城市生活污水处理厂污水除磷效果的措施

杨会芳，王 芳

（1.漯河市郾城区环境监测站；2.临颍县环境监测站，河南 漯河 462000）

在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的，增加磷酸盐会导致植物过度生长。含磷的污水是水污染的重要来源之一，这种富含营养元素（N、P、K等）的污水排入江河湖海，会使水质富营养化，藻类增殖，造成“水华”现象等。

一直以来，内河水质呈现有机型和富营养型的污染类型，导致水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。经过几年的环保治理，以化学需氧量为指标的有机型污染有所控制，但以总磷、氨氮为指标的富营养化型污染尚未有明显效果，尤其是磷酸盐[1]。而去除点源污水中的氮和磷，是最先进、最经济、最有效的防治水体富营养化的积极措施。

1 磷的来源

磷的来源一般包括生活废水、地表径流、养殖业、工业、降水等几部分。排入内河流域的磷主要来自生活污水、养殖业、农田径流，每天排入量分别占63%、21%、17%[1]。生活污水中，80%的磷来自人体排泄，其余的来自于洗涤废水和食物废渣。其中含磷洗衣粉是生活含磷污水的主要来源。生活污水中磷主要以正磷酸盐离子、聚合磷酸盐离子、缩合磷酸盐和有机磷化物的形式出现，此外还有各种非溶解性无机磷。

降水中磷也是内河中磷的来源之一，包含在地表径流中。降水中磷的监测发现，降水中总磷的浓度在0.03～0.04 mg/L。

2 污水处理系统主要工艺及除磷机理

2.1 污水处理系统主要工艺

污水处理厂一般采用生物活性污泥法处理污水。生物活性污泥法处理工艺将活性污泥交替在厌氧和好氧状态下运行，如A/O（厌氧-好氧系统）、SBR（间歇式活性污泥法），如图1所示。由于生物除磷是一个复杂的生物过程，很多因素都会影响整个系统的运行，如pH、温度、运行负荷等。生物除磷法的工艺流程因实际工程需要可以稍作调整[2]。

图1 生物活性污泥法处理工艺

2.2 生物除磷机理

活性污泥法废水处理除磷过程是基于聚磷菌在好氧及厌氧条件下摄取及释放磷的原理，分为三个阶段。

2.2.1 无机磷盐释放到环境中去磷菌的过量摄取磷

在好氧条件下，除磷菌利用废水中的有机物或体内储存的聚b-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量，供聚磷菌主动吸收水环境中的磷酸盐，如图2（a）所示。一部分磷被用来合成ATP（三磷酸腺苷），另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而储存在细胞体内，这就是聚磷菌的好氧现象[3-4]。

2.2.2 聚磷菌的磷释放

微生物在厌氧环境时，聚磷菌分解体内的聚磷酸盐，无机磷盐释放到环境中，并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内，以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式储存于细胞内，同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外，如图2（b）所示。

2.2.3 富磷污泥的排放

在好氧条件下所摄取的磷比在厌氧条件下所释放的磷多，废水生物除磷工艺是利用聚磷菌的这一特点和厌氧-好氧交替的环境，实现磷酸盐的转移。通过剩余污泥的排放，污水中磷的含量大大降低，实现高效生物除磷的目的。

图2 生物除磷机理

2.3 生物除磷特点和不足

生物法除磷的优点是可以利用原有废水生化处理设备，不需要大量增加额外投资费用，可同时去除废水中的有机物，运行费用较低[5]。但是，设备、工艺运行稳定性差，易受废水温度和酸碱度影响，磷的去除效率不高且不稳定，有时还需进行磷的二次处理，磷的回收也较难进行。

3 除磷强化措施

在污水处理流程中，使用活性污泥微生物法除磷存在滞后现象，处理后的水中磷含量反而会比未处理的磷含量更高，同时污水中有机物的可降解性对生物除磷效果有至关重要的影响。污水处理车间进水的可快速降解使得有机物含量不足，导致除磷效果不理想。

近年来，含磷洗涤剂等含磷产品的使用，造成生活污水的磷含量越来越高，污水处理厂将面对污水中磷越来越高的情况。一般污水处理工艺对磷的去除能力较差，生化处理有时会出现处理不彻底、不稳定的现象。针对以上情况，投加除磷药剂可以有效去除生活污水中的磷，弥补生化处理的不足。

