在二沉池投加聚丙烯酰胺(PAM)常作為改善二沉池沉淀效果的輔助方法之一。在二沉池連續投加PAM后，整個污水處理系統運行效能提升與否尚不明確。2018年底—2019年初重慶兩江新區某污水處理廠二沉池出水SS高達25～30mg/L，通過在二沉池連續投加PAM，二沉池出水SS≤15mg/L。在改造前、后共兩個年度統計期內，從出水指標穩定性、藥耗影響、化學產泥量方面進行分析、比較，得出在二沉池連續、長期投加PAM對該廠污水處理系統的影響是積極的。
1、工藝改造
該廠設計處理規模3×104m3/d，2016年9月投入運行，主要處理工業開發區生產、生活廢水，其中工業廢水占74%，工業廢水中以溶解性有機物為主，活性污泥質輕，SVI值較高，出水指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準。該廠建有2座中進周出輻流式二沉池，有效水深3.5m，原設計在二沉池進水主要投加聚合氯化鋁(PAC)進行化學除磷、輔助混凝沉淀去除SS，處理后的污水經下一級濾布濾池過濾，以實現出水SS達標。
宋士幫的研究表明，在二沉池加入PAM能促進絮凝體的生成，對在反應區形成有效的絮凝層具有較好的輔助作用，對提高出水水質有益。2019年5月，該廠實施二沉池連續投加PAM改造，將PAM溶液由配藥間經泵和管路輸送至二沉池進水配水井，經污泥管道內與污泥充分混合后流入兩組二沉池。
改造后工藝流程如圖1所示。
實施改造后，二沉池的上清液得到強化沉淀，SS明顯減少，日常運行中二沉池泥位也穩定在0.5m以下。
2、水質指標的變化
陳盈楠的研究表明，在無機－有機復配絮凝劑中，PAC－PAM除磷除濁絮凝效果較好。同時，根據該廠改造前、后兩個年度內出水水質的一些局部數據可知，改造后出水SS、TP改善較為明顯，其余出水指標(如COD、TN、NH3－N等)無論是年度全部數據或者局部數據未見明顯改善。因此，對改造后主要去除對象SS、TP的穩定性進行分析。
2.1 進水SS、TP
①進水SS該污水處理廠設計進水SS為280mg/L，改造前、后兩個年度進水SS變化如圖2所示。由圖2可知，2018年—2019年該廠進水SS波動變化較為明顯，最大值為307mg/L，最小值為72mg/L，平均值為137mg/L;2019年—2020年該廠進水SS波動變化較小，最大值為164mg/L，最小值為89mg/L，平均值為126mg/L。該廠改造前、后兩個年度進水SS平均濃度在120～140mg/L之間，均低于設計處理濃度的1/2;2018年—2019年僅存在1d超負荷的情況，超負荷9.6%。從處理負荷上分析，改造前、后進水SS變化對出水SS穩定性的影響較小。
②進水TP
該污水處理廠設計進水TP為5mg/L，改造前、后兩個年度進水TP變化情況如圖3所示。由圖3可知，2018年—2019年該廠進水TP波動變化較為明顯，最大值為18.61mg/L，最小值為2.81mg/L，平均值為4.76mg/L。2019年—2020年該廠進水TP波動變化仍較為明顯，最大值為18.12mg/L，最小值為2.95mg/L，平均值為4.23mg/L。該廠改造前、后兩個年度進水TP平均值均未超過設計值，但是改造前一年度進水TP超負荷的次數占比為26.8%，改造后一年度此項占比為17.2%，下降9.6個百分點，改造前一年度TP處理負荷相對較大。
2.2 出水SS、TP
①出水SS該污水處理廠出水SS預警值為8.0mg/L，改造前、后兩個年度出水SS變化情況如圖4所示。由圖4可知，2018年—2019年該廠出水SS波動變化較為明顯，最大值為8mg/L，最小值為4mg/L，平均值為5.5mg/L。2019年—2020年該廠出水SS波動變化較小，最大值為9mg/L，最小值為4mg/L，平均值為4.9mg/L。該廠改造前、后兩個年度出水SS平均值變化較小，改造前一年出水SS超預警值的次數占比為8.2%，改造后一年此項占比為2.5%，下降5.7個百分點。
由圖2、4的變化趨勢比較得出，該廠兩個年度內出水SS變化與進水SS變化未有明顯的相關性，即進水SS變化未對出水SS變化造成直接影響。該廠出水SS穩定情況主要受污水處理系統影響，改造后出水SS整體均有所降低。
②出水TP
該污水處理廠出水TP預警值為0.30mg/L，改造前、后兩年出水TP變化情況如圖5所示。由圖5可知，2018年—2019年該廠出水TP波動變化較為明顯，最大值為0.48mg/L，最小值為0.02mg/L，平均值為0.14mg/L。2019年—2020年該廠出水TP波動變化較小，最大值為0.47mg/L，最小值為0.02mg/L，平均值為0.14mg/L。該廠改造前、后兩個年度出水TP平均濃度相等，但是改造前一年出水TP超預警值的次數占比為11.8%，改造后一年此項占比為4.4%，下降7.4個百分點。
