污水处理厂达到一级A排放标准中的化学除磷

CHINAMUNICIPALENGINEERING

No.5（SerialNo.142）

Oct.2009

污水处理厂达到一级A排放标准中的化学除磷

张亚勤

（上海市政工程设计研究总院，上海200092）

摘要：城镇污水处理厂一级A排放标准中出水总磷应≤0.5mg/L。为达到此排放标准，在生物脱氮除磷工艺后要增加化学除磷。简介了增加化学除磷的必要性及其基本原理，并从工程实际出发，适合的除磷化学药剂为铝盐。具体的药剂选用及投加量可通过试验确定。化学药剂投药点建议在生物反应池好氧段末端附近，距出口的水力停留时间为15~

20min。

关键词：污水处理厂；化学除磷；药剂选择；生物反应池中图分类号：X703

文献标识码：A

文章编号：1004-4655（2009）05-0040-02

1在生物脱氮除磷工艺后增加化学除磷的必要性污水中带出的磷量为１５０×０．７×０．０３＝３．１５ｍｇ／Ｌ，一

根据ＧＢ１８９１８—２００２《城镇污水处理厂污染物》，一级Ａ出水总磷（以Ｐ计）应≤０．５ｍｇ／Ｌ排放标准

（２００５年１２月３１日前建成的为１．０ｍｇ／Ｌ，因绝大部分一级Ａ排放标准的污水厂多是２００６年以后建设或改扩建的，故这种情况很少）。污水厂为达到一级Ａ排放标准，多采用生物脱氮除磷工艺（如ＡＡＯ工艺、带缺氧厌氧段的氧化沟工艺等）。处理以生活污水为主的城镇污水，生物脱氮除磷工艺对ＢＯＤ５、ＣＯＤｃｒ、氨氮和总氮的去除效果都能达到一级Ａ的排放标准，且较稳定，但生物除磷效

≤０．５ｍｇ／Ｌ）常有一定差距，且除磷果与排放标准（

效果受多种因素影响而不很稳定。这种情况可从理论计算中得到解释，实际运转中也得到证实。

污水生物除磷的唯一去除途径是在生物反应池中，将有机磷氧化为磷酸盐，进入微生物体内，从

剩余污泥中排出。生物脱氮除磷工艺的基本原理是通过强化微生物的厌氧释磷和好氧吸磷过程，培育嗜磷菌，使微生物体内的磷含量从常规活性污泥的２％左右提高到３％以上（有文献报道称磷含量可达６％￣８％，但实际运转中很难做到），增加排除剩余活性污泥中磷的浓度，提高磷的去除量。根据大量中间试验和生产运转数据，生物脱氮除磷工艺的磷去除率，在进水碳源（ＢＯＤ）不很高的情况下，能５

达到７０％￣７５％已很不易，进水中磷浓度为４ｍｇ／Ｌ时，出水磷浓度最佳情况为１．０ｍｇ／Ｌ。城镇污水厂进水ＢＯＤ５浓度以１５０ｍｇ／Ｌ计，产泥率０．７ｋｇＴＳＳ／ＢＯＤ５，污泥中含磷量按３％计，生物脱氮除磷工艺通过排泥从

收稿日期：2009-07-14

般进水中磷浓度为４．０ｍｇ／Ｌ，则生物脱氮除磷工艺在正常情况下出水磷浓度为１．０ｍｇ／Ｌ左右。故污水厂要达到一级Ａ排放标准，必须在生物脱氮除磷工艺外增加化学除磷设施，进一步降低出水总磷浓度，并作为生物脱氮除磷工艺运行不正常情况下的保证措施。污水厂为达到一级Ａ排放标准的化学除磷工序，一般设在生物脱氮除磷之后，目标是将生物脱氮除磷工艺（ＡＡＯ工艺）出水的磷浓度从１．０ｍｇ／Ｌ左右降低到一级Ａ排放标准的０．５ｍｇ／Ｌ以下。由于污水厂出水中含有一定量的悬浮固体ＳＳ，ＳＳ的成分主要是活性污泥细碎絮体，含磷量为３％左右，按过滤后出水ＳＳ为５．０ｍｇ／Ｌ计，ＳＳ中的磷量为０．１５ｍｇ／Ｌ，则化学除磷后出水残留的溶解状磷应≤０．３５ｍｇ／Ｌ。化学除磷的磷削减量为０．６５ｍｇ／Ｌ左右。2

