城市生活污水處理廠污水除磷效果的措施

楊會芳，王 芳

（1.漯河市郾城區環境監測站；2.臨潁縣環境監測站，河南 漯河 462000）

在正常的淡水系統中磷含量通常是有限的，增加磷酸鹽會導致植物過度生長。含磷的污水是水污染的重要來源之一，這種富含營養元素（N、P、K等）的污水排入江河湖海，會使水質富營養化，藻類增殖，造成“水華”現象等。

一直以來，內河水質呈現有機型和富營養型的污染類型，導致水質惡化，造成魚類和其他水生生物大量死亡。經過幾年的環保治理，以化學需氧量為指標的有機型污染有所控制，但以總磷、氨氮為指標的富營養化型污染尚未有明顯效果，尤其是磷酸鹽[1]。而去除點源污水中的氮和磷，是最先進、最經濟、最有效的防治水體富營養化的積極措施。

1 磷的來源

磷的來源一般包括生活廢水、地表徑流、養殖業、工業、降水等幾部分。排入內河流域的磷主要來自生活污水、養殖業、農田徑流，每天排入量分別占63%、21%、17%[1]。生活污水中，80%的磷來自人體排泄，其余的來自于洗滌廢水和食物廢渣。其中含磷洗衣粉是生活含磷污水的主要來源。生活污水中磷主要以正磷酸鹽離子、聚合磷酸鹽離子、縮合磷酸鹽和有機磷化物的形式出現，此外還有各種非溶解性無機磷。

降水中磷也是內河中磷的來源之一，包含在地表徑流中。降水中磷的監測發現，降水中總磷的濃度在0.03～0.04 mg/L。

2 污水處理系統主要工藝及除磷機理

2.1 污水處理系統主要工藝

污水處理廠一般采用生物活性污泥法處理污水。生物活性污泥法處理工藝將活性污泥交替在厭氧和好氧狀態下運行，如A/O（厭氧-好氧系統）、SBR（間歇式活性污泥法），如圖1所示。由于生物除磷是一個復雜的生物過程，很多因素都會影響整個系統的運行，如pH、溫度、運行負荷等。生物除磷法的工藝流程因實際工程需要可以稍作調整[2]。

圖1 生物活性污泥法處理工藝

2.2 生物除磷機理

活性污泥法廢水處理除磷過程是基于聚磷菌在好氧及厭氧條件下攝取及釋放磷的原理，分為三個階段。

2.2.1 無機磷鹽釋放到環境中去磷菌的過量攝取磷

在好氧條件下，除磷菌利用廢水中的有機物或體內儲存的聚b-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量，供聚磷菌主動吸收水環境中的磷酸鹽，如圖2（a）所示。一部分磷被用來合成ATP（三磷酸腺苷），另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而儲存在細胞體內，這就是聚磷菌的好氧現象[3-4]。

2.2.2 聚磷菌的磷釋放

微生物在厭氧環境時，聚磷菌分解體內的聚磷酸鹽，無機磷鹽釋放到環境中，并利用ATP將廢水中的有機物攝入細胞內，以聚b-羥基丁酸等有機顆粒的形式儲存于細胞內，同時還將分解聚磷酸鹽所產生的磷酸排出體外，如圖2（b）所示。

2.2.3 富磷污泥的排放

在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用聚磷菌的這一特點和厭氧-好氧交替的環境，實現磷酸鹽的轉移。通過剩余污泥的排放，污水中磷的含量大大降低，實現高效生物除磷的目的。

圖2 生物除磷機理

2.3 生物除磷特點和不足

生物法除磷的優點是可以利用原有廢水生化處理設備，不需要大量增加額外投資費用，可同時去除廢水中的有機物，運行費用較低[5]。但是，設備、工藝運行穩定性差，易受廢水溫度和酸堿度影響，磷的去除效率不高且不穩定，有時還需進行磷的二次處理，磷的回收也較難進行。

3 除磷強化措施

在污水處理流程中，使用活性污泥微生物法除磷存在滯后現象，處理后的水中磷含量反而會比未處理的磷含量更高，同時污水中有機物的可降解性對生物除磷效果有至關重要的影響。污水處理車間進水的可快速降解使得有機物含量不足，導致除磷效果不理想。

近年來，含磷洗滌劑等含磷產品的使用，造成生活污水的磷含量越來越高，污水處理廠將面對污水中磷越來越高的情況。一般污水處理工藝對磷的去除能力較差，生化處理有時會出現處理不徹底、不穩定的現象。針對以上情況，投加除磷藥劑可以有效去除生活污水中的磷，彌補生化處理的不足。

