰酸盐指数。
随着排放标准对于对污水中的COD、氨氮、总氮、总磷等排放指标的不断提高，为了实现环境治理目标，污水厂提标且达标排放成了解决途径之一。总磷是封闭水体富营养化的关键因子，控磷是关键。
那么问题来了，
如何进一步去除污水中的总磷?
通过“三级强化除磷”可以使出水 TP＜0.05mg/L？
国内外化学除磷研究进展
金属盐除磷的过程：溶解性P→颗粒P
步骤1：水解反应
步骤2：表面络合反应
步骤3：碰撞与结合
以上过程可以用下图表示：
极限除磷与药剂量的关系：5~10mol/l，效率更高，达到最低可溶性P浓度。
试验研究路线
1、高效气浮工艺的优势
在现有深度处理工艺中，高效气浮，有“固液分离效果好、占地小”的优势。
2、试验地点：昆明市第二水质净化厂
二沉池出水水质特点
浊度低，导致化学除磷过程 缺乏絮凝核心，形成的絮体细小而松散，且较难沉淀完全。
昆明第二水质净化厂11月部分构筑物出水水质统计表
3、试验研究技术路线
中试试验研究成果
1、高效气浮中试装置
高效气浮中试装置
2、静态试验——气浮小试
（1）絮凝剂的选择：阳离子VS阴离子PAM
化学除磷，采用气浮法进行固液分离时，应选用阳离子PAM作为絮凝剂。阴离子PAM表面携带的负电荷，与微气泡表面电荷同号，产生的静电斥力影响微气泡对悬浮固体进行吸附。
（2）铁盐VS铝盐，气浮VS沉淀
摩尔比为12:1，对应100mg/L 液体PAC（Al2O3含量10%）；
对应 33mg/L 固体PAC （Al2O3含量30%）
3、动态试验——气浮中试
影响气浮超深度除磷效果的五大因素：
进出水TP、药剂、回流比、溶气压力、表面负荷。
（1）TP与药剂
出水TP ≤0.05mg/L时，出水浊度＜1NTU。
（2）溶气压力
亨利定律：温度一定下，气体在液体中的溶解度，和该气体的平衡分压成正比。
微气泡并不是越小越好，气泡越小，上升速率越慢。V上> V下时，气浮分离效果较好。
（3）表面负荷q
q：单位时间内，气浮池分离区单位面积处理水量（不包括回流水）。
（4）溶气水回流比
4、中试装置21天连续运行情况
稳定运行期间，出水TP 约在0.05~0.1mg/L之间
5、过滤在超深度除磷中的作用
砂滤罐：石英砂平均粒径2mm
处理前后TP成分变化分析
6、出水第三方检测结果
7、TP: 一级A→地表准Ⅲ
当出水TP要求降低时（TP≤0.2mg/L），达标所需的药剂投加量（PAC ~ 20mg/L）及溶气压力（P ~ 0.5Mpa）随之降低。
8、TP: 一级B→地表准Ⅲ
一级B进水TP降低到地表准Ⅲ时，达标所需PAC投加量~100mg/L，表面负荷~15m/h ，溶气水回流比≥25%。在此基础上，提高表面负荷或增加投药量导致MCV气浮出水TP变差。
高效气浮超深度除磷试验的结论和建议
1、结论
针对TP一级A进水水质
（1）高效气浮除磷具有负荷高、占地小、处理效果好的优点；
（2）超深度除磷（目标出水TP< 0.05mg/L）时，气浮的较优工况参数为：PAC投加量100mg/L，阳离子PAM投加量0.6mg/L，溶气压力~ 0.60MPa，回流比≥25%，表面负荷15 ~ 19m/h；
（3）在TP约0.5mg/L的进水条件下，使用较优工况运行时，气浮出水TP含量低于0.1mg/L，出水浊度约1NTU上下。气浮出水经砂滤后，出水TP含量稳定在0.05mg/L以下，出水浊度进一步降低到0.1NTU；
（4）化学除磷可以满足超深度除磷要求，但对固液分离程度要求高（出水浊度＜1NTU）。提高气浮表面负荷后导致出水流速增大，较难实现精细固液分离，需要过滤进行辅助。
2、建议
提标改造中超深度除磷的策略——充分利用现状滤池的过滤功能。
A：气浮≤0.05
运行特点：低负荷、高回流比；
适用条件：出水TP要求高、无滤池、预留地充足。
B：气浮≤0.1，过滤≤0.05
运行特点：高负荷、低回流比；
适用条件：出水TP要求高、有滤池、预留地短缺。