生活污水总磷超标的原因分析与对策

潘再军，梁 晴

（阳春新钢铁有限责任公司，广东阳春 529600）

前言

生活污水中的磷主要来源于人类排泄物、食物残渣、调味品、洗涤剂等，某钢厂20 m3/h生活污水处理站采用A3/O（预脱硝区、厌氧区、缺氧区和好氧区）与流化床膜生物反应器（简称MBBR）结合的工艺用于脱磷脱氮等。在实际运行过程中发现系统其他指标都在《钢铁工业水污染物排放标准》（GB 13456-2012）控制范围内的情况下，存在出水总磷超标的情况。为此对系统存在的问题和可能的原因进行了试验和分析，最终采用源头控制、加强生物除磷和增加化学除磷的方式对总磷指标进行进一步控制，实现出水稳定达到排放标准。

1 工艺现状及存在问题

1.1 工艺现状

20 m³/h 生活污水处理装置主要处理来自于炼钢食堂、炼铁食堂及科技开发中心的生活废水。炼钢食堂通过2台小型自吸泵有压输送至环厂西路集水井，炼铁食堂及科技开发中心的废水自流环厂西路集水井，废水在环厂西路汇集之后自流至处理站集水井内处理。

该生活污水处理装置采用脱氮除磷工艺，污水在集水井通过潜水泵抽至调节池，其中集水井和调节池各有2台潜水泵，一用一备，浮球通过液位控制水泵的开停，调节池的水依次进入预脱硝区、厌氧区、缺氧区、好氧区，进行脱氮除磷，其中好氧区共有2 台鼓风机，一用一备，每4 h 自动切换运行。经过生活处理之后的水流入沉淀池，实现泥水分离，池内装有污泥回流系统，将池内的污泥通过回流泵回至预脱硝区，剩余污泥排至污泥池，污泥定期外运。沉淀池的水流入清水池，通过清水泵向外输送，在巴歇尔槽通过自吸水泵抽水供给采样杯，供样分析。

其中外排口对于水质实行在线检测并将分析数据自动上传，重点检测的指标有pH 值（6～9）、COD（0～50 mg/L）、氨氮（0～5 mg/L）及流量等。工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程图

根据《钢铁工业水污染物排放标准》（GB 13456-2012）的要求，生活污水排放口总磷执行限值为0.5 mg/L，在改造前每天取样检测生活污水处理站进出口总磷，检测结果如表1。

表1 改造前生活污水进出口总磷 mg/L

从检测情况来看，生活污水处理站进口总磷部分时段偏高，出口总磷不稳定，经常出现处理完的外排水总磷超标情况。

1.2 调节池、集水井的潜水泵等设备故障率较高

查阅相关运行记录，发现集水井及调节池潜水泵、浮球阀多次出现故障，影响生物处理的连续性，同时水量时间上的分布不均导致菌群挨饿或者处理能力不足的情况，从而导致填料上悬挂的菌群数量不足。

1.3 生活污水入口带来污染物，微生物活性降低或者死亡

运行以来有发生过工业废水串入生活污水、中水串入生活污水、雨季马路矿物流入生活污水等多次污染事故。在生活污水站运行过程中，数次发生菌群中毒、冒白沫失去活性的情况，主要原因是来水受污染导致。

1.4 生活污水来水含磷偏高

通过对进入生活污水处理装置和外排水中的总磷含量进行检测，发现进入系统的总磷含量偏高，经常超过3 mg/L，超出了系统设计的处理范围。生活污水来水为炼钢和炼铁食堂废水，需加强源头控制，减少来水含磷量。

1.5 生物除磷效果不佳

从检测结果来看，生物除磷效果不稳定，在来水水质和水量波动的情况下，经常出现磷含量超标的情况。结合现场观察，除磷菌系统产生的污泥量严重偏少，除磷效果得不到保证，由此判断除磷菌数量不足是导致出水含磷超标的重要原因。