3.1 强化生物除磷措施

强化生物除磷是目前比较优越的、也是比较实用的废水处理方法之一，这是一种完全采用活性污泥系统而完善强化的微生物除磷工艺。其主要工艺特点为：强化好氧条件下，除磷菌利用有机物或体内储存聚b-羟基丁酸的氧化分解能力，使聚磷菌更好地主动吸收水环境中的磷酸盐；在厌氧环境时，聚磷菌能更好地分解体内的聚磷酸盐，将无机磷盐释放到环境中。

优化工艺流程，选择除磷率高的流程。如果沉淀效果不好，可在沉淀后加一个砂滤池，这样磷可达标，出水澄清。

根据城市污水工艺的结构特点，可以提高好氧段的溶解氧浓度，同时降低厌氧区的溶解氧浓度，形成一个低→高→低的溶解氧梯度分布区域，使整个好氧区溶解氧浓度在一个较好的范围内，保证微生物硝化和吸磷的环境。一般厌氧段溶解氧应严格控制在0.2 mg/L以下，而好氧段溶解氧控制在2 mg/L左右比较合适。

在生物除磷工艺中，聚磷菌是活性污泥除磷的关键，因此提高生物除磷工艺除磷效率方法就是提高聚磷菌在整个生物系统中的生物量，采用合适的优势菌种并加以培养，就可以达到较好的除磷效果。

沉淀池内的污泥要及时抽取，防止聚磷菌重新将磷释放到废水中；针对污泥池的富集磷，可以加入石灰将磷稳定，同时改善污泥的压虑性。

3.2 辅助化学处理除磷

生物除磷的唯一不足是稳定性和灵活性较差，导致生物出水很难达到国家污水排放标准的要求，因此需要增加化学除磷[6]。在水处理过程中，除磷药剂在水中形成吸附体系，通过对污水中磷的吸附、架桥、沉淀作用，以及菌胶团的吸附作用，在沉淀时与活性泥一起沉淀，达到除磷的目的。

化学除磷是通过投加多价金属离子盐来产生化学沉析完成的，向污水中投加无机金属盐药剂，如铝盐、铁盐、钙盐、镁盐等，无机金属盐与污水中溶解性的盐类（主要是磷酸盐）混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及相转移过程。例如，向水中投加硫酸亚铁，其反应方程式如式（1）所示。

化学除磷效率高，一般可以达到75%，去除效率稳定可靠，可以保证最终出水中的磷小于1 mg/L。另一种加药除磷的方法是在生化出水后加化学药剂，这种方法既可将磷转化为磷酸盐沉淀加以去除，又可将生化后悬浮物凝结成较大的絮凝物，从而改善污水的沉降性能，沉淀池出水清澈，一般不经过过滤可直接回用于绿化、冲厕等场所。

4 结语

基于污水处理生物除磷和化学除磷的机理，生产性试验表明，降低厌氧区进水溶解氧浓度，控制内、外污泥回流比，适度调整好氧区溶解氧分布梯度，提高聚磷菌在整个生物系统中的生物量，采用合适的优势菌种并加以培养，就可以达到较好的除磷效果。连续排除剩余污泥可以减少磷在系统的积累。化学除磷效率高，一般可以达到75%，去除效率稳定可靠。但是，除磷化学药剂质量安全令人担忧，使用废铝渣生产的硫酸铝、PAC等除磷产品极有可能含有磷、重金属、氟化物等有毒有害物质。随着这些产品广泛应用在污水处理厂中，污水处理厂极有可能成为危废的转移基地，人们必须高度警惕。

1 任 禾.内河磷污染来源调查分析[EB/OL].（2013-02-25）（2018-02-08）.http：//blog.sina.com.cn/s/blog_53296d5201016hjb.html.

2 白卯娟，杨 波，史新妍.对五种含磷水治理方法的分析[J].中国资源综合利用，2004，（4）：27-29.

3 彭艺艺，孟宪翚，刘广钊，等.影响生物除磷效果的几点因素探讨[J].中国给水排水，2013，29（1）：84-87.

4 郑兴灿，张 悦.化学-生物联合絮凝的污水强化一级处理工艺[J].中国给水排水，2000，16（7）：29-32.

5 朱学红，马勤增.强化污水除磷效果的措施探讨[J].山西建筑，2016，42（30）：122-123

6 徐晓军.化学絮凝剂的作用原理[M].北京：科学出版社，2005.