市政污水厂运行优化管理（三十五）

对于污水处理来说，活性污泥不仅仅要处理进水中的有机污染物COD/BOD，还要处理污水中的其他污染物，特别是氮磷这样的营养物。氮磷作为生物体生长所必需的营养物，是地球上生物生存所必须的物质，对于人类也是必须的营养物，随着人类生活水平的提高，对富含营养的食品摄入过多，导致氮磷超过生物体基本的营养配比，过多摄入的氮磷营养一部分转化为身体内富裕的营养物，造成各种疾病，而剩余的大部分摄入氮磷未被人体利用就排出来，进入到废弃物和废水中，甚至还有大部分营养物未被食用就直接排入到废弃物和废水中。除去这种渠道以外，还有别的一些渠道使氮磷进入到污水中，比如农业中过量使用氮磷等复合化肥来提高产量，在管网建设不完善的区域，过量的化肥会被雨水冲刷进入到污水系统中；一些工业企业将高氮磷的生产废水违法排入到市政管网中，造成污水厂进水中的氮磷升高等。

城镇污水中的氮磷正是来自于城镇居民日常生活中这些所产生的废弃物和废水，这些居民排放的废水通过污水收集系统进入到城镇污水厂内。虽然污水厂的微生物在生长过程中，氮磷等营养也是必不可少的，但是随着过量的氮磷排放到污水中，微生物也面临着氮磷营养元素的超过生长繁殖所需的比例，这时就需要利用活性污泥中特殊的菌种在特定的环境下进行氮磷营养物质的去除。

活性污泥是一个拥有巨大数量的多种群复杂居合微生物，其中对氮磷的去除的有特殊的种类在进行。比如去除氮的有硝化菌和反硝化菌，去除磷的有聚磷菌等。无论硝化菌还是聚磷菌都是具有某种生物化学作用的一类微生物的统称，并不是单一的种群，在污水厂的运行管理中要把这一点明确，确定微生物系统不是和人类群体一样，依靠某些个体能保障的，它们是一个庞大的复合群体，更新迭代的也很快，保持稳定的工艺排泥不会把有效的微生物从系统中排走，导致系统污染物去除功能的丧失。

由于污水中的有机污染物占主导地位，因此活性污泥中的微生物群体也是以处理有机污染物的异养型微生物为主，在常规的活性污泥法工艺下，生物反应池主要去除的是有机污染物，氮磷这些营养元素会随着微生物的生长繁殖被微生物作为机体的营养成分摄入体内。但是由于进水中的营养物质远远超过了异养型的微生物正常生长所需的营养，污水处理厂需要为活性污泥中不占主导地位的硝化菌、反硝化菌、聚磷菌等设置特别的位置来促进这一类微生物的生长，这也是近几十年来污水厂的活性污泥法发展的主要方向，针对脱氮除磷的AAO工艺成为越来越多污水厂采用的强化脱氮除磷的工艺，AAO工艺的基本原理就不再赘述，可以回看公众号内之前的脱氮除磷的文章来了解。

A2O通过工艺功能区得划分，强化污水中氮磷得去除，在国家针对污水厂排放标准GB18918的条件下，污水厂可以稳定达到排放标准。但是在国家对环境水体的氮磷从严管控，很多地方出台了比国标更为严格的地方标准，这些标准对污水厂的出水以环境水体的标准来进行设置，这造成了污水厂实际的运行过程中，微生物需要在一些较为不利的条件下（比如冬季运行、高浓度进水等）进行氮磷这些营养物质的去除，微生物需要发挥极致的处理功能，并且在极限的去除过程中，很容易受到外界因素变化导致去除体系的崩塌，因此这个期间污水厂运维管理人员也是采取了各种方式来保障，但都不能实现预期的稳定达标目标，这使得污水厂需要不断地提高对污水厂内活性污泥的管理水平，需要通过对活性污泥的优化管理，来使在高标准下进行微生物脱氮除磷工艺保持稳定的运行，但是如何进行氮磷营养物质去除的优化这也成为较多的污水厂当下的工作重点和难点，没有工作开展的思路和方向，是多数污水厂面对的问题。

这周开始，公众号将围绕氮磷的去除的工艺优化展开讨论。主要是针对AAO工艺中的氮磷去除的工艺优化进行探讨，在活性污泥的系统中，氮和磷的去除不是单一微生物能够去除的，这是需要不同的种群进行去除。因此对营养污染物去除的工艺优化管理的探讨中，也会分成氮去除的优化管理和磷去除的优化管理两部分内容进行讨论。

（一） 氮去除的优化管理

(上图中a、b、c分别为污水厂进水总氮的组成、预处理后总氮的组成，曝气后总氮组成，其中ON为有机氮。)

污水中的氮以多种方式存在，有氨氮、硝态氮、亚硝态氮、有机氮等，而微生物并没有因为污水中氮的形式多样化就不具备去除能力，而是针对不同形式的氮都配合了不同的种群进行相对应的去除和转化。城镇生活污水中的氮主要是氨氮和硝态氮，以及一部分的有机氮，这些氮的含量总和就是污水厂中常用的总氮的概念，所以在污水厂中对氮族的去除其实是对这几类的氮化合物的去除，而接下来的工艺优化的讨论就会围绕着几种不同的氮化合物来进行。