污水廠(chǎng)化學(xué)除磷的控制思路(下)

  磷在污水廠(chǎng)中是公認為使用化學(xué)法較為容易控制的污染指標之一，一般在各個(gè)階段通過(guò)調整化學(xué)藥劑的投加量，就可以有效的進(jìn)行控制出水總磷的指標。在實(shí)際運行中，化學(xué)除磷也是污水廠(chǎng)使用的最為普遍的除磷方式，雖然生物除磷更為經(jīng)濟和環(huán)境友好，但是污水廠(chǎng)綜合考慮生物脫氮和除磷的矛盾，往往更傾向于生物脫氮和化學(xué)除磷相結合的方式來(lái)進(jìn)行工藝管理。在確定了化學(xué)加藥除磷的工藝思路以后，運行成本就成為了管控的目標和重點(diǎn)，而運行成本的管控和化學(xué)除磷的精準控制有直接的關(guān)系，這一期公眾號和大家探討一下化學(xué)除磷的控制思路。

  在之前的公眾號的文章里，已經(jīng)對化學(xué)除磷的加藥方式，加藥點(diǎn)都進(jìn)行了討論，化學(xué)加藥可以分為三種加藥方式，預加藥-在預處理的初沉池投加，同步加藥-在生物處理段的曝氣池末端投加，后加藥-在深度處理單元投加。這幾種方式各有利弊，下面的列表可以簡(jiǎn)單的對這幾種加藥方式有一些了解：

   無(wú)論哪一種加藥的方式，都有很大的改進(jìn)和控制的空間，所有的運行管理人員都希望得到更經(jīng)濟的運行加藥模式，因此在運行過(guò)程中采取更為有效的加藥控制是降低成本的關(guān)鍵?，F階段較多的污水廠(chǎng)采用的是結果控制的模式，通過(guò)出水水質(zhì)的TP的變化，通常是出水在線(xiàn)的TP監測儀的數據來(lái)進(jìn)行加藥量的控制。這種反饋控制方式由于加藥點(diǎn)和出水監測點(diǎn)還有一段工藝，一般是深度處理段或者消毒池段，因此加藥反應會(huì )存在一定的滯后性，為了避免因為滯后加藥導致這一段時(shí)間的出水超標，運營(yíng)管理人員的調控措施都是保留一個(gè)緩沖值，就是標準是0.5mg/L，但是控制在0.3mg/L，中間預留0.2mg/L的空間，在數值達到0.3mg/L的時(shí)候，就開(kāi)始進(jìn)行藥量的調控，這樣可以預先控制，消除工藝段帶來(lái)的滯后性的反饋控制。但是這樣也存在一個(gè)很重要的問(wèn)題，那就是這樣的控制方式就是過(guò)量加藥，從工藝保障上來(lái)說(shuō)，這是很穩妥的做法，但是從成本管控上，這樣的控制不是很好的節省藥劑成本的做法。

   如何進(jìn)行更精準，更節省藥劑成本的控制方式來(lái)進(jìn)行加藥管理呢？對于一項目的性很強的管理工作，我們要進(jìn)行很多細節方面的研究，以便取得更有效地管控措施，下面來(lái)逐一進(jìn)行探討。

   1、全流程的磷的檢測。

   在前面的公眾號文章中，介紹了除磷藥劑主要是與磷酸根進(jìn)行反應，生成磷酸鹽沉淀，因此判斷在整個(gè)污水廠(chǎng)各個(gè)流程階段的總磷中的磷酸鹽含量的多少，是判斷加藥效果的重要依據。除磷的金屬鹽類(lèi)藥劑一般以正磷酸根為主要的反應去除對象，而化驗室監測正磷酸鹽的方法省去了消解過(guò)程，可以快速測定，因此在實(shí)際控制中可以考慮使用正磷酸根作為日?？焖倥卸铀幍囊罁?。特別是現階段已經(jīng)具有在線(xiàn)的磷酸根測量?jì)x表，最短可在5分鐘內對水中的正磷酸根進(jìn)行檢測。這樣我們就能夠使用在線(xiàn)的儀表進(jìn)行除磷效果的快速測定，從而判斷加藥量是否足夠。