3.1 強化生物除磷措施

強化生物除磷是目前比較優越的、也是比較實用的廢水處理方法之一，這是一種完全采用活性污泥系統而完善強化的微生物除磷工藝。其主要工藝特點為：強化好氧條件下，除磷菌利用有機物或體內儲存聚b-羥基丁酸的氧化分解能力，使聚磷菌更好地主動吸收水環境中的磷酸鹽；在厭氧環境時，聚磷菌能更好地分解體內的聚磷酸鹽，將無機磷鹽釋放到環境中。

優化工藝流程，選擇除磷率高的流程。如果沉淀效果不好，可在沉淀后加一個砂濾池，這樣磷可達標，出水澄清。

根據城市污水工藝的結構特點，可以提高好氧段的溶解氧濃度，同時降低厭氧區的溶解氧濃度，形成一個低→高→低的溶解氧梯度分布區域，使整個好氧區溶解氧濃度在一個較好的范圍內，保證微生物硝化和吸磷的環境。一般厭氧段溶解氧應嚴格控制在0.2 mg/L以下，而好氧段溶解氧控制在2 mg/L左右比較合適。

在生物除磷工藝中，聚磷菌是活性污泥除磷的關鍵，因此提高生物除磷工藝除磷效率方法就是提高聚磷菌在整個生物系統中的生物量，采用合適的優勢菌種并加以培養，就可以達到較好的除磷效果。

沉淀池內的污泥要及時抽取，防止聚磷菌重新將磷釋放到廢水中；針對污泥池的富集磷，可以加入石灰將磷穩定，同時改善污泥的壓慮性。

3.2 輔助化學處理除磷

生物除磷的唯一不足是穩定性和靈活性較差，導致生物出水很難達到國家污水排放標準的要求，因此需要增加化學除磷[6]。在水處理過程中，除磷藥劑在水中形成吸附體系，通過對污水中磷的吸附、架橋、沉淀作用，以及菌膠團的吸附作用，在沉淀時與活性泥一起沉淀，達到除磷的目的。

化學除磷是通過投加多價金屬離子鹽來產生化學沉析完成的，向污水中投加無機金屬鹽藥劑，如鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽、鎂鹽等，無機金屬鹽與污水中溶解性的鹽類（主要是磷酸鹽）混合后，形成顆粒狀、非溶解性的物質，這一過程涉及相轉移過程。例如，向水中投加硫酸亞鐵，其反應方程式如式（1）所示。

化學除磷效率高，一般可以達到75%，去除效率穩定可靠，可以保證最終出水中的磷小于1 mg/L。另一種加藥除磷的方法是在生化出水后加化學藥劑，這種方法既可將磷轉化為磷酸鹽沉淀加以去除，又可將生化后懸浮物凝結成較大的絮凝物，從而改善污水的沉降性能，沉淀池出水清澈，一般不經過過濾可直接回用于綠化、沖廁等場所。

4 結語

基于污水處理生物除磷和化學除磷的機理，生產性試驗表明，降低厭氧區進水溶解氧濃度，控制內、外污泥回流比，適度調整好氧區溶解氧分布梯度，提高聚磷菌在整個生物系統中的生物量，采用合適的優勢菌種并加以培養，就可以達到較好的除磷效果。連續排除剩余污泥可以減少磷在系統的積累。化學除磷效率高，一般可以達到75%，去除效率穩定可靠。但是，除磷化學藥劑質量安全令人擔憂，使用廢鋁渣生產的硫酸鋁、PAC等除磷產品極有可能含有磷、重金屬、氟化物等有毒有害物質。隨著這些產品廣泛應用在污水處理廠中，污水處理廠極有可能成為危廢的轉移基地，人們必須高度警惕。

1 任 禾.內河磷污染來源調查分析[EB/OL].（2013-02-25）（2018-02-08）.http：//blog.sina.com.cn/s/blog_53296d5201016hjb.html.

2 白卯娟，楊 波，史新妍.對五種含磷水治理方法的分析[J].中國資源綜合利用，2004，（4）：27-29.

3 彭藝藝，孟憲翚，劉廣釗，等.影響生物除磷效果的幾點因素探討[J].中國給水排水，2013，29（1）：84-87.

4 鄭興燦，張 悅.化學-生物聯合絮凝的污水強化一級處理工藝[J].中國給水排水，2000，16（7）：29-32.

5 朱學紅，馬勤增.強化污水除磷效果的措施探討[J].山西建筑，2016，42（30）：122-123

6 徐曉軍.化學絮凝劑的作用原理[M].北京：科學出版社，2005.