1.6 化学除磷加药系统运行不稳定

为提高除磷效果，我们在系统增加了化学除磷工艺［1］，对比选择多种对细菌活性影响不大的除磷药剂，通过设置在沉淀池的简易装置投加除磷药剂，但是因为该简易装置搅拌力度不够，系统投加药剂浓度存在波动，其次因无过滤装置，导致加药管道容易堵塞，且加入沉淀池的药剂浓度不均，虽然正常投加时系统的总磷可以控制在0.5 mg/L 以下，但是系统发生故障时无法保证出水达标。

2 生活污水出口磷含量不稳定的主要原因

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，并转化为聚β 羟丁酸（PHB）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧池时就降解体内储存的PHB，产生能量，用于细胞的合成和吸磷，吸收污水中的磷形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。

聚磷菌所需的泥龄很短，泥龄在4.6 天左右时，系统就能维持较好的除磷效果。排放剩余污泥是生物除磷的唯一渠道，为保证系统的除磷效果，需要维持较高的污泥排放量，降低系统的泥龄。硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在矛盾，若泥龄太长，不利于除磷；泥龄太短，硝化菌无法生存，这种矛盾，使得A2/O工艺很难同时达到氮、磷的高效去除［2］。

本工程设计进口污水含磷量为1～3 mg/L，实际进水含磷经常有超标的情况，加之除磷菌在几次中毒污染事故后菌群严重退化，数量不够，除磷效果得不到保证是出水含磷量超标的主要原因。后续增加的简易化学除磷装置不能精确控制和实时调整加药量，运行期间经常堵塞而加不上药，药剂与污水未充分发生反应是出水含磷超标的次要原因。

3 改进对策

3.1 源头控制和设备维护

对原来工业废水排水管道、中水管道与生活污水管道相通的位置进行了全面封堵，同时对雨季地表雨水可能进入生活污水管道的位置进行了改造，确保生活污水系统的独立性，避免其他水源的污染导致细菌失去活性或死亡。针对原有提升泵、浮球阀等设备经常故障的情况，对设备进行了重新选型和改造，同时加强了设备的点检维稳，从源头上减少了故障的发生。

3.2 加强来水总磷的控制

经过对20 m³/h生活污水总磷超标原因的讨论，认为磷超标主要是由于食堂使用的调味品、洗洁精导致，且总磷超标结果与进口污水磷含量直接相关，因此要求食堂使用无磷洗涤剂。并在两个食堂污水排放出口选择取样口，对食堂排出的废水进行取样化验含磷量。

3.3 提升生物除磷效果

每班对厌氧池、缺氧池、好氧池填料上的污泥颜色、厚度点检一次，对沉淀池（正常情况下澄清、异常状况下泥水未分离或有部分污泥漂浮在沉淀池上部）进行点检一次，若污泥状态发生变化且水质检测指标有明显上升趋势时，则启动应急预案，对活性污泥添加营养液进行培养。

通过培养除磷菌种来降低系统的含磷总量，在预脱硝、好氧区、厌氧区、缺氧区投加除磷菌种，并在每个反应区对除磷菌进行培养，运行一段时间之后，发现系统的总磷虽然有所降低，但是仍然存在波动，若系统来水总磷含量较高，出水的总磷仍无法降至0.5 mg/L以下。

3.4 优化化学除磷

将原有简易加药装置改为成套加药设备，通过计量泵向沉淀池精确加药，并根据监测结果及时调整药剂投加量，在沉淀池设置了加药点并通入压缩空气进行搅拌。加药处理后，经过一段时间跟踪，生活污水出口总磷都稳定在0.5 mg/L 以下的标准范围内（相关检测数据见表2），同时细菌活性也未受到药剂投加的影响。

4 结论

（1）A3/O 系统的脱氮除磷效果受不同菌种所需的泥龄不同制约，若泥龄太长，不利于除磷；泥龄太短，硝化菌无法生存。这种矛盾，使得A3/O 工艺很难同时高效去除氮、磷。

（2）通过源头控制，结合强化生物除磷和化学除磷的方式，可有效提升系统的脱氮除磷效果，保证各参数都稳定在国标范围内。

（3）使用化学除磷时，聚合氯化铝、聚合硫酸铁等药剂的长期使用，容易导致管道堵塞、设备腐蚀等问题［3］，过量投加也可能对菌种造成损害，且需要增加一定成本，后续将进一步探索如何采用生物方法高效去除氮、磷。