由圖3、5的變化趨勢比較得出，該廠兩個年度內出水TP變化與進水TP變化存在明顯的相關性，即進水TP變化對出水TP變化存在直接影響。
通過分別對兩個年度進、出水TP數據的進一步統計分析得出，改造前一年出水TP超預警值的次數分別對應的進水TP為4.55～18.61mg/L，均值為8.53mg/L，其中超設計負荷占比93.0%，占該年度超設計負荷總次數的41.2%。改造后一年度出水TP超預警值的次數分別對應的進水TP為4.20～18.12mg/L，均值為7.94mg/L，其中超設計負荷占比87.5%，占該年度超設計負荷總次數的22.2%。因此，出水TP出現超預警值的情況多數是進水TP超設計負荷所致，但進水TP超設計負荷對出水TP的直接影響在改造后已降低近1/2，改造后出水TP更趨穩定。
3、出水水質穩定性比較
周克釗等的研究表明，對于穩定運行的污水處理過程，出水水質一般服從對數正態分布規律。陳中穎等的研究表明，可在分布檢驗的基礎上，采用等效法計算其工序能力指數，據此可得污水處理過程的等效工序能力指數(Cpe)為:
式中:TU為出水水質數據的預警值;μln為出水水質數據對數的均值;σln為出水水質數據對數的標準差。
改造前、后一年，該廠處于穩定運行狀態，以該廠出水SS、TP預警值計算Cpe，改造后2019年—2020年該廠出水SS、TP的Cpe分別為0.86、0.52，均優于改造前2018年—2019年的0.61、0.46，改造后出水SS、TP穩定性更高。
4、藥耗及化學產泥量分析
該廠聚合氯化鋁用量變化是影響整體藥耗的主要因素，而進水TP波動變化是影響聚合氯化鋁用量變化的主要因素。進水TP波動變化主要是汽車制造含磷廢水、印刷電路板制造含磷廢水排放所致，該廠采取在一級處理、二級處理工藝段兩點投加PAC，其中一級處理段采用間歇投加方式，二級處理段采用連續投加方式，依據運行中進水TP波動變化關聯出水TP波動變化這一情況可知，一級處理段投加PAC運行的條件在改造前后分別是A2/O生物池進水TP≥3.5、4.0mg/L。改造前、后污水處理藥劑消耗見表1。
改造前，A2/O生物池進水TP＜3.5mg/L出現的次數占總次數的46.58%，僅采取二級處理段單點投加PAC，單耗為70.14kg/103m3。另外，A2/O生物池進水TP≥3.5mg/L出現的次數占總次數的53.42%，該廠采取在一級處理、二級處理工藝段同時兩點投加PAC，其中一級處理段PAC單耗為40.40kg/103m3，二級處理段PAC單耗為36.67kg/103m3。按照投加點位藥耗分別統計，一級處理段PAC單耗40.40kg/103m3，二級處理段PAC單耗106.81kg/103m3。
改造后，A2/O生物池進水TP＜4.0mg/L出現的次數占總次數的69.95%，僅采取二級處理段單點投加PAC，單耗為23.06kg/103m3。另外，A2/O生物池進水TP≥4.0mg/L出現的次數占總次數的30.05%，該廠依然采取在一級處理、二級處理工藝段同時兩點投加PAC，其中一級處理段PAC單耗為10.35kg/103m3，二級處理段PAC單耗為11.44kg/103m3。按照投加點位藥耗分別統計，一級處理段PAC單耗10.35kg/103m3，二級處理段PAC單耗為34.50kg/103m3。
改造后PAC合計單位耗用量由原來的147.21kg/103m3降到44.85kg/103m3，絕對下降量達102.36kg/103m3，下降較為明顯;改造后，PAM單耗僅為0.56kg/103m3，該廠整體藥耗降低明顯。
陳中穎等的研究表明，由于PAM用量較小，對污泥產量貢獻不大，基于常規運行數據的污水處理廠PAC化學污泥產率系數均值為6.31t/tAl。該廠所用PAC平均含Al量為15.88%，改造前、后一年度PAC化學污泥量分別為894.71、326.94t，改造后化學污泥減量達567.77t。實施改造后，該廠濕污泥產泥率由1.64t/103m3降至0.99t/103m3，化學污泥減量貢獻了其中的34.74%，對整體產泥率降低貢獻較大。
5、結論
①在二沉池進水投加PAM溶液能強化二沉池的沉淀效果，進水TP超設計負荷對出水TP的直接影響在改造后已降低近1/2，改造后出水TP更趨于穩定。
②將出水SS、TP與預警值進行比較，等效工序能力指數均優于改造前的值，水質穩定性更高。
③改造后，PAC絕對下降量明顯，PAM絕對增長量較小，總體藥耗降低明顯。隨著PAC用量的減少，化學產泥量隨之減少，對整體產泥率降低貢獻較大。（來源：重慶市三峽魚復排水有限責任公司）