一般的生活污水在經(jīng)過(guò)生化段的生物反應以后，進(jìn)水中的總磷的各種組分絕大部分都水解轉化成正磷酸鹽，因此在經(jīng)過(guò)生物段以后進(jìn)行正磷酸鹽的檢測會(huì )比較接近水中總磷的含量，也就是說(shuō)在生物池的出口，或者二沉池進(jìn)行正磷酸鹽的檢測，往往能取代總磷的檢測，加快對水質(zhì)的檢測反應速度，從而更精準的控制加藥比例。但是進(jìn)水總磷的組分復雜，單純檢測正磷酸鹽，往往會(huì )遺漏掉其他磷組分，因此進(jìn)水不能以正磷酸鹽來(lái)替代總磷進(jìn)行檢測，其余的還有污泥中的磷含量，污泥中磷組分相對復雜，必須使用總磷方式進(jìn)行檢測。這樣可以對污水處理的全流程進(jìn)行簡(jiǎn)化的總磷檢測如下表：

   通過(guò)全面的磷的檢測，以及引入在線(xiàn)的正磷酸鹽及總磷的檢測設備，可以將控制采納的更為精細化，也更能精準的把控系統內磷的變化情況，從而采取更有效的措施進(jìn)行加藥的控制。

   2、多元控制因子的引入。

   實(shí)現除磷藥劑成本的控制，需要的不僅僅是出水總磷的在線(xiàn)數據，而是更多的參數參與控制，在實(shí)際運行中越多的控制參數，會(huì )使加藥量更加的精準，從而保證了出水水質(zhì)的穩定，也能夠把控制范圍縮小到最小，從而節省更多的藥劑成本。下面羅列幾項參與除磷控制的因子。

   A、水量。除磷藥劑的投加量是和水中磷的總量相互對應的，污水廠(chǎng)磷的負荷總量是磷濃度和水量乘積，因此水量的變化，對加藥量的影響是非常直接的，而城市污水廠(chǎng)的水量受到城鎮居民生活習慣的影響，是在不斷地變化的。為了匹配加藥量，除磷藥劑的加藥泵的控制系統需要能夠調控流量，比如選用變頻調速的加藥泵，在加藥泵的控制上增加PLC控制系統，與系統的水量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，設置變化參數，根據水量來(lái)調整加藥量。特別是日夜水量變化大的污水廠(chǎng)，四季水量變化大的污水廠(chǎng)，引入水量因子來(lái)進(jìn)行合理調控，可以減少除磷藥劑的過(guò)度消耗，從而降低藥劑成本。

   B、生物除磷效果。生物除磷一直是各個(gè)污水廠(chǎng)較為頭疼的控制因素，生物除磷的影響因素較多，聚磷菌對生存環(huán)境的溶解氧，進(jìn)水中的易降解的有機物VFA，回流污泥中的聚磷菌的數量，厭氧區的化合態(tài)的氧氣，污泥齡SRT等等都有很復雜的控制要求，這也是多數污水廠(chǎng)無(wú)法精準控制生物除磷的主要原因，更多的污水廠(chǎng)愿意使用化學(xué)除磷來(lái)對出水總磷進(jìn)行更可靠的保障。但是在實(shí)際運行中對生物除磷的效果的判定還是要進(jìn)行的，運行管理人員在厭氧段引入正磷酸鹽的化驗，和進(jìn)水的正磷酸鹽進(jìn)行對比，可以檢測生物釋放磷的效果。由于化學(xué)除磷是生成穩定的化合物，不再釋放，因此厭氧區磷的升高是收到聚磷菌的磷釋放造成的，因此在日常管理中，我們對生物除磷的效果，可以通過(guò)檢測厭氧區的磷升高的幅度來(lái)判斷生物除磷的效果，根據磷釋放的情況，進(jìn)行剩余污泥排放的調控。

   C、過(guò)程中磷的檢測數值。通過(guò)正磷酸鹽的檢測，我們可以快速的測定磷，甚至可以通過(guò)在線(xiàn)的設備來(lái)實(shí)時(shí)監測磷的變化，這樣可以根據各個(gè)階段不同的磷含量來(lái)進(jìn)行加藥量的反饋控制，過(guò)程控制相對最終出水的總磷控制要更快更有效，也更及時(shí)的對總磷的變化進(jìn)行藥量的調整。在實(shí)際運行中，根據廠(chǎng)內實(shí)際的投加點(diǎn)位的選擇不同磷的測試點(diǎn)，根據測試點(diǎn)的磷的測定數據實(shí)時(shí)的控制除磷藥劑的投加。在不同的投藥點(diǎn)要確定不同的控制指標，在全流程越靠后的位置，指標控制的會(huì )越低，這樣可以保證出水磷的穩定達標，如果出水指標以一級A 的0.5mg/L控制，在生化段之前投加，初沉池出水控制P指標在3mg/L，在生化段中投加，二沉池出水控制指標要在0.5mg/L，在深度處理段投加，出水指標控制在0.2~0.3mg/L。分階段分指標的控制，可以兼顧各個(gè)階段不同的功能，同時(shí)也有效的降低了藥劑的消耗量，生物除磷的效果也能得到發(fā)揮。