化学除磷的基本原理

化学除磷的基本原理是投加高化合价的金属盐类的化学药剂，一般为三价铁盐、铝盐等。药剂中的高价金属离子与磷酸盐结合成低溶解度的磷酸盐化合物，使水中的溶解性磷转移至固相。又因生成的磷酸盐化合物是极细小的晶状体，必须进行絮凝，然后通过沉淀或过滤等固液分离手段将磷酸盐化合物从污水中去除。

化学除磷是单纯的化学反应和物理化学的絮凝及固液分离过程，只要投加的药剂品种正确、投加量适当，除磷效果是可靠的，而且污泥量增加不多，经济合理。

投加铝盐或三价铁盐，除磷化学反应式为

Ｍｅ３＋＋ＰＯ４３－→ＭｅＰＯ４

这只是简单的表述，实际生成物的组成要复杂得

４０

张亚勤：污水处理厂达到一级A排放标准中的化学除磷2009年第5期

多，故常用经验分子式为污水厂一级Ａ排放标准出水中残余溶解性磷浓度应＜０．３５ｍｇ／Ｌ。一般污水厂出水的ｐＨ值是７．０左右。从曲线可见，磷酸铁的残留溶解性Ｐ浓度的对数值ｌｇＰ（ｍｏｌ／Ｌ）为－４左右，达不到残留溶解性磷的要求。磷酸铝最小溶解度的ｐＨ值为６．５左右，与污水厂出水ｐＨ值较一致，最小残留溶解性磷的对数值为－６．７左右，即残留溶解性磷可以大大低于一级Ａ排放标准。此外，当投加铁盐过量时，会造成出水含铁离子而水色发黄，铁盐溶液对设备和管道的腐蚀性强。因此，除磷药剂的选泽应优先考虑铝盐。

常用铝盐一般是硫酸铝［Ａｌ２（ＳＯ４）１８Ｈ２Ｏ，３·ＡｌｕｍｉｎｉｕｍＳｕｌｆａｔｅ］或聚合氯化铝（ＰｏｌｙａｌｕｍｉｎｉｕｍＣｈｉｏｒｉｄｅ）。硫酸铝中含１８个结晶水，有效铝离子的含量，按分子量计算，仅为７．７％。投加固体硫酸铝时，溶药、计量、投加的设备较繁杂，固体杂质的分离处置较难，所以工程中宜选用液体硫酸铝。聚合氯化铝也有液体和固体两种产品，氧化铝含量：液体８％￣１０％，固体３０％￣４０％，可根据工程实际情况选用不同的产品。铝盐的投加量受水质和环境条件的影响较大，需要通过试验确定。4

化学药剂投加点的选择

化学除磷药剂的投加，要从药剂对污水厂整个处

ｒＭｅ３＋＋Ｈ２ＰＯ４－＋（３ｒ－１）ＯＨ－→ｒＭｅｒ·Ｈ２ＰＯ（）（Ｓ）４ＯＨ３ｒ－１

式中：ｒ为计量系数，与阳离子的种类有关，文献报道值为１￣２。

但同时会与水中的碱产生某些副反应。如水解反应生成氢氧化物：Ｍｅ３＋＋３ＯＨ－→Ｍｅ（ＯＨ）３。同时生成的ＭｅＰＯ４和Ｍｅ（ＯＨ）３都是难溶化合物。

副反应从投加的药剂中夺取金属离子Ｍｅ３＋，生成金属氢氧化物Ｍｅ（ＯＨ）３及其他化合物。从简单表述化学反应方程式看，去除一个克分子磷酸盐只需投加一个克分子三价金属离子，即ｍｏｌ投加／ｍｏｌ去除＝１。实际上因整个除磷的化学反应比简单的反应表述方程式复杂得多，又有各种副反应，故投加的药剂量要大得多，即ｍｏｌ投加／ｍｏｌ去除＞１。化学除磷工艺中，ｍｏｌ投加／ｍｏｌ去除（又称摩尔比）是一个重要的指标，用于判别药剂选择、投加方式等的优劣。摩尔比（ｍｏｌ投加／ｍｏｌ去除）的主要影响因素主要包括：

１）水的化学性能和ｐＨ值与所选药剂是否适应。２）要求达到的残留溶解磷酸盐的浓度。要求的残留溶解性磷越低，摩尔比越高。

３）水温和其他因素。3

除磷药剂的选择

化学除磷投加的药剂常用的是石灰、铝盐或铁盐。石灰除磷的化学反应是：石灰中的钙离子与水中的磷酸盐离子生成磷酸钙类的化合物，如羟基磷灰石［Ｃａ（）（ＰＯ４）（）］或磷灰石等。这类化合物的溶解５ＯＨ３Ｓ

