污水处理厂除磷效果影响因素分析

李 科

（河南省焦作市环境保护局 河南焦作 454003）

生物除磷是利用聚磷菌在好氧条件下可以超量吸收污泥中磷并排出污泥，从而达到除磷效果。其优点是处理工艺简单，运行成本低。但生物除磷受限制因素较大，除磷效果并不稳定，且除磷与除氮的工艺条件相互抑制，其处理效果往往不尽人意；化学除磷是通过投加絮凝剂与污水中的多形式的磷酸盐反应生成难溶性的磷酸盐沉淀，然后用过滤等物理方法去除沉淀物，从而达到除磷的目的，去除效果稳定。但需要投加大量的絮凝剂，从而大大增加了处理成本。因此，协同生物及化学两种处理技术运用于污水除磷项目中，既能实现稳定高效的除磷目的，又可节约成本。在设计过程中，由于对除磷影响因素的认识不清，难以达到理想效果，因此就生物/化学除磷的影响因素进行探讨。

1 污水可生化性分析

污水能否采用生化处理，特别是否适用于生物除磷脱氮工艺，取决于污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要，因此首先应判断相关的指标能否满足要求。

1.1 BOD5/COD比值

BOD5和COD是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，采用BOD5/COD比值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的传统方法。一般情况下，BOD5/COD值越大，说明污水可生物处理性越好。

1.2 碳磷比（BOD5/总磷）

该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。生物除磷是活性污泥中聚磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生ATP，并利用ATP将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以PHB（聚-β-羟基丁酸）及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时随着聚磷酸盐的分解，释放磷；一旦进入好氧环境，除磷菌又可利用聚-β-羟基丁酸氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排出系统，达到生物除磷的目的。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，BOD5/TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明显。

2 除磷的影响因素

2.1 溶氧量

在聚磷菌生化作用过程中，污水的溶氧量在不同区域应该严格控制。根据工程实际经验，好氧池的出水端DO控制在1.5至2mg/L，除磷效果较好。聚磷菌是一种代谢缓慢，只能吸收低分子有机物的好氧菌，污水中应该保持一定浓度的溶氧量。但好氧区的溶氧量也不宜太高，过高会引起聚磷菌以外的其他异养菌竞争碳源导致释磷不充分。一般说来，厌氧区的DO不应大于0.2mg/L。

2.2 污泥龄

污泥龄是生物除磷工艺中非常重要的一个影响因素。污泥龄反映了聚磷菌的代谢状态和世代时间。污泥龄过长，污泥易氧化，聚磷菌会发生释磷现象，从而影响除磷效果，此外，过长的污泥龄还会促进非聚磷菌的繁殖生长，从而对聚磷菌的生长繁殖产生竞争抑制，降低处理量。研究结果表明，污泥龄越短，聚磷菌体内的聚磷量就越多，剩余污泥排放量就越多，尹博涵等[1]分析西安市第四污水处理厂实际运行除磷效果差的分析时发现，该处理工艺的平均污泥龄为22～24d，远大于其设计污泥龄14d，从而很大程度上影响了富磷污泥的排出。但污泥龄也不能过短，必须大于菌的世代时间，保障聚磷菌正常生化反映的环境和时间。此外,泥龄短的活性污泥具有较高的活性,其体内的含磷水平也较高,这是缩短泥龄可提高除磷效率的原因之一。若系统的泥龄过长,则会使污泥的活性降低,污泥的含磷量下降,使得去除单位重量的磷需消耗的BOD增加。

2.3 p H值的影响

污水环境的pH值会影响菌中酶的活性，对于聚磷菌而言，存在一个最适合其代谢聚磷的最佳pH范围。生物除磷系统选取的pH范围与常规的微生物处理相同，中性和微碱性。经研究发现，当停留时间为0.8h，pH为7.5的微碱性条件TP的去除率最高。这是因为在好氧状态下，进水的微碱性环境可以确保氨氮完全降解，使硝化反应彻底完成，这就为聚磷菌从污水中摄取磷提供了条件。

2.4 硝态氮

在厌氧状态，如果污水中存在的硝态氮浓度过高，由于其夺取小分子降解COD的能力要强，使得反硝化速度快于释磷速度，使得聚磷菌失去碳源，从而没有竞争优势，降低除磷效果。

