AAO工艺同步化学除磷难以实现“精准投加”降本的理由

AAO工艺同步化学除磷难以实现“精准投加”降本的理由

在污水处理厂智慧水务中，常常提到“精准投加”的术语，即：可通过实时监测出水磷浓度，构建化学除磷剂（如PAC）精准投加系统，在保障出水稳定达标的同时，最大限度降低药剂消耗，一般号称降低成本10%以上。

但笔者认为，该模式下“精准投加”失败概率极高。核心问题并非仪器或算法失效，而是源于生物除磷（Bio-P）与化学除磷（Chem-P）理论上的冲突，理由如下：

一、生物除磷效果的波动性是核心根源

生物除磷并非稳定的化学反应，而是动态波动的生物过程，其核心机理可简化为三步：

1. 厌氧放磷：聚磷菌（PAOs）在厌氧区分解体内聚磷，释放磷酸盐至水中，同时利用进水挥发性脂肪酸（VFA）合成储能物质PHA。放磷越彻底，意味着储能越多，水中含磷越高。

2. 好氧吸磷：聚磷菌在好氧区分解PHA产生能量，过量吸收水中磷酸盐并以聚磷形式储存，吸收量远大于释放量，把进水带来的磷也一并吸收了。此时，水中的磷含量最低。

3. 排泥除磷：通过排放富含高浓度磷的剩余污泥，将磷最终从系统中去除。最理想状态，每天排泥量等于进水磷总量。污水处理系统处理平衡状态，如此反复。

实际上，放磷和吸磷是受到多因素影响，导致非理想状态，即：除磷效果是波动的，出水水质有时候高有时候低，让管理者感觉害怕。这是上精准投加的理由，希望稳定。

影响因素有：

● 进水有机物（尤其是VFA）的含量与性质，决定放磷彻底性及后续吸磷潜力；

● 进水水质、水量波动，直接冲击微生物代谢环境；

● 厌氧/好氧区环境状态（如DO、硝酸盐窜入），严重干扰释磷与吸磷过程；

● 剩余污泥排放的决策与执行（排泥量、频率），影响系统内磷总量平衡。

因此，生物除磷系统的出水总磷（TP）浓度本质上具有波动性：可能因进水碳源充足、排泥合理而使出水TP极低，也可能因碳源不足或负荷冲击导致出水TP骤升。这种波动性为化学除磷剂的精准投加带来了极大不确定性，也就是说精准投加不能精准，结论就是没有用。

二、“精准投加”的反馈滞后与恶性循环

如果继续使用精准投加系统，后果是完全背离初衷，理由如下：

基于出水TP在线仪表构建反馈控制系统（TP升高则加大PAC投加量，TP降低则减少投加量），看似逻辑完善，却忽略了关键问题——从投药点（生物池末端）到出水监测点存在水力停留时间（HRT）滞后：当仪表检测到磷浓度升高时，此时加大PAC投加，含磷高的水已经流出系统，此时PAC投加量表现为过量。滞后的过量投加会破坏生物除磷能力，形成恶性循环：

1. “过量”投加的PAC进入厌氧区后，会立即与聚磷菌释放的正磷酸盐（PO???）反应生成化学沉淀物；

2. 磷被化学药剂提前“固定”后，水中磷酸盐浓度持续偏低，导致聚磷菌在好氧区无法吸入“过量”的磷。在厌氧区，聚磷菌无法释放更多的磷来获取碳源合成PHA，生理过程受到了阻碍。

3. 无法有效合成PHA的聚磷菌，在后续好氧区的吸磷能力大幅下降，生物除磷贡献率骤减，系统对化学除磷的依赖度显著提升。

4. 最终生物除磷系统被“化学除磷化”，出水磷波动性看似降低，但生物除磷系统被抑制，除磷过程由化学除磷系统承担。化学除磷系统发挥主导作用，出水总磷波动很小，水质很稳定，却需付出高昂药耗，完全背离“精准投加”节能降耗的初衷。

此时，化学除磷占据主导地位后，出水总磷相当稳定。剩余污泥中，生物带出的磷很少，而化学反应带出的磷很多，表现为“精准投加”导致药剂成本大幅度提高，与预期相违背。