度随ｐＨ值的提高而降低。为达到污水厂的排放标准，石灰的投加量往往较高，造成出水ｐＨ值≥１０．５，超出排放标准中ｐＨ为６￣９的规定，且污泥产量明显增多。此外石灰乳的消解制备设施庞杂，石灰渣难于处置，故不适用于城镇污水厂的深度除磷。

因磷酸铁、磷酸铝、氢氧化铁及氢氧化铝的溶度积有差异，在不同的ｐＨ值情况下，水中残留的溶解性磷浓度不同，故铁盐与铝盐之间的选择，主要取决于水质和要求达到的残留溶解性磷酸盐的标准。图１是在实验室条件下测得的ｐＨ值对铁、铝及钙的磷酸盐溶解度的影响曲线。

理流程的影响来考虑。

在污水厂进水头部投加化学除磷药剂时，因副反应生成的金属氢氧化物絮体可吸附和絮凝污水中的含碳含氮有机物，可在除磷的同时降低污水厂进水浓度和处理能耗。但以生活污水为主的城镇污水厂，生物脱氮时常出现碳源不足的现象，影响反硝化和厌氧释磷的效果。此外，因副反应而过量投加的铝盐或铁盐，在初沉池中被截留排除，不能重复利用。特别是在进水头部投加除磷药剂是化学除磷在先而生物除磷在后，这就要求投加除磷药剂的量应随进水水质、水量的变化，精确和即时地控制，投量过多则会因水中残留的磷量不足而影响生化反应中的细胞合成，投量不足则直接导至出水残留磷浓度超标。

这种精确投加在实际运行中是很难做到的。因此，进水ＢＯＤ５不高的污水厂不宜在进水头部投加化学除磷药剂。

污水厂二沉池出水中投加化学除磷药剂，可免除除磷药剂对活性污泥的影响，但因生成的磷酸盐是极细小的晶体，需要增设专用的混和、反应和沉淀设施，才能进入滤池；同时，过量投加的铝盐或铁盐，也不能重复利用。

（下转第55页）

４１

张明海：双圆盾构掘进中的地面沉降控制技术2009年第5期

盾构机产生一个力矩差，从而使盾构机偏转；

（2）盾构机所处地的土体性质不同，地基承载力也不同，也会造成盾构机偏转;

（3）双圆盾构机在曲线段施工或纠正轴线偏差时，左右两侧所受的力和方向会存在一定的差异，使盾构机发生偏转。

流动性极好的“厚泥浆”充满在整个开挖洞体中，在刀盘转动时，压力能得到均匀的传递，使得开挖面处于良好的土压平衡状态。

2）利用盾构中心顶部的注浆孔及时填充润滑材

料，减少凹槽处的背土现象。

3）设壁后注浆备用系统，确保浆液及时填充盾构

与管片间的建筑空隙。

2）双圆盾构如旋转量（转角）过大，会引起左右

圆隧道的高低差以及中间立柱的倾斜，对隧道结构受力及其不利。因此，在施工中，必须采取措施对双圆盾构转角进行修正。

4）设置有效的地层变形监测点，及时进行地面变

形的监测，并同步反馈至盾构控制室，以便及时进行施工参数的调整。

3）在修正双圆盾构的转角时，盾构左右两部分的

土压力不同，造成地表的不均匀沉降；为修正盾构偏转，需开启仿形刀对土体进行超挖，由此会形成建筑空隙，引起地面发生沉降，若不及时注浆充填，或注浆量不足，就可能形成较大的地面变形。

5结语

通过双圆盾构在上海市轨道交通10号线3标同济

大学站—大连路站—邮电新村站区间隧道施工证实：

1）由土体固结引起的沉降量通常大于盾构施工引

起地层损失造成的沉降，在盾尾注浆量较大的情况下，深层土体有可能发生较大隆起值，盾尾注浆率以

4控制地面沉降的措施4.1通常采用的措施

1）保持刀盘前方土体有轻微的隆起，以防超挖，隆起范围控制在0.5～1.0mm之间。

2）合理设置正面土压力，维持密封仓内的土压力

与设定土压力的吻合性，保持开挖面的稳定。

1.5为宜。

2）土仓压力、注浆量、推进速度是对土体扰动、

地面沉降最为敏感的施工因素。土仓压力的大小，对土体前期的隆沉影响较大，故应正确设定正面土压力；而盾尾注浆量的大小，对于深层土体的隆沉、后期沉降的影响较大，故须严格控制同步注浆、跟踪压浆等施工措施；推进速度的大小，则关系到盾壳与土体侧摩阻力的大小及土体损伤扰动程度。

