一直以来，国家对水污染富营养化问题都非常重视。近年来，北方某市进一步提高了对各污水处理厂出水指标的要求，尤其是对出水总磷进行了重点控制。城市污水处理厂主要采用生物处理手段，目前聚磷菌、反硝化聚磷菌的研究虽然已经取得了很大突破〔1, 2, 3〕，不论是更改工艺配置，还是生物反应器直接进行生物添加，都能使TP去除率达到85%以上，甚至达到92%〔4, 5, 6, 7, 8〕。但在现有技术基础上，冬季仅采用生物法除磷，无法达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，即总磷质量浓度不超过0.5 mg/L的要求。如要将总磷排放控制在一级A标准范围以内，需要采用化学混凝辅助除磷工艺。笔者通过考察、对比一种新型液态除磷剂与固态聚合氯化铝（PAC）的除磷性能，以期为北方冬季城市污水处理工艺提供参考。
1 试验部分
1.1 仪器与试剂
ZR4-6混凝试验搅拌机，深圳市中润水工业技术发展有限公司；5B-1恒温消解仪，上海海争电子科技有限公司；754紫外可见分光光度计，天津市拓普仪器有限公司；XZ-S型智能色度仪，上海海恒机电仪表有限公司；BZ-1Z型便携式浊度仪，上海海恒机电仪表有限公司。
新型除磷剂，液体，氯化铁为主，盐基度10%，有效铁质量分数>8%，同济大学实验室制备；聚合氯化铝，氧化铝含量>25%，盐基度90%；聚丙烯酰胺PAM，相对分子质量>1 000万；过硫酸钾、抗坏血酸、钼酸铵、酒石酸锑钾、磷酸氢二钾，均为分析纯。
1.2 原水水质
二沉池设计出水水质SS≤30 mg/L、TN≤23 mg/L、TP≤4 mg/L。要求出水TP达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级排放标准，其中A标准要求TP<0.5 mg/L，B标准要求TP< 1 mg/L。
1.3 试验方法
试验水样取自北方某市某示范污水处理厂生物处理后二沉池出水，出水水质见1.2二沉池设计出水水质，温度<10 ℃。小试用水的水质：pH=6.91，浊度为17.17 NTU，色度为20倍，TP质量浓度为3.00 mg/L。
首先在快速搅拌下（300 r/min）向1 L水样中加入一定量的混凝药剂（新型除磷剂和PAC），继续快搅1 min；然后在慢搅（100 r/min）条件下，投入PAM，持续搅拌1 min；最后静置沉淀10 min。取上清液测TP，其中磷酸盐标准曲线和TP 的测定方法采用《水质总磷的测定 钼酸铵分光光度法》（GB 11893—1989）；水体浊度和色度通过仪器直接测定。
2 结果与讨论
2.1 两种混凝药剂除磷效果的对比
分别向1 L原水中投加0~120 mg/L的混凝药剂、1 mg/L的PAM，混凝沉淀后测定水样的浊度、色度，以及上清液的TP，两种混凝药剂的除磷效果见图 1。
图 1 不同混凝药剂的TP去除效果对比
对比两种混凝药剂的除磷率，由图 1可以看出，随着药剂投加量的不断增加，TP去除率均呈现递增趋势，且当药剂的投加质量浓度高于100 mg/L之后，二者的TP去除率趋势均变缓。在相同投药量下，新型除磷剂去除TP的效果均比PAC要好，尤其在低投加质量浓度（0~40 mg/L）范围内，二者去除TP的效果差距不断拉大；在中等投加质量浓度（40~80 mg/L）范围内，二者去除TP的效果差距逐渐缩小至0；在投加质量浓度高于80 mg/L时，二者几乎达到同样的除磷效果，并基本保持不变。
2.2 两种混凝药剂对原水浊度、色度的去除效果
随着两种药剂投加量的不断增加，水体的浊度也会在一定范围内发生变化，且基本呈下降趋势。试验结果表明，投加50~120 mg/L新型除磷剂后，水体浊度在3.47~2.78 NTU内波动，色度均小于10倍；而投加50~120 mg/L PAC后，水体浊度在1.55~0.59 NTU内波动，色度均小于5倍。可以看出，在选定合适的药剂投加量范围内，出水均能满足标准要求。然而，相同投加量下，新型除磷剂的除磷效果要比PAC好，但浊度和色度的去除效果不如PAC。这可能是因为新型除磷剂里铁离子的引入会影响水体浊度和色度。
2.3 成本分析
根据试验研究结果，为使目标污水处理厂出水TP达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A排放标准，污水厂稳定运行下的新型除磷剂的投加质量浓度为95 mg/L，其价格为700元/t，药剂费用为0.066 5元/t；然而，相同情况下，PAC的投加质量浓度为106 mg/L，其价格为 2 000元/t，药剂费用为0.212元/t。可以看出，就药剂的选用，处理相同量的污水，新型除磷剂比PAC能节省约69%的费用。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3 结论
通过以上烧杯试验，研究了两种混凝药剂对冬季北方某市某污水处理厂生物处理出水的除磷效果；同时，还考察了不同药剂投加量对原水浊度、色度的影响。结果表明，要使出水TP达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 排放标准，新型除磷剂的最佳投加质量浓度为95 mg/L，PAC的最佳投加质量浓度为106 mg/L。在最佳投加量下，出水浊度和色度均达标；而且，使用新型除磷剂所需药剂费用仅占使用PAC费用的31%。可见，新型除磷剂将在今后解决北方冬季城镇污水总磷难达标问题上凸显其优势。