   D、藥劑的確定。污水廠(chǎng)對除磷藥劑的選擇決定了藥劑投加后效果的好壞，在確定藥劑的時(shí)候，在污水處理廠(chǎng)的全流程進(jìn)行取樣，在各個(gè)投機點(diǎn)進(jìn)行取樣，然后在實(shí)驗室進(jìn)行投加量的小試檢測除磷效果，確定出最佳的投藥比例。藥劑的不同在不同的使用地點(diǎn)也會(huì )產(chǎn)生不同的使用效果，生化段使用鐵鹽對微生物的副作用較小，但是鋁鹽的長(cháng)期積累會(huì )對微生物造成一定的影響，而深度處理段鐵鹽的投加會(huì )產(chǎn)生多余的鐵鹽造成的鐵離子的污染，比如對水體的染色，對流經(jīng)的渠道產(chǎn)生鐵離子的沉積染色，對MBR膜產(chǎn)生鐵離子的污染等等，深度處理使用鋁鹽更適合。在實(shí)驗室確定投藥量以后，也要結合藥品投加后產(chǎn)生的實(shí)際影響進(jìn)行綜合考慮，確定最佳的投藥方式和投藥品種。

   更多的控制因子，各個(gè)污水廠(chǎng)可以根據自己的實(shí)際運行情況進(jìn)行選擇添加，作為一個(gè)化學(xué)藥劑去除的總磷的方式，可以精準的使用計算公式來(lái)進(jìn)行去除的，引入計算機控制是實(shí)現精準控制，降低成本的最佳方法?，F階段的污水廠(chǎng)的自控體系大部分都是以監視和上位機控制起停的方式為主，應該還不能算是真正實(shí)現自動(dòng)控制，這與微生物處理本身的復雜性有很大的關(guān)系。污水廠(chǎng)中的化學(xué)除磷的各個(gè)因子可監視和可控的的條件更為成熟，在一些自控設計體系中，有條件的污水廠(chǎng)可以進(jìn)行除磷加藥的自控設計。

   在控制系統里，可以結合進(jìn)水的流量和出水的正磷酸鹽的含量來(lái)進(jìn)行計算控制，一種較為簡(jiǎn)單的控制的計算思路為：

   其中：q為需要調整的加藥量l/s，注意這里有正負之分，如果測定值大于設定值，就是正值，也就意味著(zhù)需要增加加藥量；反之為負的時(shí)候，說(shuō)明加藥量過(guò)大，需要減少加藥量。

   Q為進(jìn)水流量，可以從進(jìn)水流量計進(jìn)行監測進(jìn)水的流量，并可以通過(guò)數據記錄，對長(cháng)期進(jìn)水水量的變化進(jìn)行預測和判斷。注意這里的單位都統一成為l/s

   P測定為在線(xiàn)監測的正磷酸鹽的含量P-PO4

   P設定為設定的正磷酸鹽的含量P-PO4，可根據加藥點(diǎn)的設置的不同采取不同的控制量，避免藥量的過(guò)度投加。

   31是磷的原子量，在計算中要換算成化學(xué)摩爾數，利用化學(xué)反應式來(lái)確定加藥量的多少。

   β 是反應比例系數，一般為1.5

   M 是投加化學(xué)藥劑主要金屬元素的原子量，除磷的化學(xué)反應中PO4-和金屬鹽類(lèi)都是1：1的摩爾比，因此這里就是金屬鹽類(lèi)的分子量。

   η% 是除磷劑的藥品濃度百分比

   P% 是除磷劑配置的溶液濃度的百分比

   這個(gè)控制公式結合了進(jìn)水流量和投加段出水的總磷來(lái)共同進(jìn)行控制，控制有前置變化和后置結果共同參與控制，對除磷藥劑的精準投加起到了良好的控制作用，使加藥量隨著(zhù)水質(zhì)水量的變化而進(jìn)行變化，避免了除磷劑的藥量浪費，實(shí)現成本的有效控制。

除磷是當前污水廠(chǎng)的主要成本支出方向，作為今后污水廠(chǎng)精細化運行，精準管控成本上，在除磷藥劑的投加上，我們還要進(jìn)行更深入的探索和研究，不斷的開(kāi)發(fā)自控系統在污水廠(chǎng)的實(shí)際應用，也更好的把污水廠(chǎng)的管理精細化，真正實(shí)現精準管控，將污水廠(chǎng)的管理提升一個(gè)新的層次。