3）严格控制盾尾注浆，双液注浆的初凝时间控制

在8～12s，注浆量保证在理论建筑空隙的150%～

180%。加强跟踪注浆，减小后期沉降，确保管片与

地层间隙密实。

3）由于双圆盾构采用固有的辐条式刀盘、在施工

时海鸥管片上方会产生背土（挤土）效应以及采用双液（2点式）注浆体系等特点，故施工时须采取相应的对策，不允许出现盾构机的旋转。通过加强监测，及时反馈施工信息，可使地面沉降控制完全接近单圆盾构的标准。

本工程通过对地面道路及管线的监测，得到累计最大沉降量为49mm，可确保周围建构筑物与市政管线的正常运营。

流进生物反应池，可再利用于除磷的化学反应中。因金属离子的投加量每升仅几毫克，对生物反应不会有明显的影响。

4）推进过程中控制好盾构姿态，减小因纠偏而造

成超挖量，双圆盾构推进过程中的及时纠偏也非常重要，要设置提前量，避免发生大角度纠偏。

5）控制衬砌拼装偏差，提高隧道质量，减少后期

沉降。

4.2控制因双圆盾构转角引起地面沉降的措施

1）进行土体改良，向刀盘前方注入相当量的添加

剂，并通过充分的搅拌，使开挖土体成流塑状。这种（上接第41页）

较理想的药剂投加点是生物反应池好氧段末端附近，距出口的水力停留时间15~20min。生物反应的混合液到达该处时，好氧吸磷的过程已基本完成，水中残留的溶解性磷的浓度，正是须化学除磷工艺去除的起始浓度，不会发生化学除磷与生物除磷争夺等问题；生物反应池的曝气搅拌可替代絮凝反应，化学除磷生成的磷酸盐等，可借助活性污泥的生物絮凝作用，在二沉池中一并完成固液分离；过量投加的铝盐或铁盐，以氢氧化物絮体存留在活性污泥中并大部回

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!5结语

城镇污水厂达到一级A排放标准增设化学除磷是

十分必要的，适合的化学药剂为铝盐，包括硫酸铝、三氯化铝和聚合氯化铝等。具体药剂的选用及投加量可通过试验确定。

投加点建议在生物反应池好氧段末端附近，距出口的水力停留时间15~20min。

５５

ABSTRACTS

OnCast-in-situCantileverCradleConstructioninitialrainwater;operationalmode

ControllingofWuxingBridge,ChangzhouViaductFANGHao,TANXiao-yun,LIUBin(ShanghaiNo.2MunicipalEngineeringCo.Ltd.,Shanghai200065,China)Abstract:Takingthecast-in-situcantilevercradleconstructionofWuxingBridge,Changzhouviaductfortheexample,theprocedureandtheconcretestepsofitsconstructionwereintroducedinthispaper.Fortheusedmonitoringmethod,therelateddatawereappliedindetail.Thekeytechniquecouldprovidereferenceforthesimilarbridgeconstruction.

DesignofIntegratedHollowFiberMembraneBiologicalReactor(MBR)ZHANGSong(ShanghaiUrbanConstructionDesignandResearchInstitute,Shanghai200125,China)Abstract:Thispaperintroducedtheapplicationanddesignofintegratedmembranebiologicalreactor(MBR)withhollowfibermicrofiltrationmembraneformunicipalwastewatertreatment,withthepurposetopromotethepopularizationofthisnewtechnologyinChina.

Keywords:continuousgirderbridge;

cradleconstruction;constructioncontrolling;surveyingmonitoring

Keywords:integratedMBR;

hollow-fibermicrofiltrationmembrane;engineeringDesign

ChemicalPhosphorusRemovalforAchieving1AStandardinWasteWaterTreatmentPlantOnApplicationofWaterQualityStorageTankinDiffluenceandConfluenceofDrainageSystemTUYi-qian(ShanghaiUrbanConstructionDesignandResearchInstitute,Shanghai200125,China)Abstract:Forpollutioninducedwatershortagecities,settingupwaterqualitystoragetankscanreducethedischargeamountofrainwaterandcombinedsewagetotheriverchannels.Thezero-dischargecanbeachievedwhenmeetingshorttermandsmallamountofrainfall.CombinedwithShanghaiDadinghaidrainagesystemengineeringdesign,somekeypointswereintroducedsuchastheeffectofwaterqualitystoragetankindiffluenceand

confluence,theworkingcapacity

calculationandpollutantinterceptingeffectanalyzedqualitativelyandquantitatively.Finally,theoperationmodeofwaterqualitystoragetankwaspresentedbytheauthor.