2.5 加药剂的选择

不同加药剂除磷原理及效果不同，目前污水处理所投加的药剂主要有石灰和铁盐。

2.5.1 投加石灰法

即向污水中投加石灰，污水中磷酸盐与石灰的化学反应已达到除磷目的。污水碱度所消耗的石灰量通常比形成磷酸钙类沉淀物所需的石灰量大几个数量级，因此石灰法除磷所需的石灰投加量基本上取决于污水的碱度，而不是污水的含磷量。满足除磷要求的石灰投加量大致为总碳酸钙碱度的1.5倍。

2.5.2投加铁盐

铁盐与磷酸根离子（PO43-）作用生成难溶性的沉淀物，通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。除磷率不同，相应的投加量也不同。用于混凝剂的铁盐有硫酸亚铁、三氯化铁。其中聚合硫酸亚铁，为无机高分子化合物，净化效率高，耗药量少，成本低，适用pH范围宽，水温适应性强，设备简单，使用时操作简便，腐蚀性小，成本较三氯化铁低，对有机物的去除优于其它药剂。

2.6 除磷药剂投加点

化学沉淀除磷过程中除磷剂的投加多少对除磷效果的好坏是呈一个反向的抛物线形状的状态，除磷剂的投加点不同直接影响到除磷剂的投加量。

2.6.1 除磷剂投加在生物处理之前，称为前置投加。其除磷的方式是将初沉池的污泥进行大量的排除从而达到对总磷的去除。弊端是除磷剂是投加在初沉池之前，里面的沉淀物必然会排在初沉池当中，随着除磷剂加药量的逐渐加大使得污泥量逐渐增大，在去除污水总磷的同时，也使得有机物和微生物的含量减少，从而对接下来的反硝化脱氮与生物除磷不利。

2.6.2 将除磷剂投加在生化的反应池当中，称为中置投加，中置投加位置一般位于生化反应池的曝气区尾部，通过与生物除磷进行配合，形成的沉淀物随二沉池剩余污泥一起排除。特点是可以减少除磷剂的投加量，并利于完善磷酸盐与除磷剂的反应过程，大大的提高除磷的效率，获得较好的出水水质

2.6.3 除磷剂的投加位置在二沉池的后面，称为后沉淀投加。其除磷的方式是通过一系列的混合、絮凝、分离，将残留在废水中的磷加以去除。这种投加方法需要在除磷的过程中设一个混凝反应池与一个终沉池。其特点是出水水质很好且运营费用低。由于经过了二沉池的沉淀，处理水中的BOD5和SS含量较低，药剂的消耗量也较低。但需要增加专用的除磷沉淀（澄清）池，使建设费用增大。

2.7 混合絮凝条件

陈美香[2]研究了搅拌时间对除磷的影响，其结果表明，当搅拌时间低于0.5min时，去除率低于70%；当搅拌时间为1min时，总磷的去除率最大；随着搅拌时间的继续增长，去除率不增反降，当搅拌时间为10min时，去除率明显降低。这是由于所投入的金属盐类脱除药剂需要与污水中的磷酸根反应沉淀分离，当搅拌强度不够时，混合液中的金属离子会被泥沙包裹从而阻断其与磷酸根的接触，恶化除磷效果；而搅拌时间过长，初生的絮凝体很容易被打破而抑制其进一步的生长，除磷效果也不明显。

2.8 城市污水的水质

除磷的另一个影响因素是城市污水的水质，即城市污水中污染物构成及其含量。南非开普敦大学的研究组对当地城市污水水质作了研究,发现进水TKN/COD<011时,城市污水中的有机物易降解利用,反硝化进行的比较完全,除磷效果也相对比较好。TKN/COD在0110～0113时,城市污水中的有机物不易降解利用,反硝化进行的不彻底进而影响磷的释放,因此,在此情况下要小心管理才能去磷。与此同时根据他们的实验数据可知,不同国家的不同工艺对TKN/COD比值的控制也各不相同,为了保证稳定高效的除磷效果,必须对所处理的城市污水的水质进行详尽的调查,进而将TKN/COD控制在合理的范围内。

3 结语

为了控制水污染,保护城市水环境，保障人体健康，维护生态平衡，污水必须经处理达标后排放。在处理污水的时候，污水处理厂采用生物/化学协同除磷办法可以获得较好的除磷效果，文章分别对生物除磷的可生化分析及除磷影响因素进行分析研究，在考虑协同除磷时，应综合除磷影响因素以及工艺的稳定性、成本控制以及目标特性进行考虑。

[1]尹博涵,黄宁俊,王社平,邵军峰.城市污水处理厂运行除磷效果影响因素分析[J].给水排水,2011,37:41-45.

[2]陈美香.污水处理厂化学除磷影响因素的研究 [J].环境科学,2013,(03):20-21.