污水厂节约药剂的策略与实践

随着城市化进程的加快和环境污染问题的日益严重，污水处理成为维护环境生态平衡的重要环节。污水处理厂在处理污水时，通常需要使用各种药剂来达到处理效果，如絮凝剂、消毒剂、氧化剂等。然而，药剂的使用不仅会增加运营成本，还可能对环境造成影响。因此，如何有效节约药剂成为当前污水处理厂普遍面临的问题之一。

本文旨在探讨污水厂节约药剂的策略与实践，通过详细分析和实际案例，探讨如何在保证水质达标的前提下，最大限度地降低药剂使用量，从而实现经济、环保和可持续发展的目标。

一、药剂的种类及其作用

污水处理中使用的药剂种类繁多，每种药剂都有其特定的作用机制和应用场景。以下将详细介绍几种常见的药剂及其作用原理：

1. 絮凝剂

作用原理：絮凝剂能够与水中的悬浮物、胶体或溶解物发生化学反应，形成较大的絮团或凝聚体，使其在重力作用下快速沉降或通过过滤或沉淀进行分离。

常见类型：包括铝盐类（如硫酸铝）、铁盐类（如聚合硫酸铁）、有机絮凝剂（如聚丙烯酰胺）。不同类型的絮凝剂在不同的水质条件下具有不同的适用性和效果。

2. 消毒剂

作用原理：消毒剂主要用于杀灭水中的细菌、病毒和其他病原微生物，以确保处理后的水质符合安全排放标准或再利用要求。

常见类型：包括氯气、次氯酸钠（常用漂白粉）、臭氧等。不同消毒剂的选择取决于处理工艺、水质特性、投资和对环境的影响考量。

3. 氧化剂

作用原理：氧化剂能够通过氧化反应将有机污染物或无机污染物转化为无害的物质或易于处理的中间产物。

常见类型：包括过氧化氢、臭氧、二氧化氯等。氧化剂通常用于处理难降解的有机物，提高污水处理的效率和水质。

4. 其他辅助剂

pH调节剂：用于调节污水的酸碱度，保证其他处理剂的效果最大化。

缓冲剂：用于稳定处理过程中的pH值，防止因pH值波动而影响处理效果。

消泡剂：用于减少处理过程中产生的泡沫，保证后续处理工艺的顺利进行。

每种药剂的选择和使用量需根据具体的污水特性、处理工艺和处理目标来决定。例如，对于高浊度的污水，通常需要较多的絮凝剂来有效凝聚悬浮物；而消毒剂则应根据所需的消毒剂残留量和排放标准来确定投加量。

在实际操作中，药剂的正确选择和精确的投加量不仅可以有效提高污水处理的效率，还能够减少药剂的浪费和对环境的影响。因此，污水处理厂在设计和运行中，应充分考虑不同药剂的特性及其相互作用，制定合理的药剂投加方案，以确保处理效果和经济效益的最大化。

二、药剂使用中存在的问题与挑战

污水处理厂在使用药剂过程中常常面临多种问题和挑战，这些问题不仅影响到运营效率和经济成本，还可能对环境和人员安全造成潜在影响。以下详细探讨几个主要的问题和挑战：

1. 药剂过量使用问题

原因：为了确保达到处理要求和水质标准，工作人员倾向于投加过多的药剂。

影响：药剂过量使用不仅会增加处理成本，还可能导致药剂的浪费和对环境的不良影响。例如，过量的絮凝剂或消毒剂可能残留在处理后的水中，对环境生物产生毒性影响。

2. 药剂残留与环境影响

问题：部分药剂在处理后可能会残留在水中，如消毒剂和氧化剂，这些残留物可能对水体生态系统和接受水体的环境造成潜在威胁。

挑战：确保药剂在处理后完全降解或去除，以避免对环境产生长期的负面影响，是污水处理厂面临的重要挑战之一。

3. 药剂选择与适应性

差异性：不同的污水处理厂由于进水水质的不同和处理工艺的差异，对药剂的选择和投加量可能会有所不同。

挑战：需要针对具体情况制定合适的药剂投加方案，平衡处理效果、经济成本和环境风险，这需要处理人员具备较高的专业知识和操作技能。

4. 成本控制与经济性

问题：药剂是污水处理过程中的重要成本之一，如何在保证处理效果的同时控制药剂使用成本是处理厂经营管理中的重要课题。

挑战：需要综合考虑药剂的采购成本、处理效果、药剂回收利用的可行性等因素，制定合理的成本控制策略和经济性评估体系。

三、节约药剂的策略与技术措施

1. 优化工艺流程

深入了解污水处理工艺的主要原理和步骤，识别核心环节和药剂投加点；通过增加初次沉淀或调整沉淀剂的投加量，减少后续处理中的药剂消耗；调整药剂投加时间和流量，确保药剂与污水充分混合，提高药剂利用效率；针对不同水质状况，选择适合的药剂品种和投加量，实现精准投药。

