浅谈污水处理除磷工艺

杜镭

【摘要】本文主要介绍了污水除磷的几种主要方法，并对化学除磷技术和生物除磷技术进行了详细论述，简要分析了两种方法的优缺点，化学法除磷效率较高，但会产生大量化学污泥；生物法除磷工艺以A/O法为例进行了介绍，生物除磷成本低，但磷去除效率受条件限制。

【关键词】化学除磷；生物除磷；污水处理

前言：随着社会经济的发展和人口的增长，水污染所致的水体富营养化日趋严重 ， 引起水体富营养化的主要营养成分包括有机碳、氮、磷、钾、铁等。其中磷是造成水体富营养化的重要因子。污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷，以确保出水的磷浓度在标准以内。

1、化学除磷

化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中去除。固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排入相结合。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，化学沉淀除磷工艺可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是初沉池前，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点设在曝气池中、曝气池出水处或在二沉池的进水处，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点设在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。

化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰。

以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例，金属盐与水中的磷酸盐的反应可以表示如下：

硫酸亚铁混凝：3Fe2++2PO43-=Fe3（PO4）2↓

三氯化铁混凝：

主反应：FeCl3+PO43-→FePO4↓+3Cl-

副反应：2FeCl3+3Ca（HCO3）2→2Fe（OH）3↓+3CaCl2+6CO2

硫酸铝混凝：

主反应：Al2（SO4）3·14H2O+2PO43-→2AlPO4+3SO42-+14H2O

副反应：Al2（SO4）3·14H2O+6HCO3-→2Al（OH）3 ↓ +3SO42-+6CO2+14H2O

可见，铁盐和铝盐均能与磷酸根离子（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。

在初沉池投加化学药剂，初沉池产泥量将增加50～100%，如设后续生物处理，则全厂污泥量增加60～70%；在二沉池投药，活性污泥量增加35～45%，全厂污泥量将增加10～25%。因此，化学药剂的投加使沉淀污泥的产量增加、浓度降低、污泥体积增大，使污泥处理的难度增加。采用化学除磷时还应考虑污泥处理与处置的费用。

2、生物除磷

（1）生物除磷基本原理

生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。

影响生物除磷的因素是要有厌氧条件（DO=0），同时要有可快速降解的有机物，即BOD5/P比值恰当。同时，希望含磷污泥尽快排出系统，以免污泥中的磷又返回到液体中。

按照上述原理，要进行除磷，必须具备厌氧/好氧过程，若在生物脱氮系统前再设置一个厌氧池，这样就形成A/O系统，即厌氧——好氧系统。

（2）传统A2/O法

传统A2/O法即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除。其流程简图见图：

图 A2/O工艺流程简图

本工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同

类工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥

膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。目前，该法在国内外使用较为广泛。但传统A2/O工艺也存在着本身固有的缺点。脱氮和除磷对外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。另外，回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，对除磷不利。

（3）改良型A2/O工艺

为了克服传统A2/O工艺的缺点，出现了改良型A2/O工艺。

该工艺是在传统A2/O法的厌氧池之前设置回流污泥反硝化池，來自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入该池（另90%左右的进水直接进入厌氧池），停留时间为20～30分钟，微生物利用10%进水中的有机物作碳源进行反硝化，去

除回流污泥带入的硝酸盐，消除硝态氮对厌氧池放磷的不利影响，保证除磷效果。该工艺简单易行，在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。

A2/O工艺的特点是把除磷、脱氮和降解有机物三个生化过程结合起来，在厌氧和缺氧段为除磷和脱氮提供各自不同的反应条件，在最后的好氧段为三个指标的处理提供了共同的反应条件。这就能够用简单的流程，尽量少的构筑物，完成复杂的处理过程，给工程实施创造方便条件。

在A2/O工艺中，若去掉缺氧段，则形成A/O工艺，即厌氧、好氧工艺，该工艺适应于对除磷要求较高而对脱氮要求不高的情况。为了避免回流污泥中的硝酸盐对厌氧放磷的不利影响，通常可在厌氧池前设置一个回流污泥反硝化池（缺氧池），形成改良型的厌氧、好氧工艺。

总体来说生物除磷工艺除了其诸多优点外，缺点也很明显。首先，它对工艺条件的变化（如 p H值、温度和污泥龄等） 较化学除磷工艺更为敏感。其次，它必须保持非常低的出水悬浮物浓度。第三，生物除磷工艺的污泥并不太好处理。污泥一旦处于厌氧状态，磷随即发生释放，因此要避免重力浓缩，尽量采取气浮浓缩后迅速脱水或直接脱水，且初沉污泥与剩余污泥最好是分开进行浓缩脱水直到泥处理末端再混在一起。浓缩脱水的清液在回到水处理段前均需化学沉淀法除磷 。

3、结语

综上所述，化学沉淀法除磷工艺虽除磷效率相对较高，但消耗化学药剂并产生大量的化学污泥，处理成本相对昂贵，大多适用于处理流量不是很大的含磷废水。而传统的生物处理工艺操作简单，但磷去除效率较低，难以满足出水要求；生物除磷工艺是相对比较经济的除磷方法，其中聚磷菌除磷工艺是当前研究的热点，但也存污水除磷技术随着实践运行过程中种种问题的出现，经过相应的技术改进和创新，如今已得到相当快的发展。

无论化学法除磷还是生物法除磷都存在一定的局限性，因而发展和推广简便有效的污水除磷技术日益受到广泛关注 。

参考文献 ：

[1] 牛艳红. 污水处理中除磷方法的利弊分析 河北工业科技， Vol.23， No.6，Nov.2006