ZHANGYa-qin（ShanghaiMunicipalEngineeringDesignGeneralInstitute，Shanghai200092,China）Abstract:Thetotalphosphorus(TP)ofeffluentin1Adischargestandardshouldbeequalorsmallerthan0.5mg/L.Toarriveatthestandard,theauthorsuggestedtoincreasechemicalphosphorusremovalbesidesbiologicalnitrogenandphosphorusremoval.Then,thenecessityandprincipleofaddingchemicalphosphorusremovalwereintroducedbriefly.Accordingtotheprojectpractice,aluminumsaltwasregardedasthesuitablereagent.Andthedetailedreagentselectionanddosagecouldbedeterminedbytheexperiment.Otherwise,thechemicalreagentputting-inpointwasadvisedtochoosetheendingsectionofoxiczoneoftheaerationtankandthehydraulicretentiontimetothedischargepointshouldbebetween20min.

15

min

and

Keywords:sewagetreatment;

waterqualitystoragetank;workingvolume;drainagesystem;

９０

Keywords:wastewatertreatmentplant;

chemicalphosphorusremoval;reagentselection;

ABSTRACTS

biologicalreactiontankthefoundationpitdeformationwasbyuseof

peripheralstructuralzoneplatestiffnessandsoil,

PartitionWallshouldbeCarefullyUsedinProtectingSurroundingStructuresinUndergroundEngineeringHUAGuo-qiang(ShanghaiHuangpuRiverCross-riverFacilitiesInvestmentConstructionDevelopmentCo.Ltd.,Shanghai200080,China)Abstract:Withtheanalysisofthreeengineeringcases,PuxicoveredsectionofXinjianRd.Tunnel,shieldgoingoutsectionoftheBundChannelandPuxishieldgoingintosectionofRenminRd.Tunnel,thepracticaleffectofpartitionwallprotectionmethodwasdoubtfulinavoidingorreducingthegroundmovementandtheinfluenceofsettlementtostructuresinundergroundengineering.Intheauthor'sopinion,itisreliableforthepartitionwallprotectionmethodintermsoftheorybutitcannotachievegoodeffectinpractice,furthermore,itwouldbenotworththecandle.Tocontrolaffectingsource,tofollowthegrouting,tolimitstratumdisplacementandtoconsolidateinadvance,thesemeasureswillbemorehelpful.

whichcouldrestrainenclosurewalldisplacementjointly.Itwasbrand-newattemptfortop-downmethodinMacao.

Keywords:constructiondesign;

bracingoffoundationpit;bottom-upmethodofcentralisland;

top-downmethodofperipheralroofstructuralzoneplate

OnConstructionandManagementofCentralAve.StationTransferHubLIUChun-jie,YUNing(ShanghaiMetroLine2East-extendingDevelopmentCo.Ltd.,Shanghai200135,China)Abstract:Withthedevelopmentofmetrolines,moreandmoretransferhubswouldbeformed.ThroughtheprocessofMetroLine4transferhubofCentralAve.Station,severalexistingproblemswereanalyzedfromplanning,

civil

engineering,electromechanical

constructionandoperationmanagement.Finally,somespecificadviceswereappliedbytheauthors.

Keywords:softsoilstratum;

undergroundengineering;stratumdisplacement;settlement;partitionwall;negativeeffect

Keywords:metrotraffic;transferhub;

planning;construction;operationmanagement

OnDesignofFoundationPitTop-downMethodConstructionofChengduStreetUndergroundCarParkingProjectinTaipa,MacaoZHANGZhong-jie,TIANHai-bo(ShanghaiUrbanConstructionResearchandDesignInstitute,Shanghai200125,China)Abstract:According

to

the

environmental

StudyofDynamicResponseVibrationTestingonSkyscraperReinforcedConcreteFramed-tubeStructureJIANGRui1,YIFa-an2(1.ShanghaiHuangpuRiverBridgesConstructionCo.Ltd.,Shanghai200090,China;2.ArchitectureDesignInstitute,TongjiUniversity,Shanghai200091,China)Abstract:The

structurehealthconditionwould

characteristicsofChengduStreetundergroundcarparkingprojectinTaipa,Macao,thedesignplanwasdecided,consistedofsteelcementmixingmethodbeingenclosureandcombinationoftop-downandbottom-upmethod.Duringthecentralislandconstruction,tocontrol

９１

bejudgedbyahigh-sensitivityvibrationpickup,whichcouldpickupthestructuredynamicresponse