2. 引进高效药剂

选用品质高、技术含量高的高效药剂，降低药剂使用量；根据水质状况和废水性质，选择合适的药剂组合，提高处理效果。

3. 加强药剂管理

建立完善的药剂管理制度，规范药剂的采购、储存、使用和处置；定期对药剂进行盘点和检查，确保药剂质量和使用安全；建立药剂消耗监测和评估体系，及时发现问题并采取措施。

4. 智能化加药系统

利用数据挖掘、深度学习等技术手段，对污水处理工艺进行仿真建模；通过实时监测水质变化和混凝效果，动态调整药剂投加策略；实现药剂投加的智能化和精细化控制，减少过量投加和药剂浪费；融合水质异常预警、过程数据软测量等功能，提高污水处理厂的运营质量和效率。

5. 加强设备维护

强调设备维护在降低加药量中的关键作用。通过定期对设备进行清洗、检修、更换老化设备等措施，保证设备的正常运行，降低设备故障率，减少加药量。

6. 提升员工运维水平

加强员工培训和技能提升，提高员工对药剂节约的认识和重视程度；鼓励员工参与药剂节约的实践和创新活动，激发员工的积极性和创造力；建立激励机制和奖惩制度，对在药剂节约方面表现突出的员工给予表彰和奖励。

四、案例分析与实施效果评估

1. 实践案例

某AAO工艺污水厂节约药剂措施

2. 背景介绍

污水厂概况：某城市采用AAO工艺（厌氧-缺氧-好氧），设计规模为20000m?/d，出水执行排放标准中A标准。

面临挑战：随着环保标准的提高，TN（总氮）和TP（总磷）的排放限值降低，导致碳源和除磷剂的投加成本增加。

3. 节约药剂措施

（1）工艺优化

调整曝气量：根据水质变化，合理调整曝气量，避免过度曝气导致能耗和药剂的浪费。

优化回流比：调整回流比，提高生物除磷效果，减少化学除磷药剂的使用。

引入精准加药系统：引入先进的自动化控制系统，实现对药剂投加的精准控制。通过在线监测仪器实时检测水质参数，如TP、TN等，根据预设的投加模型自动调整药剂投加量。

数据分析和优化：定期对历史数据进行分析，根据水质变化和处理效果，调整药剂投加策略和模型参数，实现药剂投加的持续优化

（2）药剂比选与更换

碳源投加量优化：针对原有COD当量3×10⁴mg/L的液体碳源投加量约170mg/L，成本约0.45元/t的情况，通过试验，选用更经济高效的碳源替代品，如工业副产物等，降低碳源投加成本。

除磷剂更换：将原有的氯化亚铁除磷剂更换为新型高效除磷剂，如高效聚合氯化铝等，减少除磷剂的投加量，同时提高除磷效果。

5. 技术改造

增加泥药混合效率：将加药点改在污泥输送管路上，增加泥药搅拌罐的搅拌时间，提高泥药混合效率，确保药剂的充分利用。

建立备用浓缩池：将产生的水和剩余药剂抽入备用重力浓缩池中，通过搅拌器搅拌，让剩余药剂与污泥充分混合，提高污泥浓缩效果，降低含水率，从而减少后续药剂的投加量。

6. 实施效果

药剂成本降低：通过上述措施，该污水厂实现了药剂成本的大幅降低，碳源和除磷剂的投加量分别减少了约20%和30%，每吨水处理的药剂成本降低了约0.1元。

处理效果提升：由于工艺优化和药剂更换，该污水厂的处理效果也得到了提升，出水水质稳定达到一级A标准。

7.节能减排效果显著

通过节约药剂和优化工艺等措施，该污水厂还实现了节能减排的效果。药剂投加量的减少降低了化学药剂的消耗和废弃物的产生；同时，由于处理效果的提升和工艺的优化，减少了能源消耗和二氧化碳排放。

五、结论

污水厂药剂节约策略与实践是提高污水处理效率、降低运营成本、促进可持续发展的重要途径，更是经济效益和环境保护的结合体现。通过优化工艺流程、引进高效药剂、加强药剂管理、智能化加药系统和提升员工素质等措施，可以显著降低药剂消耗量，提高污水处理效果和水质质量，减少药剂对环境的影响。随着技术的不断进步和实践经验的积累，相信污水处理厂在节约药剂方面的工作将迎来更加广阔的发展空间。