市政污水厂工艺优化运行管理（四十九）

市政污水厂工艺优化运行管理（四十九）

物理及深度除磷技术

除了生物和化学方法，物理方法和深度处理技术也常用于总磷去除，尤其是在需要更高出水标准的情况下。

吸附法：利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲和力，通过物理吸附、离子交换或共沉淀过程实现除磷。常用的吸附剂包括活性氧化铝、金属氧化物和离子交换树脂。吸附法具有投资省、处理效率高、污染小和可循环等优势，且吸附剂可再生利用，有磷回收潜力。

膜分离技术（MBR）： 膜生物反应器将生物降解机制与膜分离相结合，能有效去除在前端通过化学加药结合成颗粒态磷，产生低含磷的出水，适用于再生水利用。MBR工艺通过微米级别的膜过滤，可以省去深度处理单元，污水处理可以在有限空间中提升处理能力，同时也可以在一定程度上减少污泥产生，有助于水厂整体运行效率提升。

人工湿地：利用物理（如过滤、沉淀）、化学（如增加改性填料进行吸附、沉淀）和生物（如植物吸收、微生物转化）的综合作用去除磷。人工湿地具有投资省、运行费用低、生态效益好等优点，但存在堵塞、低温效率低、处理效率低等挑战。

结晶法（鸟粪石沉淀）：通过控制pH值和离子物质的量之比，使磷以鸟粪石（磷酸镁铵，MgNH₄PO₄·6H₂O）晶体的形式从废水中结晶析出。鸟粪石是可以作为一种慢释的含磷肥料应用于植物栽培过程中。鸟粪石结晶该技术不仅能高效除磷，还能在实现磷资源回收，在未来污水厂的资源化进程中起到重要的作用。

实际应用中，往往采用“预处理 生化处理 深度处理”的组合工艺，根据进水水质、出水要求和经济条件等因素选择合适的磷去除工艺或组合。

对于污水厂来说，现有除磷工艺有多种模式，除磷的工艺理论也很成熟，并且通过布设不同的加药点可以灵活组合各种工艺，但是在实际的运行过程中，磷的去除也是污水厂较为难以有效控制的工艺之一，这里的有效控制不只是讲指标的达标，更多的是污水厂对总磷的去除的成本运行控制，许多污水厂在实际运行中，仍面临除磷效率不佳、运行成本居高不下等问题。下面将对污水厂在运行中出现的问题进行分别的讨论。

二、生物除磷系统（EBPR）常见问题

1.进水碳源不足（C/P比失衡）： EBPR的成功关键在于厌氧区有充足的易降解碳源（以BOD?或VFAs计）。当进水C/N/P比失衡，特别是BOD?/TP值低于20时，PAOs无法与普通异养菌（GAOs）竞争，导致聚磷菌在厌氧段没有足够的碳源来进行生物反应，造成厌氧段的释磷不足，好氧吸磷效果差。

2.厌氧区溶解氧（DO）或硝酸盐（NO??-N）干扰：厌氧区的严格厌氧环境是PAOs释磷的先决条件。若生化系统的二沉池或MBR池的生化回流污泥携带过高DO进入厌氧区，会抑制PAOs的正常代谢；而外回流污泥中反硝化进行不彻底，造成回流污泥中的硝酸盐携带较多，回流的硝酸盐会使活性污泥中的反硝化聚磷菌(denitrifying phosphate accumulating organisms, DPAOs)发生作用，DPAOs可在没有氧气的条件下以NO₃–-N/ NO₂–-N作为末端电子受体，利用细胞内的聚羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoates, PHA)在缺氧条件下完成脱氮与除磷的双过程，这个过程称为反硝化除磷（DPR）。在多数污水厂采用的污泥单一回流系统中，DPAOs和硝化细菌共存于同一活性污泥中，硝化细菌需要较长的好氧时间，这会抑制DPAOs的生长和活性，使得DPR效能难以大幅度提高从而高效、低耗地实现对污水脱氮除磷的双重目的，但是它对环境条件要求的较为苛刻，导致活性污泥中的反硝化菌在厌氧区与PAOs争夺进水中的易降解的碳源（VFAs），这时造成反硝化除磷过程的失败，甚至过多的硝酸盐会造成厌氧区聚磷菌的释磷过程的所需碳源的不足，导致生物除磷效果下降。

3.污泥龄（SRT）控制不当：控制合理的污泥龄是使聚磷菌发挥作用的关键，聚磷菌（PAOs）属于世代周期非常短的微生物。在污水处理过程中，为维持其良好的除磷效率，通常需要控制厌氧的污泥寿命（Sludge Retention Time，SRT），一般认为单纯的生物除磷系统的SRT在3天时，系统仍能保持较好的除磷效果。这表明聚磷菌的世代周期比硝化菌等长世代要短，在活性污泥生物群落中，聚磷菌种群通常被描述为“短世代微生物”。这也是污水厂在权衡较长的SRT的硝化菌和较短SRT的聚磷菌之间的矛盾冲突时难以取舍的问题，当控制系统的SRT过短，也就是过度排泥时，系统的硝化菌无法生长成熟，严重时会导致的PAOs流失；SRT过长，则可能导致污泥老化，同时在缺氧/厌氧环境下磷的二次释放风险增加。

4.二沉池磷的二次释放：当二沉池回流系统出现问题，比如刮吸泥机有死角、回流污泥阀门开启度不足，外回流泵损坏等，造成了污泥在二沉池停留时间过长、在沉淀池底部的缺氧或厌氧环境中，沉淀在底部的活性污泥中的PAOs会因缺乏电子受体而进行厌氧释磷，再次将磷释放到上清液中，导致二沉池出水TP升高。

5.水温、pH等环境因素影响：低温会降低PAOs的代谢活性；进水中的pH值的剧烈波动同样会影响酶的活性，从而影响除磷效果。